高頻-第3章課件

1、高頻電子技術(shù)高頻電子技術(shù)第第3章章調(diào)制與解調(diào) 第第3 3章教學要點章教學要點 1 1、模擬調(diào)制解調(diào)方式的分類、原理和特性、模擬調(diào)制解調(diào)方式的分類、原理和特性 2 2、產(chǎn)生調(diào)幅波、調(diào)頻波的方法、產(chǎn)生調(diào)幅波、調(diào)頻波的方法 3 3、常用分立元器件組成的調(diào)制和解調(diào)電路、常用分立元器件組成的調(diào)制和解調(diào)電路 識讀識讀 4 4、常用數(shù)字信號幅移、頻移和相移鍵控調(diào)制的、常用數(shù)字信號幅移、頻移和相移鍵控調(diào)制的原理和特性原理和特性 5 5、常用頻率調(diào)制和解調(diào)電路識讀、常用頻率調(diào)制和解調(diào)電路識讀 3.1 3.1 調(diào)制與解調(diào)概述調(diào)制與解調(diào)概述 3.1.1 3.1.1 調(diào)制解調(diào)方式分類調(diào)制解調(diào)方式分類 1 1、為什么要

2、調(diào)制與解調(diào)？、為什么要調(diào)制與解調(diào)？ (1)(1)無線通信中需要傳輸?shù)脑夹盘柕念l率都比較低無線通信中需要傳輸?shù)脑夹盘柕念l率都比較低, ,這這些較低頻率的信號直接以無線電波的形式傳輸，效率就很些較低頻率的信號直接以無線電波的形式傳輸，效率就很低。低。 (2)(2)低頻信號直接發(fā)射所需要的天線過長。低頻信號直接發(fā)射所需要的天線過長。 發(fā)射發(fā)射20kHz20kHz無線電波所需要的最佳天線長度為無線電波所需要的最佳天線長度為7575萬米長。萬米長。 (3)(3)調(diào)制可以解決不同基帶信號相互之間干擾的問題。調(diào)制可以解決不同基帶信號相互之間干擾的問題。 以電視信號傳輸為例，一個城市十個電視頻道，由于這以

3、電視信號傳輸為例，一個城市十個電視頻道，由于這十個頻道圖像信號的頻率都在十個頻道圖像信號的頻率都在0 06MHz6MHz之間，每個電視接收之間，每個電視接收機將同時收到所有十個頻道的信號，結(jié)果屏幕上所顯示的機將同時收到所有十個頻道的信號，結(jié)果屏幕上所顯示的將是十個頻道圖像的復合，這顯然是無法接受的。將是十個頻道圖像的復合，這顯然是無法接受的。 3.1.1 3.1.1 調(diào)制解調(diào)方式分類調(diào)制解調(diào)方式分類 2 2、調(diào)制解調(diào)方式分類、調(diào)制解調(diào)方式分類 每一種調(diào)制方式都有其相應的解調(diào)方法每一種調(diào)制方式都有其相應的解調(diào)方法, ,于是就有六種常于是就有六種常用的調(diào)制解調(diào)方式。用的調(diào)制解調(diào)方式。 3.1.1

4、3.1.1 調(diào)制解調(diào)方式分類調(diào)制解調(diào)方式分類 3 3、調(diào)制解調(diào)方式及調(diào)制解調(diào)電路、調(diào)制解調(diào)方式及調(diào)制解調(diào)電路 一個完整的調(diào)制技術(shù)還必須研究如何組成一個一個完整的調(diào)制技術(shù)還必須研究如何組成一個電路來實現(xiàn)基帶信號的調(diào)制，按照某種調(diào)制方式電路來實現(xiàn)基帶信號的調(diào)制，按照某種調(diào)制方式用基帶信號對載波信號進行調(diào)制形成符合要求的用基帶信號對載波信號進行調(diào)制形成符合要求的已調(diào)信號的電路，稱為調(diào)制電路。已調(diào)信號的電路，稱為調(diào)制電路。相應地，實現(xiàn)基帶信號復原的電路則稱為解調(diào)電相應地，實現(xiàn)基帶信號復原的電路則稱為解調(diào)電路，一定的調(diào)制解調(diào)方式與相應的電路的組合，路，一定的調(diào)制解調(diào)方式與相應的電路的組合，才形成一種完整

5、的調(diào)制解調(diào)技術(shù)。因此，在以后才形成一種完整的調(diào)制解調(diào)技術(shù)。因此，在以后的敘述中，的敘述中，“調(diào)制解調(diào)方式調(diào)制解調(diào)方式”用于特指調(diào)制解調(diào)用于特指調(diào)制解調(diào)參數(shù)的選擇，而參數(shù)的選擇，而“調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制解調(diào)技術(shù)”則包括實現(xiàn)調(diào)則包括實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)的電路。制解調(diào)的電路。3.1.2 3.1.2 各種調(diào)制方式的波形各種調(diào)制方式的波形 討論各種調(diào)制方式前，需要介紹各種調(diào)制方式時基帶信討論各種調(diào)制方式前，需要介紹各種調(diào)制方式時基帶信號、載波信號和已調(diào)信號的波形關(guān)系，有了這些波形分析號、載波信號和已調(diào)信號的波形關(guān)系，有了這些波形分析的基礎，將使調(diào)制方式的理論分析變得容易理解。的基礎，將使調(diào)制方式的理論分析變得容易理

6、解。 1 1、幅度調(diào)制波形圖、幅度調(diào)制波形圖 基帶信號基帶信號 載波信號載波信號 調(diào)幅波調(diào)幅波 載波頻率等于基帶頻率的載波頻率等于基帶頻率的1010倍倍 幅度調(diào)制的結(jié)果是使已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的幅度變化。幅度調(diào)制的結(jié)果是使已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的幅度變化。3.1.2 3.1.2 各種調(diào)制方式的波形各種調(diào)制方式的波形 2 2、頻率調(diào)制波形圖、頻率調(diào)制波形圖 調(diào)頻波的特征是幅度維持不變，頻率隨基帶信號變化，調(diào)頻波的特征是幅度維持不變，頻率隨基帶信號變化，這種頻率變化也稱頻移。由圖可以看出，調(diào)頻波的頻率隨這種頻率變化也稱頻移。由圖可以看出，調(diào)頻波的頻率隨基帶信號變化，基帶信號取負值時，調(diào)頻波頻

7、率變低，取基帶信號變化，基帶信號取負值時，調(diào)頻波頻率變低，取正值時頻率變高正值時頻率變高. . 載波頻率等于基帶頻率的載波頻率等于基帶頻率的1010倍倍 基帶信號基帶信號 載波信號載波信號 調(diào)頻波調(diào)頻波 3.1.2 3.1.2 各種調(diào)制方式的波形各種調(diào)制方式的波形 3 3、相位調(diào)制波形圖、相位調(diào)制波形圖 調(diào)相波的特征是幅度維持不變，相位隨基帶信號變化，調(diào)相波的特征是幅度維持不變，相位隨基帶信號變化，載波頻率等于基帶頻率的載波頻率等于基帶頻率的1010倍倍 基帶信號基帶信號 載波信號載波信號 調(diào)相波調(diào)相波 3.1.2 3.1.2 各種調(diào)制方式的波形各種調(diào)制方式的波形 4 4、數(shù)字信號調(diào)制波形圖、

8、數(shù)字信號調(diào)制波形圖 基帶信號基帶信號 載波信號載波信號 ASKASK調(diào)制波調(diào)制波 FSKFSK調(diào)制波調(diào)制波 PSKPSK調(diào)制波調(diào)制波 3.1.3 3.1.3 調(diào)制的主要性能指標調(diào)制的主要性能指標 由于存在多種調(diào)制方式，自然就有一個如何選擇最佳調(diào)制由于存在多種調(diào)制方式，自然就有一個如何選擇最佳調(diào)制方式的問題。為此，就需要討論調(diào)制的主要性能指標，以便方式的問題。為此，就需要討論調(diào)制的主要性能指標，以便根據(jù)各種調(diào)制方式的性能來確定最佳選用方案。根據(jù)各種調(diào)制方式的性能來確定最佳選用方案。 1 1、調(diào)制方式的頻帶利用效率、調(diào)制方式的頻帶利用效率 高頻載波具有單一的頻率高頻載波具有單一的頻率, ,基帶信號

9、對其進行調(diào)制后，所形基帶信號對其進行調(diào)制后，所形成的已調(diào)信號必然具有一定的頻帶寬度，這個頻帶寬度除了成的已調(diào)信號必然具有一定的頻帶寬度，這個頻帶寬度除了與基帶信號自身的頻帶寬度有關(guān)之外，還與調(diào)制方式有關(guān)。與基帶信號自身的頻帶寬度有關(guān)之外，還與調(diào)制方式有關(guān)。已調(diào)信號所使用的頻帶寬度即為頻帶利用效率的含義。已調(diào)信號所使用的頻帶寬度即為頻帶利用效率的含義。 例如，例如，48.5MHz48.5MHz92MHz92MHz的甚高頻段用于電視及數(shù)據(jù)廣播，的甚高頻段用于電視及數(shù)據(jù)廣播，電視廣播已調(diào)信號頻帶寬度電視廣播已調(diào)信號頻帶寬度6.5MHz6.5MHz，規(guī)定每個電視頻道頻率，規(guī)定每個電視頻道頻率間隔間隔8

10、MHz8MHz，整個頻段就可以安排，整個頻段就可以安排5 5個頻道。調(diào)制方式選用不當，個頻道。調(diào)制方式選用不當，每個電視頻道占用的頻帶寬度提高到每個電視頻道占用的頻帶寬度提高到13MHz13MHz，上述頻段就只能，上述頻段就只能安排安排3 3個頻道，頻帶利用效率就大大下降了。個頻道，頻帶利用效率就大大下降了。 3.1.3 3.1.3 調(diào)制的主要性能指標調(diào)制的主要性能指標 2 2、調(diào)制方式的功率有效性、調(diào)制方式的功率有效性 在保證相同通信距離的情況下，采用不同的調(diào)制方式，所在保證相同通信距離的情況下，采用不同的調(diào)制方式，所需要的發(fā)射功率會有所不同，所需要的功率越小，就說其功需要的發(fā)射功率會有所不

11、同，所需要的功率越小，就說其功率有效性越高。功率有效性也是衡量調(diào)制方式的重要性能指率有效性越高。功率有效性也是衡量調(diào)制方式的重要性能指標之一。標之一。 例如，幅度調(diào)制方式中有一種稱為單邊帶調(diào)制的技術(shù)能使例如，幅度調(diào)制方式中有一種稱為單邊帶調(diào)制的技術(shù)能使功率減小一半有效性就較高。功率減小一半有效性就較高。 各種調(diào)制方式對于噪聲等各種干擾的抑制能力也是衡量調(diào)各種調(diào)制方式對于噪聲等各種干擾的抑制能力也是衡量調(diào)制方式優(yōu)劣的重要指標。例如，頻率調(diào)制方式的抗干擾能力制方式優(yōu)劣的重要指標。例如，頻率調(diào)制方式的抗干擾能力就比幅度調(diào)制方式強，調(diào)頻波的特點是幅度為恒定值，假如就比幅度調(diào)制方式強，調(diào)頻波的特點是幅度

12、為恒定值，假如通信過程中混入了幅度干擾，在解調(diào)前只要加一個限幅器電通信過程中混入了幅度干擾，在解調(diào)前只要加一個限幅器電路就可以消除這種干擾。路就可以消除這種干擾。 3 3、抗噪聲抗干擾能力、抗噪聲抗干擾能力 3.2 3.2 幅度調(diào)制與解調(diào)原理幅度調(diào)制與解調(diào)原理 3.2.1 3.2.1 幅度調(diào)制的解析分析法幅度調(diào)制的解析分析法 1 1、基帶信號為單音頻時已調(diào)波的頻譜和帶寬、基帶信號為單音頻時已調(diào)波的頻譜和帶寬 已知：基帶信號為余弦波已知：基帶信號為余弦波 載波信號為載波信號為 解：解：幅度調(diào)制是用基帶信號控制載波的振幅，使載波的振幅度調(diào)制是用基帶信號控制載波的振幅，使載波的振幅隨基帶信號的規(guī)律變

13、化，因此調(diào)制后形成的已調(diào)波表示為幅隨基帶信號的規(guī)律變化，因此調(diào)制后形成的已調(diào)波表示為 求：調(diào)幅波的表達式求：調(diào)幅波的表達式 tCosU)t (umtCosU)t (uccmctCos)t (ukU()t (ucacmAMcmmaaUUkm 定義調(diào)幅指數(shù)定義調(diào)幅指數(shù) 調(diào)幅波可表示為：調(diào)幅波可表示為： tCos)tCosm(U)t (ucacmAM13.2.1 3.2.1 幅度調(diào)制的解析分析法幅度調(diào)制的解析分析法 1 1、基帶信號為單音頻時已調(diào)波的頻譜和帶寬、基帶信號為單音頻時已調(diào)波的頻譜和帶寬 調(diào)幅波表達式化為調(diào)幅波表達式化為 利用三角函數(shù)公式利用三角函數(shù)公式 (1) (1)已調(diào)波由原來的載波和

14、新增加的兩項余弦波組成，新已調(diào)波由原來的載波和新增加的兩項余弦波組成，新增余弦波頻率為增余弦波頻率為c c和和c c，由于，由于c c，新增的兩，新增的兩個頻率成分都接近個頻率成分都接近c c，屬高頻信號。，屬高頻信號。 (2)(2)已調(diào)波包含多個頻率成分，其頻帶寬度為已調(diào)波包含多個頻率成分，其頻帶寬度為BWBW為為調(diào)幅波：調(diào)幅波： tCos)tCosm(U)t (ucacmAM1)(Cos)(Cos(21CosCos t )(CosUm21t )(CosUm21tCosU)t (uccmaccmaccmAM F2)Ff()Ff(BWcc結(jié)論：結(jié)論： 3.2.1 3.2.1 幅度調(diào)制的解析分析

15、法幅度調(diào)制的解析分析法 2 2、基帶信號為任意波形時已調(diào)波的頻譜和帶寬、基帶信號為任意波形時已調(diào)波的頻譜和帶寬 為了與實際情況相符，必須研究基帶信號為任意函數(shù)時為了與實際情況相符，必須研究基帶信號為任意函數(shù)時已調(diào)波的頻譜和帶寬。解析分析的方法是將基帶信號展開為已調(diào)波的頻譜和帶寬。解析分析的方法是將基帶信號展開為傅立葉級數(shù)，然后逐一研究級數(shù)中每一項對已調(diào)波的影響。傅立葉級數(shù)，然后逐一研究級數(shù)中每一項對已調(diào)波的影響。理論上，基帶信號分解后將包含無限多項余弦波（也可表示理論上，基帶信號分解后將包含無限多項余弦波（也可表示為正弦波），如果逐項分析，解析分析將變得非常困難。因為正弦波），如果逐項分析，解

16、析分析將變得非常困難。因此，實際上總是用有限多項去近似，所取項數(shù)越多，近似就此，實際上總是用有限多項去近似，所取項數(shù)越多，近似就越好，究竟取多少項才合適，則決定于基帶信號的頻譜，即越好，究竟取多少項才合適，則決定于基帶信號的頻譜，即基帶信號所包含的頻率成分。作了近似以后基于傅立葉級數(shù)基帶信號所包含的頻率成分。作了近似以后基于傅立葉級數(shù)的分析方法將得到簡化，盡管如此，用解析法分析已調(diào)信號的分析方法將得到簡化，盡管如此，用解析法分析已調(diào)信號仍然過于復雜。仍然過于復雜。 為此，下面討論頻譜圖分析法。為此，下面討論頻譜圖分析法。 3.2.2 3.2.2 幅度調(diào)制的頻譜圖分析法幅度調(diào)制的頻譜圖分析法 1

17、 1、基帶信號為單音頻時的頻譜圖分析、基帶信號為單音頻時的頻譜圖分析 一個正弦波（或余弦波）信號可以用頻譜圖上的一根豎一個正弦波（或余弦波）信號可以用頻譜圖上的一根豎線來表示，豎線的位置表示其角頻率，豎線的高度即為其振線來表示，豎線的位置表示其角頻率，豎線的高度即為其振幅。因此，基帶信號和載波信號可以用豎線在頻譜圖上表示幅。因此，基帶信號和載波信號可以用豎線在頻譜圖上表示如圖所示如圖所示 c c，因此載波的頻譜線位于高端，基帶的頻譜線位于，因此載波的頻譜線位于高端，基帶的頻譜線位于低端，兩者頻率相差很大，為便于分析，將頻率軸的中間部分低端，兩者頻率相差很大，為便于分析，將頻率軸的中間部分截去。

18、兩個信號的振幅不等，因此豎線的高度也不等。截去。兩個信號的振幅不等，因此豎線的高度也不等。 3.2.2 3.2.2 幅度調(diào)制的頻譜圖分析法幅度調(diào)制的頻譜圖分析法 1 1、基帶信號為單音頻時的頻譜圖分析、基帶信號為單音頻時的頻譜圖分析 (1)(1)調(diào)制的結(jié)果是把基帶信號搬移到載波頻率的兩側(cè)，形成調(diào)制的結(jié)果是把基帶信號搬移到載波頻率的兩側(cè)，形成上下兩個邊頻，兩個邊頻相對于載波頻率對稱分布，邊頻的振上下兩個邊頻，兩個邊頻相對于載波頻率對稱分布，邊頻的振幅小于載波的一半。幅小于載波的一半。 (2)(2)調(diào)制前后，載波仍保持其頻率和幅度不變，因此也不攜調(diào)制前后，載波仍保持其頻率和幅度不變，因此也不攜帶基

19、帶信號的任何信息。帶基帶信號的任何信息。 (3)(3)從頻譜圖中可以計算出已調(diào)波的頻帶寬度，它就等于上下從頻譜圖中可以計算出已調(diào)波的頻帶寬度，它就等于上下邊頻之差，即邊頻之差，即 已調(diào)波共包含三個頻率成分，已調(diào)波共包含三個頻率成分，c c、c c和和c c，新增，新增的兩個頻率成分位于的兩個頻率成分位于c c的上下兩側(cè)，稱為上下邊頻，頻譜如圖。的上下兩側(cè)，稱為上下邊頻，頻譜如圖。 F2)Ff()Ff(BWcc3.2.2 3.2.2 幅度調(diào)制的頻譜圖分析法幅度調(diào)制的頻譜圖分析法 2 2、基帶信號為任意函數(shù)時的頻譜圖分析、基帶信號為任意函數(shù)時的頻譜圖分析 基帶信號為任意函數(shù)時，可以將其展開為傅立葉

20、級數(shù)，其每基帶信號為任意函數(shù)時，可以將其展開為傅立葉級數(shù)，其每一項都是余弦波。在頻譜圖上級數(shù)的每一項都由一根豎線表示一項都是余弦波。在頻譜圖上級數(shù)的每一項都由一根豎線表示，于是基帶信號就由頻譜圖上的一組譜線所表示，稱為基帶頻，于是基帶信號就由頻譜圖上的一組譜線所表示，稱為基帶頻譜。譜。 上述單音頻的結(jié)果很容易推廣到基帶為任意函數(shù)時的情況。上述單音頻的結(jié)果很容易推廣到基帶為任意函數(shù)時的情況。 基帶為任意函數(shù)時，由一組譜線取代單根的譜線基帶為任意函數(shù)時，由一組譜線取代單根的譜線 基帶為單音頻信號基帶為單音頻信號 基帶為任意函數(shù)基帶為任意函數(shù) 3.2.2 3.2.2 幅度調(diào)制的頻譜圖分析法幅度調(diào)制的

21、頻譜圖分析法 2 2、基帶信號為任意函數(shù)時的頻譜圖分析、基帶信號為任意函數(shù)時的頻譜圖分析 單音頻單音頻任意函數(shù)任意函數(shù) 調(diào)制的作用是將基帶信號的頻譜線搬移到載波頻率的兩調(diào)制的作用是將基帶信號的頻譜線搬移到載波頻率的兩邊，單音頻情況下是將一條譜線搬移成高頻端的上下邊頻，邊，單音頻情況下是將一條譜線搬移成高頻端的上下邊頻，任意函數(shù)時，幅度調(diào)制的結(jié)果就是將這一組譜線搬移到載波任意函數(shù)時，幅度調(diào)制的結(jié)果就是將這一組譜線搬移到載波譜線的兩邊，在載波譜線兩側(cè)形成兩組譜線，稱為上下邊譜線的兩邊，在載波譜線兩側(cè)形成兩組譜線，稱為上下邊帶，如圖所示。帶，如圖所示。 3.2.2 3.2.2 幅度調(diào)制的頻譜圖分析法

22、幅度調(diào)制的頻譜圖分析法 2 2、基帶信號為任意函數(shù)時的頻譜圖分析、基帶信號為任意函數(shù)時的頻譜圖分析 (1)(1)幅度調(diào)制時，基帶譜線搬移所形成的上下邊帶相對與載幅度調(diào)制時，基帶譜線搬移所形成的上下邊帶相對與載波譜線對稱分布，邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)和基帶信號的相同。波譜線對稱分布，邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)和基帶信號的相同。(2)(2)和單音頻時的情況相同，調(diào)制前后，載波仍保持其頻率和單音頻時的情況相同，調(diào)制前后，載波仍保持其頻率和幅度不變，因此也不攜帶基帶信號的任何信息。和幅度不變，因此也不攜帶基帶信號的任何信息。(3)(3)根據(jù)頻譜圖根據(jù)頻譜圖3.93.9，可以求得已調(diào)波的帶寬，可以求得已調(diào)波的帶寬BWBW等于

23、等于 由已調(diào)波的頻譜圖，可以分析基帶信號為任意函數(shù)時已調(diào)由已調(diào)波的頻譜圖，可以分析基帶信號為任意函數(shù)時已調(diào)波的譜線和帶寬：波的譜線和帶寬： maxmaxcmaxcF2)Ff()Ff(BW3.2.3 3.2.3 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅 1 1、DSBDSB（抑制載波的雙邊帶）調(diào)幅（抑制載波的雙邊帶）調(diào)幅 載波成分并不包含任何基帶信號的信息，在向外發(fā)射無線電載波成分并不包含任何基帶信號的信息，在向外發(fā)射無線電波時將載波成分抑制掉，信息的傳輸沒有受到任何影響，功波時將載波成分抑制掉，信息的傳輸沒有受到任何影響，功率有效性得到提高。這種調(diào)制稱為抑制載波的雙邊帶

24、調(diào)幅，率有效性得到提高。這種調(diào)制稱為抑制載波的雙邊帶調(diào)幅，簡稱簡稱DSBDSB調(diào)制。調(diào)制。 下面討論如何提高幅度調(diào)制的頻帶利用率和功率有效性，下面討論如何提高幅度調(diào)制的頻帶利用率和功率有效性，即在保證相同通信質(zhì)量的前提下如何壓縮頻帶寬度和減小即在保證相同通信質(zhì)量的前提下如何壓縮頻帶寬度和減小無線發(fā)射功率的問題。無線發(fā)射功率的問題。 帶寬沒有變化！帶寬沒有變化！ 3.2.3 3.2.3 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅 2 2、SSBSSB（單邊帶抑制載波）調(diào)幅（單邊帶抑制載波）調(diào)幅 DSB DSB已調(diào)波包含兩個邊帶，這兩個邊帶所包含的基帶信號已調(diào)波包含兩個邊帶，

25、這兩個邊帶所包含的基帶信號信息是完全相同的，因此，進一步抑制掉其中的一個邊帶，信息是完全相同的，因此，進一步抑制掉其中的一個邊帶，只發(fā)射一個邊帶（上邊帶或下邊帶），發(fā)射功率就可以進一只發(fā)射一個邊帶（上邊帶或下邊帶），發(fā)射功率就可以進一步降下來。這樣的調(diào)制方式稱為單邊帶抑制載波調(diào)幅（也稱步降下來。這樣的調(diào)制方式稱為單邊帶抑制載波調(diào)幅（也稱單邊帶調(diào)幅），簡稱單邊帶調(diào)幅），簡稱SSBSSB調(diào)幅調(diào)幅 已調(diào)信號的帶寬減小為：已調(diào)信號的帶寬減小為：與基帶信號帶寬相同與基帶信號帶寬相同minmaxmincmaxcFF)Ff()Ff(BW3.2.3 3.2.3 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅抑制載波的雙邊帶

26、調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅 習慣上將沒有抑制載波和邊帶的幅度調(diào)制方式稱為普通調(diào)習慣上將沒有抑制載波和邊帶的幅度調(diào)制方式稱為普通調(diào)幅方式，簡稱幅方式，簡稱AMAM，于是就有三種幅度調(diào)制方式：，于是就有三種幅度調(diào)制方式：AMAM、DSBDSB和和SSBSSB調(diào)制，表調(diào)制，表3.13.1給出了三種調(diào)幅方式性能的比較。給出了三種調(diào)幅方式性能的比較。 3.2.3 3.2.3 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅 3 3、電視圖像信號的殘留邊帶調(diào)制、電視圖像信號的殘留邊帶調(diào)制 電視圖像信號的最低角頻率電視圖像信號的最低角頻率minmin為零，為零，AMAM調(diào)制后上邊帶高調(diào)制后上邊帶高頻沿

27、、載波頻譜線和上邊帶低頻沿重疊在一起。頻沿、載波頻譜線和上邊帶低頻沿重疊在一起。 電視信號的頻率范圍在電視信號的頻率范圍在0 06MHz6MHz之間，已調(diào)信號帶寬之間，已調(diào)信號帶寬1212MHzMHz。為減小帶寬和發(fā)射功率，應即采用單邊帶（為減小帶寬和發(fā)射功率，應即采用單邊帶（SSBSSB）調(diào)制，但采）調(diào)制，但采用濾波器完整地保留一個邊帶而完全濾除一個邊帶幾乎是辦不用濾波器完整地保留一個邊帶而完全濾除一個邊帶幾乎是辦不到的。到的。 3.2.3 3.2.3 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅抑制載波的雙邊帶調(diào)幅和單邊帶調(diào)幅 3 3、電視圖像信號的殘留邊帶調(diào)制、電視圖像信號的殘留邊帶調(diào)制 為此，電視

28、圖像信號采用了一種稱為殘留邊帶的發(fā)送方為此，電視圖像信號采用了一種稱為殘留邊帶的發(fā)送方式，即發(fā)送全部上邊帶和部分下邊帶，如圖所示。式，即發(fā)送全部上邊帶和部分下邊帶，如圖所示。 加上殘留部分，調(diào)制后圖像信號頻帶寬度等于加上殘留部分，調(diào)制后圖像信號頻帶寬度等于7.25MHz7.25MHz，加，加上電視伴音信號（采用頻率調(diào)制方式發(fā)送），全電視信上電視伴音信號（采用頻率調(diào)制方式發(fā)送），全電視信號的寬度為號的寬度為8MHz8MHz，對照第，對照第1 1章電視頻道的劃分，不同電視頻章電視頻道的劃分，不同電視頻道之間的頻率差正好是道之間的頻率差正好是8 8MHzMHz。殘留邊帶調(diào)制殘留邊帶調(diào)制簡稱簡稱VSB

29、VSB調(diào)制調(diào)制 3.2.4 3.2.4 調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法 1 1、AMAM和和DSBDSB信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生 AM AM和和DSBDSB波可以通過乘法器來產(chǎn)生，原理如圖所示。波可以通過乘法器來產(chǎn)生，原理如圖所示。 第一項為載波成分，第二項為第一項為載波成分，第二項為兩個邊頻兩個邊頻c c，類似地第三，類似地第三項為兩個邊頻項為兩個邊頻c c22第第n n項代表兩個邊頻項代表兩個邊頻c cnn，這些，這些邊頻組成上下邊帶。邊頻組成上下邊帶。 u u(t)(t)為任意函數(shù)基帶信號，可表示為為任意函數(shù)基帶信號，可表示為 tCosnUt2CosUtCosUU)t (un210 載

30、波信號載波信號u uc c(t)(t)為為tCosU)t (uccmc 上述兩個信號經(jīng)乘法器相乘，所得的結(jié)果為上述兩個信號經(jīng)乘法器相乘，所得的結(jié)果為 )ttCosnCosUt2tCosCosUttCosCosUtCosU(Ucnc2c1c0cm 3.2.4 3.2.4 調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法 1 1、AMAM和和DSBDSB信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生 上式含有載波成分（第一項），因此屬上式含有載波成分（第一項），因此屬AMAM調(diào)制。如果調(diào)制。如果基帶信號中基帶信號中U U00等于零，即基帶信號不含直流成分，則已等于零，即基帶信號不含直流成分，則已調(diào)波不含載波成分，屬調(diào)波不含載波成分，屬

31、DSBDSB調(diào)制。調(diào)制。tCosnUt2CosUtCosUU)t (un210 tCosU)t (uccmc 相乘結(jié)果：相乘結(jié)果： )ttCosnCosUt2tCosCosUttCosCosUtCosU(Ucnc2c1c0cm 可見無論可見無論AMAM還是還是DSBDSB信號，都可以信號，都可以通過乘法器來產(chǎn)生，只要控制基帶信通過乘法器來產(chǎn)生，只要控制基帶信號的直流成分即可，這種產(chǎn)生調(diào)幅波號的直流成分即可，這種產(chǎn)生調(diào)幅波的方法稱為相乘法。的方法稱為相乘法。 3.2.4 3.2.4 調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法 2 2、SSBSSB信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生 產(chǎn)生單邊帶信號的方法有兩種。產(chǎn)生單

32、邊帶信號的方法有兩種。 （1 1）濾波法）濾波法 用濾波器從雙邊帶信號中濾除一個邊帶，即可得到單邊帶用濾波器從雙邊帶信號中濾除一個邊帶，即可得到單邊帶信號，如圖所示。信號，如圖所示。 難點是濾波器，如果基帶信號的最小頻率難點是濾波器，如果基帶信號的最小頻率F Fminmin很小，上下邊很小，上下邊帶的間隔帶的間隔F=F=（f fc c+F+Fminmin）（）（f fc cF Fminmin）=2F=2Fminmin將變得很小，即將變得很小，即相對頻差值相對頻差值F/fF/fc c變得很小，為了濾除一個邊帶時不影響另一變得很小，為了濾除一個邊帶時不影響另一個邊帶，濾波器的矩形系數(shù)將接近于個邊帶

33、，濾波器的矩形系數(shù)將接近于1 1，濾波器的制作就非常，濾波器的制作就非常困難。困難。 3.2.4 3.2.4 調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法 （1 1）濾波法）濾波法 為解決上述問題?？刹捎脤︻l譜進行多次搬移的方法來實為解決上述問題。可采用對頻譜進行多次搬移的方法來實現(xiàn)，如圖所示?，F(xiàn)，如圖所示。 以兩次搬移為例，第一次用頻率以兩次搬移為例，第一次用頻率f fc1c1較低的載波信號與基帶較低的載波信號與基帶信號相乘，將基帶頻譜搬移到信號相乘，將基帶頻譜搬移到f fc1c1附近，附近，（f fc1c1F Fminmin）是所形是所形成的兩個邊帶最高和最低頻率。第一個濾波器濾除下邊帶成的兩個邊

34、帶最高和最低頻率。第一個濾波器濾除下邊帶得到上邊帶，其最低頻率為得到上邊帶，其最低頻率為（f fc1c1+F+Fminmin）。）。第二次與載波第二次與載波f fc2c2相相乘，將基帶信號搬移到載頻乘，將基帶信號搬移到載頻f fc2c2的兩邊，形成上下邊帶（的兩邊，形成上下邊帶（f fc1c1+ + f fc2c2F Fminmin），第二個濾波器濾除下邊帶，獲取最低頻率為），第二個濾波器濾除下邊帶，獲取最低頻率為（f fc1c1+ f+ fc2c2+F+Fminmin）的上邊帶。上下兩個邊帶的間）的上邊帶。上下兩個邊帶的間F=2(fF=2(fc1c1+F+Fminmin) )較大，濾波比較容

35、易實現(xiàn)。較大，濾波比較容易實現(xiàn)。 3.2.4 3.2.4 調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法 （2 2）移相法）移相法 首先假定基帶為單音頻信號，然后將結(jié)果推廣到基帶信號首先假定基帶為單音頻信號，然后將結(jié)果推廣到基帶信號為任意函數(shù)的情況。為任意函數(shù)的情況。 ttSinSinUUmttCosCosUUmSSBHccmmaccmma 載波信號載波信號基帶信號基帶信號ttSinSinUUmttCosCosUUmSSBLccmmaccmma t )(CosUUmSSBLccmma t )(CosUUmSSBHccmma 下邊頻下邊頻上邊頻上邊頻3.2.4 3.2.4 調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法調(diào)幅信號的產(chǎn)生

36、方法 （2 2）移相法）移相法 推廣到基帶信號為任意函數(shù)的情況，加法器和減法器的輸推廣到基帶信號為任意函數(shù)的情況，加法器和減法器的輸出信號分別形成下邊帶和上邊帶。出信號分別形成下邊帶和上邊帶。 形成下邊帶形成下邊帶形成上邊帶形成上邊帶3.2.5 3.2.5 調(diào)幅信號解調(diào)原理調(diào)幅信號解調(diào)原理 1 1、相干解調(diào)、相干解調(diào) 調(diào)制是將基帶信號從低頻端搬移到載波附近的高頻端，調(diào)制是將基帶信號從低頻端搬移到載波附近的高頻端，解調(diào)解調(diào)就是將高頻端的基帶譜線重新搬回到低頻端就是將高頻端的基帶譜線重新搬回到低頻端。因此，只要找到。因此，只要找到實現(xiàn)譜線從高頻端向低頻端搬移的方法，就能實現(xiàn)解調(diào)。實現(xiàn)譜線從高頻端向

37、低頻端搬移的方法，就能實現(xiàn)解調(diào)。 首先討論基帶信號為單音頻信號時的情況，以首先討論基帶信號為單音頻信號時的情況，以DSBDSB波為例。波為例。 DSBDSB波：波：t)(CosUm21t)(CosUm21)t (uccmaccmaDSB 可通過乘法運算解調(diào)可通過乘法運算解調(diào))t)(CosUm21t)(CosUm21( tACos)t (uccmaccmaco t)2(CosUAm41t)2(CosUAm41tCosUAm21)t (uccmaccmacmao 基帶信號基帶信號2 2c c附近的高頻信號附近的高頻信號3.2.5 3.2.5 調(diào)幅信號解調(diào)原理調(diào)幅信號解調(diào)原理 1 1、相干解調(diào)、相干

38、解調(diào) 在在頻譜圖頻譜圖上表示上述解調(diào)運算上表示上述解調(diào)運算 t)2(CosUAm41t)2(CosUAm41tCosUAm21)t (uccmaccmacmao 基帶信號基帶信號2 2c c附近的高頻信號附近的高頻信號DSBDSB調(diào)制調(diào)制DSBDSB解調(diào)解調(diào)解調(diào)過程產(chǎn)生的多余高頻信號解調(diào)過程產(chǎn)生的多余高頻信號3.2.5 3.2.5 調(diào)幅信號解調(diào)原理調(diào)幅信號解調(diào)原理 1 1、相干解調(diào)、相干解調(diào) 上述結(jié)論可以推廣到基帶信號為任意函數(shù)時的情況，只需用上述結(jié)論可以推廣到基帶信號為任意函數(shù)時的情況，只需用基帶信號的頻帶替換單根的譜線即可，這時的頻譜圖如圖所示基帶信號的頻帶替換單根的譜線即可，這時的頻譜圖

39、如圖所示 基帶為任意函數(shù)基帶為任意函數(shù) 基帶為單音頻信號基帶為單音頻信號3.2.5 3.2.5 調(diào)幅信號解調(diào)原理調(diào)幅信號解調(diào)原理 1 1、相干解調(diào)、相干解調(diào) 將將DSBDSB信號信號u uDSBDSB(t)(t)換成換成AMAM和和SSBSSB信號，與信號，與ACosACosc ct t相乘的結(jié)果相乘的結(jié)果也都能復原低頻端基帶信號譜線。也都能復原低頻端基帶信號譜線。注意，注意，AMAM信號與信號與ACosACosc ct t相相乘，復原基帶頻譜的同時在高端還產(chǎn)生頻率為乘，復原基帶頻譜的同時在高端還產(chǎn)生頻率為c c的載波譜線，的載波譜線，這一譜線和這一譜線和(2(2c c+)+)和和(2(2c

40、c+)+)譜線一樣可以通過低通濾波譜線一樣可以通過低通濾波器濾除。器濾除。 上述通過乘法運算實現(xiàn)解調(diào)的方法稱為相干解調(diào)。上述通過乘法運算實現(xiàn)解調(diào)的方法稱為相干解調(diào)。3.2.5 3.2.5 調(diào)幅信號解調(diào)原理調(diào)幅信號解調(diào)原理 2 2、包絡線解調(diào)、包絡線解調(diào) 普通調(diào)幅波的幅度包絡線即為基帶信號波，如圖普通調(diào)幅波的幅度包絡線即為基帶信號波，如圖3.33.3所示，所示，從已調(diào)波中檢出包絡線來進行解調(diào)的方法稱為包絡線解調(diào)法。從已調(diào)波中檢出包絡線來進行解調(diào)的方法稱為包絡線解調(diào)法。包絡線解調(diào)的電路最簡單，但它僅適用于普通幅度包絡線解調(diào)的電路最簡單，但它僅適用于普通幅度(AM)(AM)調(diào)制的調(diào)制的解調(diào)，相干解調(diào)

41、則適用與解調(diào)，相干解調(diào)則適用與AMAM、DSBDSB和和SSBSSB等三類調(diào)制波的解調(diào)。等三類調(diào)制波的解調(diào)。 由于由于AMAM調(diào)制信息包含在幅度的包絡中，極易受到干擾和噪調(diào)制信息包含在幅度的包絡中，極易受到干擾和噪聲的影響，其大部分功率消耗在不攜帶信息的載波的發(fā)上，聲的影響，其大部分功率消耗在不攜帶信息的載波的發(fā)上，加上加上AMAM調(diào)幅對功率放大電路的線性要求比較高，除調(diào)幅無線調(diào)幅對功率放大電路的線性要求比較高，除調(diào)幅無線電廣播和電視圖像信號的傳輸外，電廣播和電視圖像信號的傳輸外，AMAM調(diào)制已很少使用。調(diào)制已很少使用。 3.3 3.3 角度調(diào)制與解調(diào)原理角度調(diào)制與解調(diào)原理 3.3 3.3 角

42、度調(diào)制與解調(diào)原理角度調(diào)制與解調(diào)原理 角度調(diào)制的概念角度調(diào)制的概念 用 基 帶 信 號 去 控 制 高 頻 載 波 的 頻 率 稱 為 調(diào) 頻用 基 帶 信 號 去 控 制 高 頻 載 波 的 頻 率 稱 為 調(diào) 頻（FMFM），所形成的已調(diào)信號稱為調(diào)頻波；用基帶信號），所形成的已調(diào)信號稱為調(diào)頻波；用基帶信號控制高頻載波的相位稱為調(diào)相（控制高頻載波的相位稱為調(diào)相（PMPM），所形成的已調(diào)），所形成的已調(diào)信號稱為調(diào)相波。信號稱為調(diào)相波。調(diào)頻調(diào)頻和和調(diào)相調(diào)相都表現(xiàn)為高頻載波的瞬都表現(xiàn)為高頻載波的瞬時相位隨基帶信號的變化而變化，通稱為時相位隨基帶信號的變化而變化，通稱為角度調(diào)制角度調(diào)制。實際應用時，調(diào)

43、頻的使用比調(diào)相更廣泛，因此本節(jié)重實際應用時，調(diào)頻的使用比調(diào)相更廣泛，因此本節(jié)重點介紹頻率調(diào)制與解調(diào)。此外，和前面的做法一樣，點介紹頻率調(diào)制與解調(diào)。此外，和前面的做法一樣，下面的討論暫不涉及具體的調(diào)制解調(diào)電路，即限于論下面的討論暫不涉及具體的調(diào)制解調(diào)電路，即限于論述調(diào)制與解調(diào)的原理。述調(diào)制與解調(diào)的原理。3.3.1 3.3.1 單音頻信號的頻率調(diào)制單音頻信號的頻率調(diào)制 和研究幅度調(diào)制時的做法一樣，首先討論基帶信號為單音和研究幅度調(diào)制時的做法一樣，首先討論基帶信號為單音頻余弦信號時頻率調(diào)制的原理，然后將所得的結(jié)論推廣到基頻余弦信號時頻率調(diào)制的原理，然后將所得的結(jié)論推廣到基帶信號為任意函數(shù)時的情況。帶

44、信號為任意函數(shù)時的情況。 1 1、頻率調(diào)制的定義、頻率調(diào)制的定義 mfmmUk22f 所謂調(diào)頻，就是讓已調(diào)波的角頻率與基帶信號的振幅成所謂調(diào)頻，就是讓已調(diào)波的角頻率與基帶信號的振幅成正比，即按如下規(guī)律變化：正比，即按如下規(guī)律變化： 最大頻率偏移最大頻率偏移ffm m 為為k kf f是比例常數(shù)，由電路確定是比例常數(shù)，由電路確定 tCosUk)t (mfc 為單音頻基帶信號為單音頻基帶信號 tCosU)t (um tCosU)t (uccmc 為載波信號為載波信號其中其中是是一個描述基帶信號對載波調(diào)制作用的重要參數(shù)一個描述基帶信號對載波調(diào)制作用的重要參數(shù) 3.3.1 3.3.1 單音頻信號的頻率

45、調(diào)制單音頻信號的頻率調(diào)制 2 2、調(diào)頻波的表達式、調(diào)頻波的表達式 (t)(t)等于角頻率對時間的積分，即等于角頻率對時間的積分，即 用用(t)(t)表示表示t t時刻調(diào)頻波的相位，則調(diào)頻波表達式（即時刻調(diào)頻波的相位，則調(diào)頻波表達式（即t t時刻瞬時值）為時刻瞬時值）為 ： 求出調(diào)頻波的表達式為求出調(diào)頻波的表達式為 (t)(t)的表達式代入的表達式代入 m mf f為調(diào)頻指數(shù)為調(diào)頻指數(shù))t (CosU)t (ucmFM t0dt)t ()t ( dt)tCosUk(dt)t ()t (t0t0mfc tSinUkt)t (mfc )tSinUkt(CosU)t (umfccmFM )tSinmt

46、(CosU)t (ufccmFM 或或Ff2/F2/fmmmf 3.3.1 3.3.1 單音頻信號的頻率調(diào)制單音頻信號的頻率調(diào)制 3 3、調(diào)頻波頻譜特性、調(diào)頻波頻譜特性 分析調(diào)頻波表達式，可以得到以下三個結(jié)論：分析調(diào)頻波表達式，可以得到以下三個結(jié)論： 考察單音頻基帶信號頻率調(diào)制會產(chǎn)生怎么樣的譜線搬移。考察單音頻基帶信號頻率調(diào)制會產(chǎn)生怎么樣的譜線搬移。為此，將調(diào)頻波表達式展開為傅立葉級數(shù)，結(jié)果如下：為此，將調(diào)頻波表達式展開為傅立葉級數(shù)，結(jié)果如下： 式中式中J Jn n(m(mf f) )是是n n階貝塞爾函數(shù)，上式對階貝塞爾函數(shù)，上式對n n的求和從的求和從至至+，因此涉及無窮多個貝塞爾函數(shù)，式

47、中調(diào)頻指數(shù)，因此涉及無窮多個貝塞爾函數(shù)，式中調(diào)頻指數(shù)m mf f是貝塞是貝塞爾函數(shù)的變量。爾函數(shù)的變量。 ncfncmFMt)n(Cos)m(JU)t (u 上式右邊每一項都是余弦波，因此表明調(diào)頻波可以看作無上式右邊每一項都是余弦波，因此表明調(diào)頻波可以看作無數(shù)個余弦波之和，這些余弦波的頻率依次為數(shù)個余弦波之和，這些余弦波的頻率依次為c c、c c、c c22、c c33，這些余弦波的振幅則為，這些余弦波的振幅則為U Ucmcm和各階和各階貝塞爾函數(shù)的乘積。貝塞爾函數(shù)的乘積。 3 3、調(diào)頻波頻譜特性、調(diào)頻波頻譜特性 （1 1）其頻譜以載頻）其頻譜以載頻c c為中心，兩邊有無數(shù)個邊頻（基帶為中心，

48、兩邊有無數(shù)個邊頻（基帶信號為單音頻信號時，調(diào)幅波只有上下兩個邊頻），相鄰邊信號為單音頻信號時，調(diào)幅波只有上下兩個邊頻），相鄰邊頻的間隔為頻的間隔為，如下圖所示。，如下圖所示。 n=1n=1、n=-1n=-1所對應的譜線是所對應的譜線是c c + +和和c c-，n n從負無窮大從負無窮大至正無窮大，形成無窮多條譜線。至正無窮大，形成無窮多條譜線。ncfncmFMt)n(Cos)m(JU)t (u （2 2）邊頻的振幅隨）邊頻的振幅隨n n的增加而減小，因此如果在規(guī)定的誤的增加而減小，因此如果在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)忽略振幅過低的邊頻，即忽略差范圍內(nèi)忽略振幅過低的邊頻，即忽略n n值高于某一數(shù)值的譜值

49、高于某一數(shù)值的譜線，調(diào)頻波的邊頻數(shù)就成為有限數(shù)，線，調(diào)頻波的邊頻數(shù)就成為有限數(shù)，如圖所示。如圖所示。3 3、調(diào)頻波頻譜特性、調(diào)頻波頻譜特性 （3 3）按照調(diào)頻指數(shù)大于）按照調(diào)頻指數(shù)大于1 1還是小于還是小于1 1，可以將調(diào)頻分為窄帶，可以將調(diào)頻分為窄帶調(diào)頻和寬帶調(diào)頻。調(diào)頻和寬帶調(diào)頻。 窄帶調(diào)頻時最大頻偏小于基帶頻率，載頻分量振幅較大，邊窄帶調(diào)頻時最大頻偏小于基帶頻率，載頻分量振幅較大，邊頻個數(shù)較少，特別是頻個數(shù)較少，特別是m mf f11時，和調(diào)幅波一樣只需保留時，和調(diào)幅波一樣只需保留c c兩條邊頻。兩條邊頻。 寬帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻時寬帶調(diào)頻時最大頻偏大于基帶頻率，最大頻偏

50、大于基帶頻率，載頻分量的振幅較小，邊載頻分量的振幅較小，邊頻較多。頻較多。3.3.1 3.3.1 單音頻信號的頻率調(diào)制單音頻信號的頻率調(diào)制 4 4、調(diào)頻波頻譜寬度、調(diào)頻波頻譜寬度 對于對于窄帶調(diào)制窄帶調(diào)制，當，當m mf f11時，時，ffm mF11時，與時，與ffm m相比忽略相比忽略F F, ,頻譜帶寬近似頻譜帶寬近似等于最大頻偏的兩倍等于最大頻偏的兩倍 mCRf2BW 3.3.23.3.2基帶信號為任意函數(shù)時的頻率調(diào)制基帶信號為任意函數(shù)時的頻率調(diào)制 頻率調(diào)制時譜線的個數(shù)是無窮大，單音頻過渡為多音頻時頻率調(diào)制時譜線的個數(shù)是無窮大，單音頻過渡為多音頻時每一條譜線要由頻帶取代，調(diào)頻波的頻譜圖

51、將變得十分復雜每一條譜線要由頻帶取代，調(diào)頻波的頻譜圖將變得十分復雜。不過從單音頻推廣到多音頻時，用于表征調(diào)制特性的相關(guān)不過從單音頻推廣到多音頻時，用于表征調(diào)制特性的相關(guān)公式則不需要作太大的變化，只要將基帶頻率公式則不需要作太大的變化，只要將基帶頻率F F改為基帶信號改為基帶信號頻譜的最高頻率頻譜的最高頻率F Fmaxmax即可，調(diào)頻指數(shù)及帶寬公式如表所示。即可，調(diào)頻指數(shù)及帶寬公式如表所示。 3.3.3 3.3.3 調(diào)頻信號的產(chǎn)生調(diào)頻信號的產(chǎn)生 1 1、直接調(diào)頻法、直接調(diào)頻法 由基帶信號控制振蕩器的頻率，使其振蕩頻率隨基帶信號變由基帶信號控制振蕩器的頻率，使其振蕩頻率隨基帶信號變化，振蕩器輸出的

52、即為調(diào)頻波。這種方法的特點是基帶信號化，振蕩器輸出的即為調(diào)頻波。這種方法的特點是基帶信號直接控制振蕩器頻率，由此產(chǎn)生調(diào)頻波的方法稱為直接法。直接控制振蕩器頻率，由此產(chǎn)生調(diào)頻波的方法稱為直接法。 直接法產(chǎn)生調(diào)頻波的一個例子是直接法產(chǎn)生調(diào)頻波的一個例子是用基帶電壓控制用基帶電壓控制LCLC諧振回路的電諧振回路的電容，使諧振頻率隨基帶信號變?nèi)?，使諧振頻率隨基帶信號變化?；?tCosUk)t (mfc )tSinUkt(CosU)t (umfccmFM 3.3.3 3.3.3 調(diào)頻信號的產(chǎn)生調(diào)頻信號的產(chǎn)生 2 2、間接調(diào)頻法、間接調(diào)頻法 調(diào)頻波瞬時相位與基帶函數(shù)的積分成正比，據(jù)此，可以組成調(diào)頻波瞬時

53、相位與基帶函數(shù)的積分成正比，據(jù)此，可以組成間接產(chǎn)生調(diào)頻波的電路如圖所示。間接產(chǎn)生調(diào)頻波的電路如圖所示。 調(diào)相器的作用是使輸出信號的相位與調(diào)相器的作用是使輸出信號的相位與控制信號成正比，因此輸出信號的相位控制信號成正比，因此輸出信號的相位等于：等于：t0fcdt)t (ukt )tSinUkt(CosU)t (umfccmFM 求出積分求出積分3.3.43.3.4調(diào)頻信號解調(diào)原理調(diào)頻信號解調(diào)原理 （1 1）斜率鑒頻）斜率鑒頻 調(diào)頻波的解調(diào)稱為頻率檢波，簡稱鑒頻，鑒頻的作用是從調(diào)調(diào)頻波的解調(diào)稱為頻率檢波，簡稱鑒頻，鑒頻的作用是從調(diào)頻波中檢出基帶信號，即將調(diào)頻波的瞬時頻率變化轉(zhuǎn)換為電頻波中檢出基帶信

54、號，即將調(diào)頻波的瞬時頻率變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。用于實現(xiàn)鑒頻的方法有以下幾類壓輸出。用于實現(xiàn)鑒頻的方法有以下幾類： 輸入的等幅調(diào)頻信號經(jīng)過一個頻率輸入的等幅調(diào)頻信號經(jīng)過一個頻率振幅轉(zhuǎn)換電路，使輸出振幅轉(zhuǎn)換電路，使輸出電壓的幅度隨瞬時頻率而變化，這個輸出電壓的幅度包含了電壓的幅度隨瞬時頻率而變化，這個輸出電壓的幅度包含了基帶信號的信息，經(jīng)過包絡檢波電路檢出包絡線，即為基帶基帶信號的信息，經(jīng)過包絡檢波電路檢出包絡線，即為基帶信號。信號。 3.3.43.3.4調(diào)頻信號解調(diào)原理調(diào)頻信號解調(diào)原理 （2 2）正交鑒頻）正交鑒頻 先將等幅調(diào)頻波通過頻率先將等幅調(diào)頻波通過頻率相位轉(zhuǎn)換電路，使輸出信號產(chǎn)生相位轉(zhuǎn)換電

55、路，使輸出信號產(chǎn)生與頻率成正比的附加相位移動，再經(jīng)相位檢波器得到解調(diào)信與頻率成正比的附加相位移動，再經(jīng)相位檢波器得到解調(diào)信號輸出。號輸出。相位檢波電路將兩個輸入信號的相位差轉(zhuǎn)換為電壓輸出，因相位檢波電路將兩個輸入信號的相位差轉(zhuǎn)換為電壓輸出，因此其輸出電壓反映附加相移的變化，而附加相移又和調(diào)頻波此其輸出電壓反映附加相移的變化，而附加相移又和調(diào)頻波的頻率變化成正比，相位檢波電路輸出的即為與基帶信號成的頻率變化成正比，相位檢波電路輸出的即為與基帶信號成正比的解調(diào)結(jié)果。正比的解調(diào)結(jié)果。 3.3.43.3.4調(diào)頻信號解調(diào)原理調(diào)頻信號解調(diào)原理 （3 3）脈沖計數(shù)式鑒頻）脈沖計數(shù)式鑒頻 通過一非線性網(wǎng)絡，將

56、調(diào)頻波轉(zhuǎn)換為一串寬度隨調(diào)頻波頻率通過一非線性網(wǎng)絡，將調(diào)頻波轉(zhuǎn)換為一串寬度隨調(diào)頻波頻率變化的脈沖序列，這一脈沖序列的疏密情況反映調(diào)頻信號的變化的脈沖序列，這一脈沖序列的疏密情況反映調(diào)頻信號的瞬時頻率變化，再用低通濾波器，濾除脈沖序列的高頻成瞬時頻率變化，再用低通濾波器，濾除脈沖序列的高頻成分，所得到的即為與基帶信號成正比的解調(diào)結(jié)果。分，所得到的即為與基帶信號成正比的解調(diào)結(jié)果。 3.3.5 3.3.5 相位調(diào)制概述相位調(diào)制概述 1 1、基帶為單音頻信號時調(diào)相波的表達式、基帶為單音頻信號時調(diào)相波的表達式相位調(diào)制的定義是調(diào)相波的瞬時相位隨基帶信號線性地變相位調(diào)制的定義是調(diào)相波的瞬時相位隨基帶信號線性地

57、變化，因此，調(diào)相波的瞬時相位化，因此，調(diào)相波的瞬時相位(t)(t)可表示為可表示為 tCosUkt)t (mpc 右邊第二項即為與基帶信號成正比的附加相位，右邊第二項即為與基帶信號成正比的附加相位，k kp p為比例系為比例系數(shù)。定義調(diào)相指數(shù)數(shù)。定義調(diào)相指數(shù)m mp p等于等于k kp pU Umm，上式化為，上式化為tCosmt)t (pc 調(diào)相波表達式為：調(diào)相波表達式為： 和調(diào)頻指數(shù)一樣，調(diào)相指數(shù)和調(diào)頻指數(shù)一樣，調(diào)相指數(shù)m mp p也是最大相移。也是最大相移。 )tCosmt(CosU)t (upccmPM 與調(diào)頻波比較：與調(diào)頻波比較：)tSinmt(CosU)t (ufccmFM 3.3

58、.5 3.3.5 相位調(diào)制概述相位調(diào)制概述 2 2、 基帶信號為任意函數(shù)時的相位調(diào)制基帶信號為任意函數(shù)時的相位調(diào)制 正弦函數(shù)與余弦函數(shù)的更換并不影響頻譜結(jié)構(gòu)，因此，調(diào)相正弦函數(shù)與余弦函數(shù)的更換并不影響頻譜結(jié)構(gòu)，因此，調(diào)相波的頻譜、帶寬公式和調(diào)頻波的相同，只需將式（波的頻譜、帶寬公式和調(diào)頻波的相同，只需將式（3.283.28）(3.30)(3.30)中的調(diào)頻指數(shù)中的調(diào)頻指數(shù)m mf f換為調(diào)相指數(shù)換為調(diào)相指數(shù)m mp p即可。即可。當基帶信號為多音頻的任意函數(shù)時，帶寬計算公式中的當基帶信號為多音頻的任意函數(shù)時，帶寬計算公式中的F F進進一步換成基帶信號的最高頻率一步換成基帶信號的最高頻率F Fm

59、axmax即可。即可。調(diào)相波調(diào)相波 )tCosmt(CosU)t (upccmPM 調(diào)頻波調(diào)頻波)tSinmt(CosU)t (ufccmFM 3.4 3.4 數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào) 3.4.1 3.4.1 數(shù)字信號調(diào)制方法分類數(shù)字信號調(diào)制方法分類 1 1、數(shù)字信號調(diào)制方法分類、數(shù)字信號調(diào)制方法分類 近十年來陸續(xù)提出的調(diào)制技術(shù)，如最小頻移鍵控（近十年來陸續(xù)提出的調(diào)制技術(shù)，如最小頻移鍵控（MSKMSK）、高斯濾波最小）、高斯濾波最小頻移鍵控（頻移鍵控（GMSKGMSK）、正交幅度調(diào)制（）、正交幅度調(diào)制（QAMQAM）和正交頻分復用調(diào)制（）和正交頻分復用調(diào)制（OFDMOFDM）等

60、稱為現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)。等稱為現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)。 3.4.1 3.4.1 數(shù)字信號調(diào)制方法分類數(shù)字信號調(diào)制方法分類 2 2、數(shù)字信號調(diào)制的主要性能指標、數(shù)字信號調(diào)制的主要性能指標 比特率是指數(shù)字信號傳輸?shù)乃俾?，定義為每秒傳輸?shù)亩M制比特率是指數(shù)字信號傳輸?shù)乃俾剩x為每秒傳輸?shù)亩M制代碼的有效位數(shù)，單位是代碼的有效位數(shù)，單位是bit/sbit/s，表示每秒可傳輸多少個二，表示每秒可傳輸多少個二進制位數(shù)。進制位數(shù)。常用的比特率單位還有常用的比特率單位還有kbit/skbit/s和和MbitMbit/s/s等。等。 (1)(1)比特率和波特率比特率和波特率 波特率指數(shù)字信號對載波的調(diào)制速率，它用單位