信號(hào)的發(fā)射與接收

1、1 信號(hào)的發(fā)射與接收信號(hào)的發(fā)射與接收 （以模擬信號(hào)為例）（以模擬信號(hào)為例）通信系統(tǒng)的組成框圖通信系統(tǒng)的組成框圖23引言引言基帶信號(hào)：頻譜限于基帶信號(hào)：頻譜限于f=0（直流）附近的低通型信號(hào)為（直流）附近的低通型信號(hào)為基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)。模擬基帶信號(hào)：模擬的基帶信號(hào)模擬基帶信號(hào)：模擬的基帶信號(hào)頻帶信號(hào)：頻譜限于某一頻率附近的信號(hào)。頻帶信號(hào)：頻譜限于某一頻率附近的信號(hào)。在頻帶信道中傳輸信號(hào)，需要通過(guò)正弦型載波調(diào)制將在頻帶信道中傳輸信號(hào)，需要通過(guò)正弦型載波調(diào)制將模擬基帶信號(hào)變換為頻帶信號(hào)，該頻帶信號(hào)是在中心模擬基帶信號(hào)變換為頻帶信號(hào)，該頻帶信號(hào)是在中心頻率頻率fc附近。附近。( )cos(2)ccc

2、c tAf t cA：cf ：c ：載波幅度載波幅度載波頻率載波頻率載波初始相位載波初始相位4模擬基帶信號(hào)模擬基帶信號(hào)m(t)對(duì)載波對(duì)載波c(t)進(jìn)行調(diào)制：用進(jìn)行調(diào)制：用m(t)的變化的變化規(guī)律去控制載波規(guī)律去控制載波c(t)的幅度，或者頻率，或者相位。的幅度，或者頻率，或者相位。( )cos(2)cccc tAf t cA：cf ：c ：載波幅度載波幅度載波頻率載波頻率載波初始相位載波初始相位幅度調(diào)制幅度調(diào)制（AM）頻率調(diào)制頻率調(diào)制（FM）相位調(diào)制相位調(diào)制（PM）調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)5調(diào)制的實(shí)質(zhì)是調(diào)制的實(shí)質(zhì)是頻譜搬移頻譜搬移，其作用和目的是：，其作用和目的是：1、將調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）轉(zhuǎn)換成適合

3、于信道傳輸、將調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)（頻帶信號(hào)）；的已調(diào)信號(hào)（頻帶信號(hào)）；2、實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率；、實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率；3、通過(guò)不同的調(diào)制方式兼顧通信的有效性和可靠性，、通過(guò)不同的調(diào)制方式兼顧通信的有效性和可靠性，實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。6幅度調(diào)制（線性調(diào)制）幅度調(diào)制（線性調(diào)制）幅度調(diào)制中，正弦載波的幅度是隨模擬信號(hào)幅度調(diào)制中，正弦載波的幅度是隨模擬信號(hào)m(t)的變的變化規(guī)律成正比變化。對(duì)應(yīng)有四種幅度調(diào)制方法：化規(guī)律成正比變化。對(duì)應(yīng)有四種幅度調(diào)制方法：（1）雙邊帶抑制載波調(diào)幅（）雙邊帶抑制載波調(diào)

4、幅（DSB-SC）（4）殘留邊帶調(diào)制（）殘留邊帶調(diào)制（VSB）（2）具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅（）具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅（AM）（3）單邊帶調(diào)幅（）單邊帶調(diào)幅（SSB）7幅度調(diào)制的一般原理幅度調(diào)制的一般原理h(t)不同，對(duì)應(yīng)不同不同，對(duì)應(yīng)不同的幅度調(diào)制方式的幅度調(diào)制方式8雙邊帶抑制載波調(diào)幅雙邊帶抑制載波調(diào)幅(DSB-SC)1、雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生、雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生( )( )cos()( )( )cos()ccccccs tm t Ath tm t At 帶通濾帶通濾波器波器帶通濾波器確保已帶通濾波器確保已調(diào)信號(hào)完全通過(guò)調(diào)信號(hào)完全通過(guò)910附附1 傅立葉變換傅立葉變換

5、)(d)()(jtfFtetfFt FFeFtft1jd21)( j2()( )d( )f tF ff t etFf t j21( )df tf tFf efFFf 11n能量譜密度能量譜密度 （f(t):實(shí)能量信號(hào)；傅立葉變換存在）實(shí)能量信號(hào)；傅立葉變換存在）附附2 能量譜密度與功率譜密度能量譜密度與功率譜密度2221( )( )(2) 2fEft dtFdFfdf 雙邊能量譜密度雙邊能量譜密度單邊能量譜密度：?jiǎn)芜吥芰孔V密度： 22( ) ,2(2) EFEfFf2 ( ),0( ) 00EG 能量守恒能量守恒12nf(t)的的功率功率22211lim( )( )(2) 2TfTTPft d

6、tPdPf dfT 雙邊功率譜密度：雙邊功率譜密度：?jiǎn)芜吂β首V密度單邊功率譜密度( )(2) PPf或或2 ( ),0( ) 00PB 13 2、雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的頻譜特性、雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的頻譜特性( )()()( )2()()2ccccccASMMHAMM ( )( )cos()( )( )cos()ccccccs tm t Ath tm t At 為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，只考慮為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，只考慮m(t)是確定信號(hào)的情況是確定信號(hào)的情況確定信號(hào)的頻譜：確定信號(hào)的頻譜：付氏頻譜付氏頻譜隨機(jī)信號(hào)的頻譜：隨機(jī)信號(hào)的頻譜：功率譜功率譜1415經(jīng)幅度調(diào)制后，基帶信號(hào)的頻譜被搬移到載頻處。經(jīng)幅度調(diào)制后

7、，基帶信號(hào)的頻譜被搬移到載頻處。若模擬基帶信號(hào)的帶寬為若模擬基帶信號(hào)的帶寬為W，則已調(diào)信號(hào)的帶寬為，則已調(diào)信號(hào)的帶寬為2W。結(jié)論結(jié)論：傳輸此已調(diào)信號(hào)：傳輸此已調(diào)信號(hào)s(t)的信道帶寬為的信道帶寬為2W。16無(wú)論無(wú)論S(f)的上邊帶或下邊帶均與的上邊帶或下邊帶均與M(f)的所有頻率分量相對(duì)應(yīng)的所有頻率分量相對(duì)應(yīng)說(shuō)明說(shuō)明1：上、下邊帶攜帶相同的消息，所以稱此調(diào)幅信號(hào)：上、下邊帶攜帶相同的消息，所以稱此調(diào)幅信號(hào)為雙邊帶信號(hào)。為雙邊帶信號(hào)。說(shuō)明說(shuō)明2：該調(diào)幅信號(hào)的頻譜中不包含離散的載頻分量，所：該調(diào)幅信號(hào)的頻譜中不包含離散的載頻分量，所以稱其為雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)。以稱其為雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)。上

8、邊帶上邊帶上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶下邊帶下邊帶1722()( )()()4jfsscMcMcPfRedAPffPff 模擬基帶信號(hào)模擬基帶信號(hào)M(t)的功率譜密度的功率譜密度DSB-SB AM信號(hào)的功率譜：信號(hào)的功率譜：():MPf調(diào)幅信號(hào)的功率譜是模擬基帶信號(hào)功率譜線性搬移的調(diào)幅信號(hào)的功率譜是模擬基帶信號(hào)功率譜線性搬移的結(jié)果結(jié)果線性調(diào)制線性調(diào)制18DSBSC的相干解調(diào)框圖的相干解調(diào)框圖19雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的相干解調(diào)雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的相干解調(diào)( )( )( )cos()cccr ts tm t At LPF的輸出！的輸出！yo(t)相干解調(diào)：利用恢復(fù)載波相干解調(diào)：利用恢復(fù)載波cos

9、(2)cf t ( )cos(2)( )cos(2)cos(2)( )cos()( )cos(4)22ccccccccccr tf tm t Af tf tAAm tm tf t20載波提取載波提取n發(fā)端加一離散載頻分量（導(dǎo)頻）發(fā)端加一離散載頻分量（導(dǎo)頻）n收端用平方環(huán)法或收端用平方環(huán)法或COSTAS環(huán)法從接收信號(hào)環(huán)法從接收信號(hào)中提取載波中提取載波加導(dǎo)頻的缺點(diǎn)：在發(fā)端要分配一部分功率給導(dǎo)頻。加導(dǎo)頻的缺點(diǎn)：在發(fā)端要分配一部分功率給導(dǎo)頻。21具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅(AM)( )()()1()()2ccccccSAAMM ( )1( )cos2ccs tAm tf t

10、max( )1m t ( )( )( )max( )( )max( )nnm tm tam tam tm tm t 調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)調(diào)幅系數(shù)調(diào)幅系數(shù)雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)頻譜離散大載波分量雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)頻譜離散大載波分量m(t)的歸一的歸一化表示式化表示式22max( )1m t 2AMHBf 00( )( ) cos,( )1( ) cosAMcAMcstAm tt stAm tt 23AM波信號(hào)功率攜帶消息的已調(diào)信號(hào)功率載波功率波信號(hào)功率攜帶消息的已調(diào)信號(hào)功率載波功率22(0)21(0)2cMcMARAR 2()()()()()4csMcMcccAPfPffPffffff調(diào)制效率：

11、攜帶消息的已調(diào)信號(hào)功率與已調(diào)信號(hào)總功率調(diào)制效率：攜帶消息的已調(diào)信號(hào)功率與已調(diào)信號(hào)總功率之比之比24簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)1、包絡(luò)檢波：、包絡(luò)檢波：半波整流、低通濾波器、隔直流半波整流、低通濾波器、隔直流2、相干解調(diào)！、相干解調(diào)！AM信號(hào)的解調(diào)：信號(hào)的解調(diào)：25需采用相干解調(diào)需采用相干解調(diào)( (同步檢波同步檢波) )，不能采用簡(jiǎn)單的包，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波。絡(luò)檢波。在調(diào)制信號(hào)在調(diào)制信號(hào)m(t)m(t)的過(guò)零點(diǎn)處，載波相位有的過(guò)零點(diǎn)處，載波相位有180180的的突變。突變。 DSBDSB信號(hào)功率利用率高，但它的頻帶寬度仍是調(diào)制信號(hào)功率利用率高，但它的頻帶寬度仍是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍，與信號(hào)帶寬的兩倍

12、，與AMAM信號(hào)帶寬相同。信號(hào)帶寬相同。DSBDSB信號(hào)的特點(diǎn)（與信號(hào)的特點(diǎn)（與AMAM信號(hào)相比）：信號(hào)相比）：26單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅(SSB)單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生方法：濾波法和相移法。單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生方法：濾波法和相移法。1、 用濾波法形成單邊帶信號(hào)用濾波法形成單邊帶信號(hào)27圖圖 4 5 形成形成SSB信號(hào)的濾波特性信號(hào)的濾波特性H()10ccH()0cc1(a)(b)28圖圖 4 - 6SSB信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜29濾波法的技術(shù)難點(diǎn)：濾波法的技術(shù)難點(diǎn)：?jiǎn)芜厧V波器要求在單邊帶濾波器要求在fc附近具有陡峭的截止特性，才附近具有陡峭的截止特性，才能有效地抑制無(wú)用的一個(gè)邊帶。在工程中往往采用多能有

13、效地抑制無(wú)用的一個(gè)邊帶。在工程中往往采用多級(jí)調(diào)制濾波的方法。級(jí)調(diào)制濾波的方法。30上、下邊帶信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式上、下邊帶信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式( )( )cos2( )sin2ccccstA m tf tA m tf t 上上( )( )cos2( )sin2ccccstA m tf tA m tf t 下下( )( )cos2( )sin2ccccstA m tf tA m tf t S SS SB B312、用相移法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)、用相移法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)( )( )cos2( )sin2ccccstA m tf tA m tf t S SS SB B32單邊帶信號(hào)的解調(diào)方法單邊帶信號(hào)的解調(diào)方法1、

14、相干解調(diào)、相干解調(diào):相位差要盡量小相位差要盡量小!11( )( )cos( )sin22ccy tA m tA m t o o發(fā)端加導(dǎo)發(fā)端加導(dǎo)頻分量頻分量332、非相干解調(diào)、非相干解調(diào):( )cos2( )cos2( )sin2ccccs tAf tA m tf tm tf t 借用借用AM的非相干解調(diào)思路的非相干解調(diào)思路發(fā)端增加離散大載波發(fā)端增加離散大載波,包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波1cA 1222( )( ) cos2( )sin2( )( )( )cos 2( )( )cos 2( )ccccs tAm tf tm tf tm tAm tm tf tarctgAm ta tf tt 34( ) ,

15、( )Am tAm t 如如果果有有 1122222222( )2( )( )( )( )( )1m tm tmta tAm tm tAAAA 122( )( )( )11( )m tm ta tAAAm tAA35殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅(VSB AM)殘留邊帶調(diào)制是界于殘留邊帶調(diào)制是界于SSBSSB與與DSBDSB之間的一種調(diào)制方式，之間的一種調(diào)制方式，它既克服了它既克服了DSBDSB信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了SSBSSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)上的難題。信號(hào)實(shí)現(xiàn)上的難題。在在VSBVSB中，不是完全抑制一個(gè)邊帶，而是逐漸切割，使中，不是完全抑制一個(gè)邊帶，而是逐漸切割，使

16、其殘留一小部分，如圖所示：其殘留一小部分，如圖所示：36DSB、 SSB和和VSB信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜下邊帶殘留下邊帶殘留37VSB AM信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)框圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)框圖38()()()()2cVSBccVSBASfM ffM ffHf 1()()()2(2)()()(2)()()44VSBcVSBcccccccY fSffSffAAM ffM fH ffM ffM fH ff ( )( )cos2( )VSBccstA m tf th t ()()()()4coccAYfM fH ffH ff ()()ccH ffH fffW常數(shù)常數(shù)39(a) 殘留部分上邊帶的濾波器特性殘留部分上邊

17、帶的濾波器特性(b) 殘留部分下邊帶的濾波器特性殘留部分下邊帶的濾波器特性4041VSB的解調(diào)方式的解調(diào)方式1 1、相干解調(diào)、相干解調(diào)2、具有離散大載波的、具有離散大載波的VSB AM信號(hào)的包絡(luò)檢波信號(hào)的包絡(luò)檢波42B BVSBVSB=B=BSSBSSB; ;實(shí)現(xiàn)容易；實(shí)現(xiàn)容易；只要只要H HVSBVSB()()在在c c處具有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）處具有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）特性，那么，采用相干解調(diào)法解調(diào)殘留邊帶信特性，那么，采用相干解調(diào)法解調(diào)殘留邊帶信號(hào)就能夠準(zhǔn)確地恢復(fù)所需的基帶信號(hào)。號(hào)就能夠準(zhǔn)確地恢復(fù)所需的基帶信號(hào)。 VSBVSB信號(hào)的特點(diǎn)：信號(hào)的特點(diǎn)：43角度調(diào)制角度調(diào)制幅度調(diào)制屬于線性調(diào)制，

18、它是通過(guò)改變載波的幅度，以幅度調(diào)制屬于線性調(diào)制，它是通過(guò)改變載波的幅度，以實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)頻譜的平移及線性變換的。實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號(hào)頻譜的平移及線性變換的。因此，我們不僅可以把調(diào)制信號(hào)的信息因此，我們不僅可以把調(diào)制信號(hào)的信息寄托寄托在載波的幅在載波的幅度變化中，還可以度變化中，還可以寄托寄托在載波的頻率或相位變化中。在載波的頻率或相位變化中。一個(gè)正弦載波有一個(gè)正弦載波有幅度、頻率和相位幅度、頻率和相位三個(gè)參量三個(gè)參量載波的頻率或相位按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化而振幅保持恒載波的頻率或相位按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化而振幅保持恒定的調(diào)制方式，稱為頻率調(diào)制定的調(diào)制方式，稱為頻率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制和相位調(diào)制(PM) 。頻

19、率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化，故調(diào)頻率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化，故調(diào)頻和調(diào)相又統(tǒng)稱為角度調(diào)制。頻和調(diào)相又統(tǒng)稱為角度調(diào)制。 44角度調(diào)制與線性調(diào)制不同，已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原調(diào)制角度調(diào)制與線性調(diào)制不同，已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，又稱為非線性調(diào)制。與頻譜搬移不同的新的頻率成分，又稱為非線性調(diào)制。由于頻率和相位之間存在微分與積分的關(guān)系，故調(diào)頻與調(diào)由于頻率和相位之間存在微分與積分的關(guān)系，故調(diào)頻與調(diào)相之間存在密切的關(guān)系，即調(diào)頻必調(diào)相，調(diào)相必調(diào)頻。相之間存在密

20、切的關(guān)系，即調(diào)頻必調(diào)相，調(diào)相必調(diào)頻。角度調(diào)制的另一特點(diǎn)是它占有較寬的信道帶寬，角調(diào)信角度調(diào)制的另一特點(diǎn)是它占有較寬的信道帶寬，角調(diào)信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)的許多倍。但是該系統(tǒng)的可靠性好號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)的許多倍。但是該系統(tǒng)的可靠性好（信噪比高）（信噪比高）應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。45調(diào)頻及調(diào)相信號(hào)調(diào)頻及調(diào)相信號(hào)1( )( )2idtf tdt c( )cos ( )s tAt 角度調(diào)制信號(hào)：角度調(diào)制信號(hào)：( )2( )titfd 1 1、調(diào)頻及調(diào)相信號(hào)的表示式、調(diào)頻及調(diào)相信號(hào)的表示式( ) t 信號(hào)瞬時(shí)相位信號(hào)瞬時(shí)相位:信號(hào)瞬時(shí)頻率：信號(hào)瞬時(shí)頻率：46帶通型的角度調(diào)制信號(hào)：帶通型的角度調(diào)制信號(hào)：( )

21、cos 2( )mccstAf tt1( )( )2icdtf tfdt ( )2( )ctf tt 信號(hào)瞬時(shí)相位信號(hào)瞬時(shí)相位信號(hào)瞬時(shí)頻率：信號(hào)瞬時(shí)頻率：m(t)：模擬基帶信號(hào)：模擬基帶信號(hào)( )( )ptK m t 調(diào)相系統(tǒng)：調(diào)相系統(tǒng)：1( )( )( )2icfdtf tfK m tdt 調(diào)頻系統(tǒng)：調(diào)頻系統(tǒng)：相移與基帶相移與基帶信號(hào)成正比信號(hào)成正比頻移與基帶頻移與基帶信號(hào)成正比信號(hào)成正比Kp：相位偏移常數(shù)，：相位偏移常數(shù)，Kf：頻率偏移常數(shù)：頻率偏移常數(shù)47如果將調(diào)制信號(hào)先微分，而后進(jìn)行調(diào)頻，則得到的是如果將調(diào)制信號(hào)先微分，而后進(jìn)行調(diào)頻，則得到的是調(diào)相波，這種方式叫調(diào)相波，這種方式叫間接調(diào)

22、相間接調(diào)相；如果將調(diào)制信號(hào)先積分，而后進(jìn)行調(diào)相，則得到的是如果將調(diào)制信號(hào)先積分，而后進(jìn)行調(diào)相，則得到的是調(diào)頻波，這種方式叫調(diào)頻波，這種方式叫間接調(diào)頻間接調(diào)頻。( )cos 2( )PMcpstAf tK m t ( )cos 22( )dtFMcfstAf tKm 48由于實(shí)際相位調(diào)制器的調(diào)制范圍不大，所以由于實(shí)際相位調(diào)制器的調(diào)制范圍不大，所以直接調(diào)相和直接調(diào)相和間接調(diào)頻間接調(diào)頻僅適用于相位偏移和頻率偏移不大的窄帶調(diào)制僅適用于相位偏移和頻率偏移不大的窄帶調(diào)制情況，而情況，而直接調(diào)頻和間接調(diào)相常用于寬帶調(diào)制直接調(diào)頻和間接調(diào)相常用于寬帶調(diào)制情況。情況。 從以上分析可見(jiàn)，調(diào)頻與調(diào)相并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，兩者

23、之從以上分析可見(jiàn)，調(diào)頻與調(diào)相并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，兩者之間可相互轉(zhuǎn)換。間可相互轉(zhuǎn)換。49( )cos 2( )ccs tAf tt 2、窄帶角度調(diào)制的定義：、窄帶角度調(diào)制的定義：( )1t 有有與與AM系統(tǒng)類似：已調(diào)信號(hào)帶寬是基帶信號(hào)帶寬的兩系統(tǒng)類似：已調(diào)信號(hào)帶寬是基帶信號(hào)帶寬的兩倍，實(shí)際上其抗噪聲性能也與倍，實(shí)際上其抗噪聲性能也與AM一致。一致。( )cos2cos ( )sin2sin ( )cos2sin2sin ( )cos2( ) sin2ccccccccccccs tAf ttAf ttAf tAf ttAf tAtf t實(shí)際很少用，一般是做為產(chǎn)生寬帶角度調(diào)制的中間級(jí)。實(shí)際很少用，一般是做

24、為產(chǎn)生寬帶角度調(diào)制的中間級(jí)。50角度調(diào)制信號(hào)的頻譜特性角度調(diào)制信號(hào)的頻譜特性角度調(diào)制系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)，即使是簡(jiǎn)單的模擬基帶信角度調(diào)制系統(tǒng)是非線性系統(tǒng)，即使是簡(jiǎn)單的模擬基帶信號(hào)的角度調(diào)制，數(shù)學(xué)上也很難求出它的精確頻譜特性。號(hào)的角度調(diào)制，數(shù)學(xué)上也很難求出它的精確頻譜特性。以單頻信號(hào)為例，利用近似分析進(jìn)行頻譜分析，然后以單頻信號(hào)為例，利用近似分析進(jìn)行頻譜分析，然后將其結(jié)果推廣于更復(fù)雜的基帶信號(hào)。將其結(jié)果推廣于更復(fù)雜的基帶信號(hào)。( )cos 2sin(2)ccmms tAf tf tf t 1、正弦基帶信號(hào)的角度調(diào)制、正弦基帶信號(hào)的角度調(diào)制 sin 22( )Remcjf tjf tcs tA ee

25、( )cos 2sin(2)ccms tAf tf t 可能是可能是: 調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù),p f 也可能是也可能是 sin 2:mjf te周期函數(shù)周期函數(shù)付氏級(jí)數(shù)付氏級(jí)數(shù)展開(kāi)展開(kāi)51 1sin 22022sin012mmmmjf tfjnf tnmmf tjm nmCfeedtedm sin 22()mmjf tjnf tnneJe 第一類第一類n階階貝塞爾函數(shù)貝塞爾函數(shù)22( )Re( )( )cos 2 ()mcjnfjf tcnncncmns tAJeeA Jfnft 521()( )()()2cncmcmnS fAJffnfffnf 角調(diào)信號(hào)的頻譜包含無(wú)窮多個(gè)分量。角調(diào)信號(hào)的頻譜包含

26、無(wú)窮多個(gè)分量。角調(diào)信號(hào)的頻譜寬度為無(wú)限寬！角調(diào)信號(hào)的頻譜寬度為無(wú)限寬！53( )( )nnJJ n n為偶數(shù)時(shí)為偶數(shù)時(shí)( )( )nnJJ n n為奇數(shù)時(shí)為奇數(shù)時(shí)54理論上調(diào)頻波的頻帶寬度為無(wú)限寬。實(shí)際上邊頻幅度理論上調(diào)頻波的頻帶寬度為無(wú)限寬。實(shí)際上邊頻幅度J Jn n( () )隨著隨著n n的增大而逐漸減小，因此只要取適當(dāng)?shù)牡脑龃蠖饾u減小，因此只要取適當(dāng)?shù)膎 n值值使邊頻分量小到可以忽略的程度，調(diào)頻信號(hào)可近似認(rèn)使邊頻分量小到可以忽略的程度，調(diào)頻信號(hào)可近似認(rèn)為具有為具有“有限頻譜有限頻譜”。角調(diào)信號(hào)的有效帶寬至少含有角調(diào)信號(hào)的有效帶寬至少含有9898的總信號(hào)功率。的總信號(hào)功率?；鶐盘?hào)：基

27、帶信號(hào)：( )cos2mm taf t 2(1)cmBf 已調(diào)信號(hào)的有效帶寬的近似計(jì)算公式為：已調(diào)信號(hào)的有效帶寬的近似計(jì)算公式為：2(1)2(1)pmcfmmK afPMBK afFMf 55角度調(diào)制器與解調(diào)器角度調(diào)制器與解調(diào)器以調(diào)頻信號(hào)為例以調(diào)頻信號(hào)為例1 1、直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號(hào)、直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號(hào)( (電壓電壓) )直接控制直接控制振蕩器振蕩器的頻率，使其頻率按調(diào)制信號(hào)的頻率，使其頻率按調(diào)制信號(hào)( (電壓電壓) )的規(guī)律線性變的規(guī)律線性變化?；?。產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的方法有直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法。產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的方法有直接調(diào)頻法和間接調(diào)頻法。輸入電壓為輸入電壓為0 0時(shí)，振蕩器產(chǎn)生頻率為時(shí)，

28、振蕩器產(chǎn)生頻率為 的正弦波的正弦波0fVCO可以滿足寬帶調(diào)頻的大頻偏要求，但可以滿足寬帶調(diào)頻的大頻偏要求，但VCO中心頻中心頻率穩(wěn)定度不高。率穩(wěn)定度不高。56(PLL - Phase locked loop)NM 0VCOffNM 鎖相環(huán)：確保鎖相環(huán)：確保VCO中心頻率的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度與晶振一致。中心頻率的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度與晶振一致。57( )cos2( )sin2NBFMccccstAf tAtf t 2、間接調(diào)頻、間接調(diào)頻58先產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號(hào)先產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號(hào)(NBFM)(NBFM)，然后利用，然后利用倍頻器倍頻器把把NBFMNBFM變換成寬帶調(diào)頻信號(hào)變換成寬帶調(diào)頻信號(hào)(WBFM)(WBF

29、M)。59以典型的調(diào)頻廣播的調(diào)頻發(fā)射機(jī)為例。在這種發(fā)射機(jī)中以典型的調(diào)頻廣播的調(diào)頻發(fā)射機(jī)為例。在這種發(fā)射機(jī)中首先以首先以f1 1=200kHz=200kHz為載頻，用最高頻率為載頻，用最高頻率fm m=15 kHz=15 kHz的調(diào)制的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生頻偏信號(hào)產(chǎn)生頻偏f1 1=25 Hz=25 Hz的窄帶調(diào)頻信號(hào)。而調(diào)頻廣播的窄帶調(diào)頻信號(hào)。而調(diào)頻廣播的最終頻偏的最終頻偏f=75kHz,=75kHz,載頻載頻fc c在在88-108 MHz88-108 MHz頻段內(nèi)，因頻段內(nèi)，因此需要經(jīng)過(guò)的此需要經(jīng)過(guò)的n=n=f/f1 1=75=7510103 3/25=3000 /25=3000 的倍頻，但的倍頻，

30、但倍頻后新的載波頻率倍頻后新的載波頻率(n(nf1 1) )高達(dá)高達(dá)600MHz600MHz，不符合，不符合fc c的要求。的要求。因此需要混頻器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。因此需要混頻器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 60ArmstrongArmstrong間接法間接法 )(2112ffnnfc121fnnf112ffn n61間接法的優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度好。缺點(diǎn)是需要多間接法的優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度好。缺點(diǎn)是需要多次倍頻和混頻，因此電路較復(fù)雜。次倍頻和混頻，因此電路較復(fù)雜。 62調(diào)頻解調(diào)器調(diào)頻解調(diào)器( )cos 22( )dtFMccfstAf tKm 1)1)普通鑒頻器普通鑒頻器( )( )ofm tK m t 由于調(diào)頻信

31、號(hào)的瞬時(shí)頻率正比于調(diào)制信號(hào)的幅度，由于調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率正比于調(diào)制信號(hào)的幅度， 因而調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)器必須能產(chǎn)生正比于輸入頻率的因而調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)器必須能產(chǎn)生正比于輸入頻率的輸出電壓。輸出電壓。63( )22( ) sin 22( )dtdccfcfstAfK m tf tKm 微分器輸出：微分器輸出：64(2)調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)方案調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)方案引入負(fù)反饋：加到鑒頻器輸入端的調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制指引入負(fù)反饋：加到鑒頻器輸入端的調(diào)頻信號(hào)的調(diào)制指數(shù)很小，從而可以選用帶寬較小的數(shù)很小，從而可以選用帶寬較小的BPF可以抑制鑒頻前的加性噪聲！可以抑制鑒頻前的加性噪聲！65(3)利用鎖相環(huán)作調(diào)頻解調(diào)器利用鎖相環(huán)

32、作調(diào)頻解調(diào)器鑒相器環(huán)路濾波器G(f)VCO鑒頻輸出( )s t( )os t( )e t( )v t鑒相器：乘法器鑒相器：乘法器LPF調(diào)頻負(fù)反饋及鎖相環(huán)解調(diào)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以擴(kuò)展門限。調(diào)頻負(fù)反饋及鎖相環(huán)解調(diào)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以擴(kuò)展門限。66n模擬通信系統(tǒng)的評(píng)估：模擬通信系統(tǒng)的評(píng)估：有效性：用有效傳輸頻帶來(lái)度量，同樣的消息用有效性：用有效傳輸頻帶來(lái)度量，同樣的消息用不同的調(diào)制方式，則需要不同的頻帶寬度。不同的調(diào)制方式，則需要不同的頻帶寬度?？煽啃裕喊l(fā)與收信號(hào)的差異程度可靠性：發(fā)與收信號(hào)的差異程度通常用整個(gè)通常用整個(gè)通信系統(tǒng)的輸出信噪比來(lái)表示（信號(hào)傳輸時(shí)疊加通信系統(tǒng)的輸出信噪比來(lái)表示（信號(hào)傳輸時(shí)疊加上的

33、加性噪聲，信道傳輸特性不理想導(dǎo)致的乘性上的加性噪聲，信道傳輸特性不理想導(dǎo)致的乘性干擾）干擾）67200200( )( )SmtNn t 00/iiSNGSN 評(píng)價(jià)一個(gè)模擬通信系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，最終是要看解評(píng)價(jià)一個(gè)模擬通信系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，最終是要看解調(diào)器的輸出信噪比調(diào)器的輸出信噪比(SNR)(SNR)。22( )( )iiSstNn t 解調(diào)器輸出信解調(diào)器輸出信號(hào)平均功率號(hào)平均功率解調(diào)器輸出噪解調(diào)器輸出噪聲平均功率聲平均功率解調(diào)器輸入信解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率號(hào)平均功率解調(diào)器輸入噪解調(diào)器輸入噪聲平均功率聲平均功率調(diào)制制度增調(diào)制制度增益益68調(diào)制方式調(diào)制方式信號(hào)帶寬信號(hào)帶寬制度增益制度增益設(shè)備復(fù)設(shè)備復(fù)

34、雜度雜度主要應(yīng)用主要應(yīng)用DSB2中等中等較少應(yīng)用較少應(yīng)用SSB1復(fù)雜復(fù)雜短波無(wú)線電廣播，短波無(wú)線電廣播，話音頻分多路話音頻分多路VSB略大于略大于 近似近似SSB近似近似SSB復(fù)雜復(fù)雜商用電視廣播商用電視廣播AM1簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單中短波無(wú)線電廣中短波無(wú)線電廣播播FM中等中等超短波小功率電超短波小功率電臺(tái)臺(tái)(窄帶窄帶FM)，微，微波中繼，調(diào)頻立波中繼，調(diào)頻立體聲廣播體聲廣播(寬帶寬帶FM)總結(jié)：各種模擬調(diào)制方式的性能總結(jié)：各種模擬調(diào)制方式的性能2(1)W 23nfMP W203nRfMPPN W 0RPN W 0RPN WWooNS2W0RPN W2W69AMAM調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是接收設(shè)備簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是功率利用

35、率低，調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是接收設(shè)備簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是功率利用率低，抗干擾能力差，在傳輸中如果載波受到信道的選擇性衰抗干擾能力差，在傳輸中如果載波受到信道的選擇性衰落，則在包檢時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)失真，信號(hào)頻帶較寬，頻帶落，則在包檢時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)失真，信號(hào)頻帶較寬，頻帶利用率不高。因此利用率不高。因此AMAM制式用于制式用于通信質(zhì)量要求不高通信質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，的場(chǎng)合，目前主要用在中波和短波的調(diào)幅廣播中。目前主要用在中波和短波的調(diào)幅廣播中。 DSBDSB調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是功率利用率高，但帶寬與調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是功率利用率高，但帶寬與AMAM相同，接相同，接收要求同步解調(diào)，設(shè)備較復(fù)雜。只用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專用通收要求同步解調(diào)，設(shè)備較復(fù)雜。只用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的專用通信，運(yùn)用不太廣泛。信，運(yùn)用不太廣泛。總結(jié)：特點(diǎn)與應(yīng)用總結(jié)：特點(diǎn)與應(yīng)用70SSBSSB調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選擇性衰落能力均優(yōu)于擾能力和抗選擇性衰落能力均優(yōu)于AM, AM, 而帶寬只有而帶寬只有AMAM的一的一半；缺點(diǎn)