通信原理_模擬信號調(diào)制系統(tǒng)

1、1通信原理通信原理第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)2第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)l基本概念基本概念n調(diào)制信號調(diào)制信號 指來自信源要被傳輸?shù)幕鶐⑿盘枴Ｖ竵碜孕旁匆粋鬏數(shù)幕鶐⑿盘?。n載波載波 未受調(diào)制的承載消息的周期性振蕩信號，它未受調(diào)制的承載消息的周期性振蕩信號，它可以是正弦波，也可以是非正弦波可以是正弦波，也可以是非正弦波n廣義調(diào)制廣義調(diào)制 把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问桨研盘栟D(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。分為的一種過程。分為基帶調(diào)制基帶調(diào)制和和帶通調(diào)制帶通調(diào)制（也稱（也稱載波載波調(diào)制調(diào)制）。 n狹義調(diào)制狹義調(diào)制(載波調(diào)制載波調(diào)制) 用調(diào)制信號去控制載波的參

2、數(shù)用調(diào)制信號去控制載波的參數(shù)的過程的過程。在無線通信和其他大多數(shù)場合，調(diào)制一詞在無線通信和其他大多數(shù)場合，調(diào)制一詞均指載波調(diào)制。均指載波調(diào)制。n已調(diào)信號已調(diào)信號 載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號。載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號。n解調(diào)（檢波）解調(diào)（檢波） 調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號中的調(diào)制信號恢復(fù)出來。號中的調(diào)制信號恢復(fù)出來。 3第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n調(diào)制的目的調(diào)制的目的 u提高無線通信時的天線輻射效率。提高無線通信時的天線輻射效率。u把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。信

3、道的多路復(fù)用，提高信道利用率。u擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換?？蓪崿F(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。n調(diào)制方式調(diào)制方式 u模擬調(diào)制模擬調(diào)制:調(diào)制信號是模擬信號的調(diào)制。調(diào)制信號是模擬信號的調(diào)制。u數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制 :調(diào)制信號是數(shù)字信號的調(diào)制。調(diào)制信號是數(shù)字信號的調(diào)制。n常見的模擬調(diào)制常見的模擬調(diào)制u幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶u角度調(diào)制：頻率調(diào)制、相位調(diào)制角度調(diào)制：頻率調(diào)制、相位調(diào)制 4第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)l5.1幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理幅

4、度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理n一般原理一般原理u表示式：表示式：設(shè)：正弦型載波為：設(shè)：正弦型載波為：式中，式中，A 載波幅度；載波幅度； c 載波角頻率；載波角頻率； 0 載波初始相位（以后假定載波初始相位（以后假定 0 0）。）。 則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號（已調(diào)信號）一般則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號（已調(diào)信號）一般可表示成可表示成式中，式中， m(t) 基帶調(diào)制信號?；鶐д{(diào)制信號。0( )coscc tAt( )( )cosmcstAm tt5第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u頻譜頻譜設(shè)調(diào)制信號設(shè)調(diào)制信號m(t)的頻譜為的頻譜為M( )，則已調(diào)信號的頻譜為，則已調(diào)信號的頻譜為u由以上表示

5、式由以上表示式可見可見：在時域波形上，已調(diào)信號的幅度隨在時域波形上，已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的規(guī)律而正比地變化基帶信號的規(guī)律而正比地變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移譜完全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移。u由于這種搬移是由于這種搬移是線性線性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為線線性調(diào)制性調(diào)制。但應(yīng)注意，這里的。但應(yīng)注意，這里的“線性線性”并不意味著已調(diào)信并不意味著已調(diào)信號與調(diào)制信號之間符合線性變換關(guān)系。事實上，任何調(diào)號與調(diào)制信號之間符合線性變換關(guān)系。事實上，任何調(diào)制過程都是一種非線性的變換過程。制過程都是一種非線性的變換

6、過程。 ( )( )cos( )()2mcmccAstAm ttSMM6第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.1.1調(diào)幅（調(diào)幅（AM）u時域表示式時域表示式式中式中 m(t) 調(diào)制信號，調(diào)制信號，均值為均值為0； A0 常數(shù)，表示疊加的直流分量。常數(shù)，表示疊加的直流分量。u頻譜：若頻譜：若m(t)為確知信號，則為確知信號，則AM信號的頻譜為信號的頻譜為u調(diào)制器模型調(diào)制器模型00( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm tt01( ) ()()()()2AMccccSAMM 7第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u波形圖波形圖p由波形可以看出，當(dāng)滿足條件：由波形可以

7、看出，當(dāng)滿足條件：|m(t)| A0 時，其時，其已調(diào)波的包絡(luò)與調(diào)制信號波已調(diào)波的包絡(luò)與調(diào)制信號波 形相同形相同，因此用包絡(luò)檢波法很容易，因此用包絡(luò)檢波法很容易 恢復(fù)出原恢復(fù)出原 始調(diào)制信號。始調(diào)制信號。p否則，出現(xiàn)否則，出現(xiàn)“過調(diào)幅過調(diào)幅”現(xiàn)象。這時用現(xiàn)象。這時用包絡(luò)檢波將發(fā)生失真。但是，可以包絡(luò)檢波將發(fā)生失真。但是，可以采用采用其他的解調(diào)方法其他的解調(diào)方法，如同步檢波。，如同步檢波。 00( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm tt8第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u頻譜圖頻譜圖p由頻譜可以看出，由頻譜可以看出，AM信號的頻譜由信號的頻譜由1、載頻分量載頻分

8、量2、上邊帶、上邊帶 三部分組成三部分組成3、下邊帶、下邊帶p上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。帶是上邊帶的鏡像。 載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶01( ) ()()()()2AMccccSAMM 0( )cos( )cosAMccstAtm tt9第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)uAM信號的特性信號的特性p帶寬：帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號，帶寬是基帶信它是帶有載波分量的雙邊帶信號，帶寬是基帶信號帶寬號帶寬 fH 的兩倍的兩倍：p功率：功率：當(dāng)當(dāng)m(t)為確知信號時，為確知信號時，若若則則式中

9、式中Pc = A02/2 載波功率載波功率， 邊帶功率邊帶功率。HAMfB222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstAm ttAtm ttA m tt0)(tmScAMPPtmAP2)(22202/ )(2tmPs10第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)p調(diào)制效率調(diào)制效率 由上述可見，由上述可見，AM信號的總功率包括載波功率和邊帶信號的總功率包括載波功率和邊帶功率兩部分。只有邊帶功率才與調(diào)制信號有關(guān)，載波分功率兩部分。只有邊帶功率才與調(diào)制信號有關(guān)，載波分量并不攜帶信息。量并不攜帶信息。有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶有用功率（用于傳輸有用

10、信息的邊帶功率）占信號總功率的比例稱為調(diào)制效率功率）占信號總功率的比例稱為調(diào)制效率：例題：例題：當(dāng)當(dāng)m(t) = Am cos mt 時，時，代入上式，得到代入上式，得到當(dāng)當(dāng)|m(t)|max = A0時（時（100調(diào)制），調(diào)制效率最高，這時調(diào)制），調(diào)制效率最高，這時 max 1/3 22202222220mtSAMmtAAMmtPPAmt22( )/2mmtA 222222222000222mmAMmmAmtAAAAAmtA11第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.1.2 雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSB）u時域表示式：時域表示式：無直流分量無直流分量A0u頻譜：頻譜：無載頻分量，有上下邊

11、帶無載頻分量，有上下邊帶，帶寬為：，帶寬為： u曲線：曲線：ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS2DSBHBf12第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u調(diào)制效率：調(diào)制效率：100 帶寬為：帶寬為：u優(yōu)點：節(jié)省了載波功率優(yōu)點：節(jié)省了載波功率u缺點：不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜。缺點：不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜。n5.1.3 單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSB）u原理：原理：p雙邊帶信號兩個邊帶中的任意一個都包含了調(diào)制信號頻雙邊帶信號兩個邊帶中的任意一個都包含了調(diào)制信號頻譜譜M( )的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個邊帶即的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個

12、邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。種方式稱為單邊帶調(diào)制。p產(chǎn)生產(chǎn)生SSB信號的方法有兩種：濾波法和相移法。信號的方法有兩種：濾波法和相移法。 2DSBAMHBBf13第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u濾波法及濾波法及SSB信號的頻域表示信號的頻域表示p濾波法的原理方框圖濾波法的原理方框圖 用邊帶濾波器，濾除不要的邊帶用邊帶濾波器，濾除不要的邊帶: 圖中，圖中，H( )為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)，若它具有如下理為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)，若它具有如下理想高通特性：想高通特性：則可濾除下邊帶。則可濾除下邊帶。

13、若具有如下理想低通特性：若具有如下理想低通特性：則可濾除上邊帶。則可濾除上邊帶。1,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH14第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)pSSB信號的頻譜信號的頻譜p上邊帶頻譜圖上邊帶頻譜圖: ( )( )SSBDSBSSH15第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)p濾波法的技術(shù)難點濾波法的技術(shù)難點濾波特性很難做到具有陡峭的截止特性濾波特性很難做到具有陡峭的截止特性例如，若經(jīng)過濾波后的話音信號的最低頻率為例如，若經(jīng)過濾波后的話音信號的最低頻率為300Hz，則上下邊帶之間的頻率間隔為則上下邊帶之間的頻率間隔為600Hz，即允許過渡帶為，即允許過渡

14、帶為600Hz。在。在600Hz過渡帶和不太高的載頻情況下，濾波過渡帶和不太高的載頻情況下，濾波器不難實現(xiàn)；但當(dāng)載頻較高時，采用一級調(diào)制直接濾器不難實現(xiàn)；但當(dāng)載頻較高時，采用一級調(diào)制直接濾波的方法已不可能實現(xiàn)單邊帶調(diào)制。波的方法已不可能實現(xiàn)單邊帶調(diào)制。 可以采用多級（一般采用兩級）可以采用多級（一般采用兩級）DSB調(diào)制及邊帶濾波的調(diào)制及邊帶濾波的方法，即先在較低的載頻上進行方法，即先在較低的載頻上進行DSB調(diào)制，目的是增大調(diào)制，目的是增大過渡帶的歸一化值，以利于濾波器的制作。再在要求過渡帶的歸一化值，以利于濾波器的制作。再在要求的載頻上進行第二次調(diào)制。的載頻上進行第二次調(diào)制。當(dāng)調(diào)制信號中含有直

15、流及低頻分量時濾波法就不適用當(dāng)調(diào)制信號中含有直流及低頻分量時濾波法就不適用了。了。16第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u相移法和相移法和SSB信號的時域表示信號的時域表示pSSB信號的時域表示式信號的時域表示式設(shè)單頻調(diào)制信號為設(shè)單頻調(diào)制信號為 載波為載波為則則DSB信號的時域表示式為信號的時域表示式為若保留上邊帶，則有若保留上邊帶，則有若保留下邊帶，則有若保留下邊帶，則有tAtmmmcos)(ttcccos)(tAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(1( )cos()2USBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAtAt1(

16、 )cos()2LSBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAttAtt兩式僅正負(fù)號不同17第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)將上兩式合并：將上兩式合并：式中，式中，“”表示上邊帶信號，表示上邊帶信號，“+”表示下邊帶信號。表示下邊帶信號。希爾伯特變換希爾伯特變換：上式中：上式中Am sin mt可以看作是可以看作是Am cos mt 相移相移 /2的結(jié)果。把這一相移過程稱為希爾伯特變換，記為的結(jié)果。把這一相移過程稱為希爾伯特變換，記為“ ”，則有，則有這樣，上式可以改寫為這樣，上式可以改寫為ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)(tAtAm

17、mmmsinso c11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt18第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)把上式推廣到一般情況，則得到把上式推廣到一般情況，則得到 式中，式中，若若M M( ( ) )是是m m( (t t) )的傅里葉變換，則的傅里葉變換，則式中式中上式中的上式中的-jsgn-jsgn 可以看作是希爾伯特濾波器傳遞函數(shù)，即可以看作是希爾伯特濾波器傳遞函數(shù)，即11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAttttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(的希爾伯特變換是)()(tmtm為的傅里葉變換)()(Mtmsgn

18、)()(jMM1,0sgn1,0sgn)(/ )()(jMMHh19第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)p移相法移相法SSB調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖優(yōu)點：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。優(yōu)點：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。缺點：寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實現(xiàn)。缺點：寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實現(xiàn)。20lSSB已調(diào)波：已調(diào)波： 11( )( )cos( )sin22( )(),( )()()()()()( )cos2()()( )sin211( )cos( )sin22()()()()44SSBccccccccccccccstm ttm ttm tMm tMjSgnMMMm ttj MMm ttm ttm

19、 ttMMj MM21sgn)()(jMM22第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)uSSB信號的解調(diào)信號的解調(diào) SSB信號的解調(diào)和信號的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡單的一樣，不能采用簡單的包絡(luò)檢波，因為包絡(luò)檢波，因為SSB信號也是抑制載波的已調(diào)信號，信號也是抑制載波的已調(diào)信號，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化，所以仍它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化，所以仍需采用相干解調(diào)。需采用相干解調(diào)。uSSB信號的性能信號的性能SSB信號的實現(xiàn)比信號的實現(xiàn)比AM、DSB要復(fù)雜，但要復(fù)雜，但SSB調(diào)制方式在傳輸信息時，不僅可節(jié)省發(fā)射功率，調(diào)制方式在傳輸信息時，不僅可節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的頻帶寬度比而

20、且它所占用的頻帶寬度比AM、DSB減少了一半。減少了一半。它目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。它目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。23第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制u原理：殘留邊帶調(diào)制是介于原理：殘留邊帶調(diào)制是介于SSB與與DSB之間的一種折中方之間的一種折中方式，它既克服了式，它既克服了DSB信號占用頻帶寬的缺點，又解決了信號占用頻帶寬的缺點，又解決了SSB信號實現(xiàn)中的困難。在這種調(diào)制方式中，不像信號實現(xiàn)中的困難。在這種調(diào)制方式中，不像SSB那那樣完全抑制樣完全抑制DSB信號的一個邊帶，而是逐漸切割，使其殘信號的一個邊帶，

21、而是逐漸切割，使其殘留留小部分，如下圖所示：小部分，如下圖所示：24第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u調(diào)制方法：用濾波法實現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理框圖與濾調(diào)制方法：用濾波法實現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理框圖與濾波法波法SSB調(diào)制器相同。調(diào)制器相同。 不過，這時圖中濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要不過，這時圖中濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要求來進行設(shè)計，而不再要求十分陡峭的截止特性，因而求來進行設(shè)計，而不再要求十分陡峭的截止特性，因而它比單邊帶濾波器容易制作。它比單邊帶濾波器容易制作。25第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u對殘留邊帶濾波器特性的要求對殘留邊帶濾波器特性的要求p由濾波法可知，殘留邊帶

22、信號的頻譜為由濾波法可知，殘留邊帶信號的頻譜為為了確定上式中殘留邊帶濾波器傳輸特性為了確定上式中殘留邊帶濾波器傳輸特性H( )應(yīng)滿足的應(yīng)滿足的條件，我們來分析一下接收端是如何從該信號中恢復(fù)原基帶信條件，我們來分析一下接收端是如何從該信號中恢復(fù)原基帶信號的。號的。 ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH26第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)pVSB信號解調(diào)器方框圖信號解調(diào)器方框圖圖中圖中因為因為根據(jù)頻域卷積定理可知，乘積根據(jù)頻域卷積定理可知，乘積sp(t)對應(yīng)的頻譜為對應(yīng)的頻譜為 VSB2( )cospcststt ( )VSBVSBstScccosct ()()pVSBcVSBcS

23、SS27第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)將將代入代入得到得到式中式中M( + 2 c)及及M( - 2 c)是搬移到是搬移到+ 2 c和和 -2 c處的頻譜，處的頻譜，它們可以由解調(diào)器中的低通濾波器濾除。于是，低通濾它們可以由解調(diào)器中的低通濾波器濾除。于是，低通濾波器的輸出頻譜為波器的輸出頻譜為 ()()pVSBcVSBcSSS ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH 1(2)()2pccSMMH1( )(2)()2ccMMH1( )( )()()2dccSMHH28第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 顯然，為了保證相干解調(diào)的輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信顯然，為了保證相干解調(diào)的輸出無

24、失真地恢復(fù)調(diào)制信號號m(t)，上式中的傳遞函數(shù)必須滿足：，上式中的傳遞函數(shù)必須滿足： 式中，式中， H 調(diào)制信號的截止角頻率。調(diào)制信號的截止角頻率。p上述條件的含義是：殘留邊帶濾波器的特性上述條件的含義是：殘留邊帶濾波器的特性H( )在在 c處必處必須具有須具有互補對稱互補對稱（奇對稱）特性（奇對稱）特性, 相干解調(diào)時才能無失真相干解調(diào)時才能無失真地從殘留邊帶信號中恢復(fù)所需的調(diào)制信號。地從殘留邊帶信號中恢復(fù)所需的調(diào)制信號。 1( )( )()()2dccSMHH()()ccHHH常數(shù)，29第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)p殘留邊帶濾波器特性的兩種形式殘留邊帶濾波器特性的兩種形式殘留殘留“部

25、分上邊帶部分上邊帶”的濾波器特性：下圖的濾波器特性：下圖(a)殘留殘留“部分下邊帶部分下邊帶”的濾波器特性的濾波器特性 ：下圖：下圖(b)30第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型u濾波法模型濾波法模型在前幾節(jié)的討論基礎(chǔ)上，可以歸納出濾波法線性調(diào)制在前幾節(jié)的討論基礎(chǔ)上，可以歸納出濾波法線性調(diào)制的一般模型如下：的一般模型如下： 按照此模型得到的輸出信號時域表示式為：按照此模型得到的輸出信號時域表示式為：按照此模型得到的輸出信號頻域表示式為：按照此模型得到的輸出信號頻域表示式為：式中，式中，只要適當(dāng)選擇只要適當(dāng)選擇H( )，便可以得到各種幅度調(diào)制信號

26、。，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。)(cos)()(thttmtscm1( ) ()() ( )2mccSMMH)()(thH31第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)l移相法模型移相法模型:展開下式展開下式( )( )( ) ( )cos( )()cos()( ) ()coscos( )()sinsin( )()cos( )cos()sin( )sin( )cos( )IImccccccccccchtststm tth tm tthdm tthm tthdm thdtm thdth tt m t ( )( )cos( )sin( )sin( )cos( )sinQQccchtstIcQcth t

27、t m tts ttstt 32第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)由另一種形式的時域表示式，即由另一種形式的時域表示式，即式中式中上式表明，上式表明，sm(t)可等效為兩個互為正交調(diào)制分量的合成?？傻刃閮蓚€互為正交調(diào)制分量的合成。由此可以得到移相法線性調(diào)制的一般模型如下：由此可以得到移相法線性調(diào)制的一般模型如下：( )( )( )IIs th tm t( )( )cosIch th tt( )( )( )QQsthtm t( )( )sinQchth tt( )( )( )( )( )( )cos( )cos( )sin( )sin( )cos( )sin IQIQmcccchthtsts

28、tIcQcsth ttm tth ttm tts ttstt33第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)它同樣適用于所有線性調(diào)它同樣適用于所有線性調(diào)制。制。( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st其中：其中：AM和和DSB的的 , SSB的的 ， ( )1IH( )0QH( )1IH( )( ) QHiSgn( )( )( )( )( )( )cos( )cos( )sin( )sin( )cos( )sin IQIQmcccchthtststIcQcsth ttm tth ttm tts ttstt34第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.1.6 相干解調(diào)與包絡(luò)檢波相干

29、解調(diào)與包絡(luò)檢波u相干解調(diào)相干解調(diào)p相干解調(diào)器的一般模型相干解調(diào)器的一般模型 p相干解調(diào)器原理：為了無失真地恢復(fù)原基帶信號，相干解調(diào)器原理：為了無失真地恢復(fù)原基帶信號，接收端必須提供一個與接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），它與（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），它與接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號。量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號。35第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)p相干解調(diào)器性能分析相干解調(diào)器性能分析已調(diào)信號的一般表達式為已調(diào)信號的

30、一般表達式為 與同頻同相的相干載波與同頻同相的相干載波c(t)相乘后，得相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，得到經(jīng)低通濾波器后，得到因為因為sI(t)是是m(t)通過一個全通濾波器通過一個全通濾波器HI ( )=1 后的結(jié)果，后的結(jié)果，故上式中的故上式中的sd(t)就是解調(diào)輸出，即就是解調(diào)輸出，即 ( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st ( )cos111( )( )cos2( ) in2222pmcIIcQcsts tts ts tts t st 1( )2dIsts t 111( )( )( )( )222dIststm ttm tm t36第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系

31、統(tǒng)u包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波p適用條件：適用條件：AM信號，且要求信號，且要求|m(t)|max A0 ，p包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)：包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)：通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。例如，通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。例如，p性能分析性能分析設(shè)輸入信號是設(shè)輸入信號是 選擇選擇RC滿足如下關(guān)系滿足如下關(guān)系 式中式中fH 調(diào)制信號的最高頻率調(diào)制信號的最高頻率在大信號檢波時（一般大于在大信號檢波時（一般大于0.5 V），二極管處于受控），二極管處于受控的開關(guān)狀態(tài)，檢波器的輸出為的開關(guān)狀態(tài)，檢波器的輸出為隔去直流后即可得到原信號隔去直流后即可得到原信號m(t)。 0( )( )cosAMcstAm t

32、tcHfRCf /1 0( )dstAm t37第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)l5.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能n5.2.1 分析模型分析模型圖中圖中 sm (t) 已調(diào)信號已調(diào)信號 n(t) 信道加性高斯白噪聲信道加性高斯白噪聲 ni (t) 帶通濾波后的窄帶噪聲帶通濾波后的窄帶噪聲 mo(t) 輸出有用信號輸出有用信號 no(t) 輸出噪聲輸出噪聲38第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u噪聲分析噪聲分析ni(t)為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲，它的表示式為為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲，它的表示式為或或由于由于式中式中 Ni 解調(diào)器輸入噪聲的平均功率解調(diào)器輸入噪聲的平均功率 設(shè)信道

33、白噪聲的單邊功率譜密度為設(shè)信道白噪聲的單邊功率譜密度為n0，帶通濾波器，帶通濾波器是高度為是高度為1、帶寬為、帶寬為Bm的理想矩形函數(shù)，則解調(diào)器的輸?shù)睦硐刖匦魏瘮?shù)，則解調(diào)器的輸入噪聲功率為入噪聲功率為ttnttntnsci00sin)(cos)()()(cos)()(0tttVtniisciNtntntn)()()(222i0mNn B39第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u解調(diào)器輸出信噪比定義解調(diào)器輸出信噪比定義輸出信噪比反映了解調(diào)器的抗噪聲性能。顯然，輸出信噪比反映了解調(diào)器的抗噪聲性能。顯然，輸出信噪比越大越好輸出信噪比越大越好。u制度增益定義：制度增益定義： 用用G便于比較同類調(diào)制系統(tǒng)

34、采用不同解調(diào)器時的性便于比較同類調(diào)制系統(tǒng)采用不同解調(diào)器時的性能能,反映了這種調(diào)制制度的優(yōu)劣反映了這種調(diào)制制度的優(yōu)劣。式中輸入信噪比式中輸入信噪比Si /Ni 的定義是：的定義是：2oo2oo( )( )Sm tNn t解調(diào)器輸出有用信號的平均功率解調(diào)器輸出噪聲的平均功率iiNSNSG/00)()(22tntsNSimii功率解調(diào)器輸入噪聲的平均平均功率解調(diào)器輸入已調(diào)信號的40第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.2.2 DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能uDSB相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型 由于是線性系統(tǒng)，所以可以分別計算解調(diào)器輸出的信號由于是線性系統(tǒng)，所以可以分別

35、計算解調(diào)器輸出的信號功率和噪聲功率。功率和噪聲功率。 ( )ms t LPF BPF )(tn ( )ms t )(tni )(tno o( )m t cosct 41第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u噪聲功率計算噪聲功率計算設(shè)解調(diào)器輸入信號為設(shè)解調(diào)器輸入信號為與相干載波與相干載波cos ct相乘后，得相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，輸出信號為經(jīng)低通濾波器后，輸出信號為因此，解調(diào)器輸出端的有用信號功率為因此，解調(diào)器輸出端的有用信號功率為輸出端的噪聲功率為輸出端的噪聲功率為( )( )( )cos ( )cos( )sinmicccscstn tm ttn ttn tt2 ( )( )cos( )

36、sincos111 ( )( )( )cos2( )sin2222ccsccccscm tn ttn tttm tn tm ttn tto1( ) ( )( )2cm tm tn t22oo1( )( )4Sm tm t22oc11( )( )444oDSBcin BNn tntN42第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u解調(diào)器輸入信號平均功率為解調(diào)器輸入信號平均功率為u信噪比計算信噪比計算p輸入信噪比輸入信噪比p輸出信噪比輸出信噪比)(21cos)()(222tmttmtsScmi201( )2iiDSBmtSNn B22oo01( )( )414DSBim tSm tNn BN43第第5章

37、章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u制度增益制度增益由此由此可見可見：DSB調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為2。也就是說，。也就是說，DSB信號的解調(diào)器使信噪比改善一倍。這是因為采用相信號的解調(diào)器使信噪比改善一倍。這是因為采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。oo/2/DSBiiSNGSN44第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.2.3 SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能u輸出噪聲功率輸出噪聲功率這里，這里，BSSB = fH 為為SSB 信號的帶通濾波器的帶寬。信號的帶通濾波器的帶寬。u輸出信號功率輸出信號功率SSB信號信號與相干

38、載波相乘后，再經(jīng)低通濾波可得解調(diào)器輸與相干載波相乘后，再經(jīng)低通濾波可得解調(diào)器輸出信號出信號因此，輸出信號平均功率因此，輸出信號平均功率o01144iSSBNNn Bttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(o1( )( )4mtm t22oo1( )( )16Sm tm t45第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)輸入信號平均功率為輸入信號平均功率為u信噪比信噪比p單邊帶解調(diào)器的輸入信噪比為單邊帶解調(diào)器的輸入信噪比為 )(21)(2141sin)(cos)(41)(2222tmtmttmttmtsSccmi( )( )m tm t因與的幅度相同，所以具有相同的平均功率，故上式)(41

39、2tmSi22001( )( )44iiSSBSSBm tSm tNn Bn B46第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)p單邊帶解調(diào)器的輸出信噪比為單邊帶解調(diào)器的輸出信噪比為u制度增益制度增益u討論：討論：p因為在因為在SSB系統(tǒng)中，信號和噪聲有相同表示形式，系統(tǒng)中，信號和噪聲有相同表示形式，所以相干解調(diào)過程中，信號和噪聲中的正交分量均所以相干解調(diào)過程中，信號和噪聲中的正交分量均被抑制掉，故信噪比沒有改善。被抑制掉，故信噪比沒有改善。22oo001( )( )16144SSBSSBm tSm tNn Bn B2oo020( )/41/( )4SSBSSBiiSSBm tSNn BGSNm tn

40、 B47第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u討論討論p上述表明，上述表明，GDSB = 2GSSB，這能否說明，這能否說明DSB系統(tǒng)的系統(tǒng)的抗噪聲性能比抗噪聲性能比SSB系統(tǒng)好呢？系統(tǒng)好呢？回答是否定的回答是否定的。因為，。因為，兩者的輸入信號功率不同、帶寬不同，在相同的噪兩者的輸入信號功率不同、帶寬不同，在相同的噪聲功率譜密度條件下，輸入噪聲功率也不同，所以聲功率譜密度條件下，輸入噪聲功率也不同，所以兩者的輸出信噪比是在不同條件下得到的。如果我兩者的輸出信噪比是在不同條件下得到的。如果我們們在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的基帶

41、信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制密度，相同的基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方式進行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比是相等方式進行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比是相等的的。這就是說，兩者的抗噪聲性能是相同的。但。這就是說，兩者的抗噪聲性能是相同的。但SSB所需的傳輸帶寬僅是所需的傳輸帶寬僅是DSB的一半，因此的一半，因此SSB得得到普遍應(yīng)用。到普遍應(yīng)用。48211222221o11o10000222o22o20000( ):,2( ):,411( )1( )4222:111244211 11( )( )164 44:111444iioDSBiioSSBiiHDSBHHiiHSSBHHm tDSB S

42、Nn Bm tSSB SNn Bm tm tSSSDSBNn fn Bn fn fm tm tSSSSSBNn fn Bn fn f 在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方式進行比較，相同的基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方式進行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比是相等的。可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比是相等的。49第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.2.4 AM包絡(luò)檢波的性能包絡(luò)檢波的性能u包絡(luò)檢波器分析模型包絡(luò)檢波器分析模型檢波輸出電壓正比于輸入信號的包絡(luò)變化。檢波輸出電壓正比于輸入信號的包絡(luò)變化

43、。 ( )mst BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )m t 包絡(luò)檢波 50第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u輸入信噪比計算輸入信噪比計算設(shè)解調(diào)器輸入信號為設(shè)解調(diào)器輸入信號為 解調(diào)器輸入噪聲為解調(diào)器輸入噪聲為則解調(diào)器輸入的信號功率和噪聲功率分別為則解調(diào)器輸入的信號功率和噪聲功率分別為輸入信噪比為輸入信噪比為ttmAtscmcos)()(0ttnttntncsccisin)(cos)()(2)(2)(2202tmAtsSmi20( )iiAMNn tn B2200( )2iiAMAm tSNn B51第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u包絡(luò)計算包絡(luò)計算由于解調(diào)器

44、輸入是信號加噪聲的混合波形，即由于解調(diào)器輸入是信號加噪聲的混合波形，即式中式中上式中上式中E(t)便是所求的合成包絡(luò)。當(dāng)包絡(luò)檢波器的傳輸便是所求的合成包絡(luò)。當(dāng)包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)為系數(shù)為1時，則檢波器的輸出就是時，則檢波器的輸出就是E(t)。 0( )( )( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccstn tAm tn ttn ttE ttt220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()(0tntmAtnarctgtcs52第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u輸出信噪比計算輸出信噪比計算p大信噪比情況大信噪比情況輸入信號幅度遠大于噪聲幅度，即輸

45、入信號幅度遠大于噪聲幅度，即因而式因而式可以簡化為可以簡化為)()()(220tntntmAsc220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()( 2)()(22020tntntntmAtmAtEscc200120000( )2( )( )2( )( ) 1( )( )( ) 1( )cccAm tAm t n tn tAm tAm tn tAm tAm t0( )( )cAm tn t12(1)1,12xxx 當(dāng)時53第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)由上式可見，有用信號與噪聲獨立地分成兩項，因而可分由上式可見，有用信號與噪聲獨立地分成兩項，因而可分別計算它們的功

46、率。輸出信號功率為別計算它們的功率。輸出信號功率為輸出噪聲功率為輸出噪聲功率為故輸出信噪比為故輸出信噪比為制度增益為制度增益為2o( )Sm t22o0( )( )ciAMNn tn tn B2oo0( )AMSm tNn B20oo( )/AMAMiim tn BSNGSN2200( )2AMAm tn B22202( )( ) m tAm t54第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)討論討論1. AM信號的調(diào)制制度增益信號的調(diào)制制度增益GAM隨隨A0的減小而增加。的減小而增加。2. GAM總是小于總是小于1，這說明包絡(luò)檢波器對輸入信噪比沒，這說明包絡(luò)檢波器對輸入信噪比沒有改善，而是惡化了。有

47、改善，而是惡化了。3. 例如：例如：對于對于100%的調(diào)制，且的調(diào)制，且m(t)是單頻正弦信號，是單頻正弦信號，這時這時AM 的最大信噪比增益為的最大信噪比增益為4. 可以證明，采用同步檢測法解調(diào)可以證明，采用同步檢測法解調(diào)AM信號時，得到的信號時，得到的調(diào)制制度增益與上式給出的結(jié)果相同。調(diào)制制度增益與上式給出的結(jié)果相同。 5. 由此可見，對于由此可見，對于AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時，采用調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時的性能與同步檢測器時的性能幾乎包絡(luò)檢波器解調(diào)時的性能與同步檢測器時的性能幾乎一樣。一樣。2oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t32AMG55

48、第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)p小信噪比情況小信噪比情況此時，輸入信號幅度遠小于噪聲幅度，即此時，輸入信號幅度遠小于噪聲幅度，即包絡(luò)包絡(luò)變成變成其中其中R(t) 和和 (t) 代表噪聲的包絡(luò)及相位：代表噪聲的包絡(luò)及相位：220( )( )( )csAm tn tn t220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()(2)()()()(02220tmAtntntntmAtEcsc)()(2)()(022tmAtntntncsc)()()()(21)()(22022tntntmAtntntnsccsc0c022cs2Am(t)n (t)2Am(t)R(t)1R(t) 1co

49、s (t)R(t)R(t) n (t)n (t)()()(22tntntRsc22( )( )( )( )( )( )sscsn tn ttarctgarctgR tntn t56第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)因為因為所以，可以把所以，可以把E(t)進一步近似：進一步近似：此時，此時，E(t)中沒有單獨的信號項，有用信號中沒有單獨的信號項，有用信號m(t)被噪聲擾亂，被噪聲擾亂，只能看作是噪聲。只能看作是噪聲。這時，輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是這時，輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門限

50、效應(yīng)門限效應(yīng)。開始。開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值門限值。 )()(0tmAtR)(cos)()(1)(ttRtmAtR)(cos)()( 21)()(0ttRtmAtRtE）時1(21)1 (21xxx)(cos)()(ttmAtR57第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)討論討論1. 門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的。門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的。 2. 用相干解調(diào)的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號時不存在門用相干解調(diào)的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號時不存在門限效應(yīng)。原因是信號與噪聲可分別進行解調(diào)，解調(diào)器輸限效應(yīng)。原因是信號與噪聲可分別進行解

51、調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨存在有用信號項。出端總是單獨存在有用信號項。3. 在大信噪比情況下，在大信噪比情況下，AM信號包絡(luò)檢波器的性能幾乎信號包絡(luò)檢波器的性能幾乎與相干解調(diào)法相同。但當(dāng)輸入信噪比低于門限值時，將與相干解調(diào)法相同。但當(dāng)輸入信噪比低于門限值時，將會出現(xiàn)門限效應(yīng)，這時解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化，會出現(xiàn)門限效應(yīng)，這時解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。系統(tǒng)無法正常工作。58第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)l5.3 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理n前言前言u頻率調(diào)制簡稱調(diào)頻頻率調(diào)制簡稱調(diào)頻(FM)，相位調(diào)制簡稱調(diào)相，相位調(diào)制簡稱調(diào)相(PM)。u

52、這兩種調(diào)制中，載波的幅度都保持恒定，而頻率和這兩種調(diào)制中，載波的幅度都保持恒定，而頻率和相位的變化都表現(xiàn)為載波瞬時角度的變化。相位的變化都表現(xiàn)為載波瞬時角度的變化。u角度調(diào)制：頻率調(diào)制和相位調(diào)制的總稱。角度調(diào)制：頻率調(diào)制和相位調(diào)制的總稱。u已調(diào)信號頻譜不再是原調(diào)制信號頻譜的線性搬移，已調(diào)信號頻譜不再是原調(diào)制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會產(chǎn)生與頻譜搬移不同的而是頻譜的非線性變換，會產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為新的頻率成分，故又稱為非線性調(diào)制非線性調(diào)制。u與幅度調(diào)制技術(shù)相比，角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢是其與幅度調(diào)制技術(shù)相比，角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢是其較高的抗噪聲性能。較高的抗噪

53、聲性能。 59第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.3.1角度調(diào)制的基本概念角度調(diào)制的基本概念 uFM和和PM信號的一般表達式信號的一般表達式角度調(diào)制信號的一般表達式為角度調(diào)制信號的一般表達式為式中，式中，A 載波的載波的恒定振幅恒定振幅； ct + (t) (t) 信號的信號的瞬時相位瞬時相位； (t) 瞬時相位偏移瞬時相位偏移。pd ct + (t)/dt = (t) 稱為稱為瞬時角頻率瞬時角頻率pd (t)/dt 稱為稱為瞬時頻偏瞬時頻偏。)(cos)(ttAtscm60第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u相位調(diào)制相位調(diào)制(PM)：瞬時相位偏移隨調(diào)制信號作線性變化：瞬時相位偏移隨調(diào)

54、制信號作線性變化，即，即式中式中Kp 調(diào)相靈敏度，含義是單位調(diào)制信號幅度引起調(diào)相靈敏度，含義是單位調(diào)制信號幅度引起PM信號的相位偏移量，單位是信號的相位偏移量，單位是rad/V。將上式代入一般表達式將上式代入一般表達式得到得到PM信號表達式信號表達式)()(tmKtp)(cos)(tmKtAtspcPM)(cos)(ttAtscm61第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)：瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化：瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化，即，即式中式中 Kf 調(diào)頻靈敏度，單位是調(diào)頻靈敏度，單位是rad/s V。 這時相位偏移為這時相位偏移為將其代入一般表達式將其代入一

55、般表達式得到得到FM信號表達式信號表達式)()(tmKdttdf( )( )ftKmd( )cos( )FMcfstAtKmd)(cos)(ttAtscm62第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)uPM與與 FM的區(qū)別的區(qū)別p比較上兩式可見，比較上兩式可見， PM是相位偏移隨調(diào)制信號是相位偏移隨調(diào)制信號m(t)線性線性變化，變化，F(xiàn)M是相位偏移隨是相位偏移隨m(t)的積分呈線性變化。的積分呈線性變化。p如果預(yù)先不知道調(diào)制信號如果預(yù)先不知道調(diào)制信號m(t)的具體形式，則無法判斷的具體形式，則無法判斷已調(diào)信號是調(diào)相信號還是調(diào)頻信號。已調(diào)信號是調(diào)相信號還是調(diào)頻信號。)(cos)(tmKtAtspcPM

56、( )cos( )FMcfstAtKmd63第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u單音調(diào)制單音調(diào)制FM與與PM設(shè)調(diào)制信號為單一頻率的正弦波，即設(shè)調(diào)制信號為單一頻率的正弦波，即 p用它對載波進行相位調(diào)制時，將上式代入用它對載波進行相位調(diào)制時，將上式代入 得到得到式中，式中，mp = Kp Am 調(diào)相指數(shù)，表示調(diào)相指數(shù)，表示最大的相位偏移最大的相位偏移。( )coscos2mmmmm tAtAf t)(cos)(tmKtAtspcPMPM( )coscoscpmmstAtK AtcosscpmAtm cot64第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)p用它對載波進行頻率調(diào)制時，將用它對載波進行頻率調(diào)制

57、時，將代入代入得到得到FM信號的表達式信號的表達式式中式中 調(diào)頻指數(shù)，表示調(diào)頻指數(shù)，表示最大的相位偏移最大的相位偏移最大角頻偏最大角頻偏 最大頻偏最大頻偏。 ( )coscos2mmmmm tAtAf tFM( )coscoscfmmstAtK Ad ( )cos( )FMcfstAtKmdcosncosnfmcmcfmmK AAtsitAtm sitfmfmmmK AfmffmK Afmfmf 6566第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)uPM 信號和信號和FM 信號波形信號波形 (a) PM 信號波形信號波形 (b) FM 信號波形信號波形 00( )( )cosffmmtK m tK A

58、t( )( )cosPPmmtK m tK At000( )( )( )sinPPPmmmdtK m ttdtK mK At67第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)uFM與與PM之間的關(guān)系之間的關(guān)系p由于頻率和相位之間存在微分與積分的關(guān)系，所以由于頻率和相位之間存在微分與積分的關(guān)系，所以FM與與PM之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。 p比較下面兩式可見比較下面兩式可見p如果將調(diào)制信號先微分，而后進行調(diào)頻，則得到的是調(diào)如果將調(diào)制信號先微分，而后進行調(diào)頻，則得到的是調(diào)相波，這種方式叫間接調(diào)相；同樣，如果將調(diào)制信號先相波，這種方式叫間接調(diào)相；同樣，如果將調(diào)制信號先積分，而后進行調(diào)相，則得到

59、的是調(diào)頻波，這種方式叫積分，而后進行調(diào)相，則得到的是調(diào)頻波，這種方式叫間接調(diào)頻。間接調(diào)頻。 )(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd68第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)p方框圖方框圖 （a）直接調(diào)頻 （b）間接調(diào)頻(c) 直接調(diào)相 (d) 間接調(diào)相69第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)n5.3.2 窄帶調(diào)頻（窄帶調(diào)頻（NBFM）u定義：如果定義：如果FM信號的最大瞬時相位偏移滿足下式條信號的最大瞬時相位偏移滿足下式條件件 則稱為窄帶調(diào)頻；反之，稱為寬帶調(diào)頻。則稱為窄帶調(diào)頻；反之，稱為寬帶調(diào)頻。）（或 5 . 06)(tfdmK70第第5章章 模擬調(diào)制系

60、統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u時域表示式時域表示式將將FM信號一般表示式展開得到信號一般表示式展開得到當(dāng)滿足窄帶調(diào)頻條件時，當(dāng)滿足窄帶調(diào)頻條件時，故上式可簡化為故上式可簡化為( )cos( )tFMcfstAtKmdcoscos( )sinsin( )ttcfcfAtKmdAtKmd1tfdmK)(cos( )1sin( )( )tfttffKmdKmdKmd( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt71第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)u頻域表示式頻域表示式利用以下傅里葉變換對利用以下傅里葉變換對可得可得NBFM信號的頻域表達式信號的頻域表達式)()(sin)()(cos)()(cccc