西南大學(xué)通信原理第五章模擬調(diào)制系統(tǒng)

通信原理主講教師：高渤gaobo@含弘光大繼往開來(lái)學(xué)習(xí)內(nèi)容幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理12345第五章模擬調(diào)制系統(tǒng)非線性（角度調(diào)制）的原理調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較6頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲通信原理【第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng)】2電路與通信教研室高渤學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點(diǎn)1、調(diào)制的定義、功能和分類；

2、線性調(diào)制的原理（表示式、頻譜、帶寬、產(chǎn)生與解調(diào)）；

3、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，門限效應(yīng)；

4、調(diào)頻（FM）、調(diào)相（PM）的基本概念；5、調(diào)頻信號(hào)頻帶寬度的計(jì)算——卡森公式；6、調(diào)頻信號(hào)的生產(chǎn)與解調(diào)方法；7、預(yù)加重和去加重的概念；8、FM、DSB、SSB、VSB、AM的性能比較；9、頻分復(fù)用、復(fù)合調(diào)制和多級(jí)調(diào)制的概念。通信原理【第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng)】3電路與通信教研室高渤學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)1、概念：AM、DSB、VSB和PM、FM的基本概念、特點(diǎn)和應(yīng)用；產(chǎn)生與解調(diào)方法（會(huì)畫原理框圖）；AM、DSB波形和頻譜（會(huì)畫）；VSB邊帶濾波特性；可靠性比較，有效性比較；門限的概念；多級(jí)調(diào)制、復(fù)合調(diào)制和FDM的概念。2、計(jì)算：AM、DSB、SSB、PM、FM的表達(dá)式；功率和帶寬的計(jì)算；AM、DSB、SSB、FM抗噪聲性能分析和G的計(jì)算與比較；單音調(diào)頻的調(diào)頻指數(shù)、相偏及頻偏；卡森公式。通信原理【第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng)】4電路與通信教研室高渤學(xué)習(xí)目標(biāo)難點(diǎn)1、調(diào)制信號(hào)、載波和已調(diào)信號(hào)。

2、抗噪性能分析。3、相干解調(diào)是否存在門限效應(yīng)。通信原理【第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng)】5電路與通信教研室高渤學(xué)習(xí)內(nèi)容幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理12345第五章模擬調(diào)制系統(tǒng)非線性（角度調(diào)制）的原理調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較6頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲通信原理【第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng)】6電路與通信教研室高渤

引言一、基本概念1、調(diào)制：把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。1）廣義調(diào)制：分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱載波調(diào)制）。2）狹義調(diào)制：僅指帶通調(diào)制，在無(wú)線通信和其他大多數(shù)場(chǎng)合，調(diào)制一詞均指載波調(diào)制。2、調(diào)制信號(hào)：指來(lái)自信源的基帶信號(hào)。3、載波調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過程。4、載波：未受調(diào)制的周期性振蕩信號(hào)，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。第一節(jié)幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理通信原理【第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng)】7電路與通信教研室高渤5、已調(diào)信號(hào)：載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)。6、解調(diào)（檢波）：調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。第一節(jié)幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理二、調(diào)制的目的1、把基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)。2、把多個(gè)基帶信號(hào)分別搬移到不同的載頻處，以實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。3、改善系統(tǒng)的抗噪聲性能，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。通信原理【第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng)】8電路與通信教研室高渤三、調(diào)制方式

1、模擬調(diào)制常見的模擬調(diào)制：1）幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶調(diào)制。2）角度調(diào)制：頻率調(diào)制、相位調(diào)制。2、數(shù)字調(diào)制常見的數(shù)字調(diào)制：ASK、FSK、PSK、DPSK調(diào)制等。第一節(jié)幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理通信原理【第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng)】9電路與通信教研室高渤

引言——什么是線性調(diào)制？1、表示式：設(shè)正弦載波為第一節(jié)幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理式中，A—載波幅度；c

—載波角頻率；

0

—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(hào)（已調(diào)信號(hào)）可表示為：式中，m（t）—基帶調(diào)制信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）?？梢?，在波形上，已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)的規(guī)律而正比地變化。通信原理【第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng)】10電路與通信教研室高渤2、頻頻譜設(shè)調(diào)制制信號(hào)號(hào)m（t）頻譜譜為M（），則則已調(diào)調(diào)信號(hào)號(hào)的頻頻譜為為第一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)制制（線線性調(diào)調(diào)制））的原原理可見，，在頻頻譜結(jié)結(jié)構(gòu)上上，它它的頻譜完完全是是基帶帶信號(hào)號(hào)頻譜譜在頻頻域內(nèi)內(nèi)的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單搬搬移。由于于這種種搬移移是線線性的的，因因此，，幅度度調(diào)制制通常常又稱稱為線性調(diào)調(diào)制。注意，，這里里的“線性”并不意意味著著已調(diào)調(diào)信號(hào)號(hào)與調(diào)調(diào)制信信號(hào)之之間符符合線線性變變換關(guān)關(guān)系。。事實(shí)實(shí)上，，任何何調(diào)制制過程程都是是一種種非線性性的變變換過過程。通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】11電路與與通信信教研研室高高渤一、調(diào)調(diào)幅（AM）1、AM調(diào)制器器模型型第一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)制制（線線性調(diào)調(diào)制））的原原理2、時(shí)時(shí)域表表達(dá)式式式中，，m（t）——調(diào)制信信號(hào)，均值值為0；A0——常數(shù)，，表示示疊加加的直流分分量。通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】12電路與與通信信教研研室高高渤波形圖圖第一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)制制（線線性調(diào)調(diào)制））的原原理當(dāng)滿足足條件件：|m（t）|A0時(shí)，其其包絡(luò)絡(luò)與調(diào)調(diào)制信信號(hào)波波形相相同，，因此此用包包絡(luò)檢檢波法法很容容易恢恢復(fù)出出原始始調(diào)制制信號(hào)號(hào)。否則，，出現(xiàn)現(xiàn)“過調(diào)幅幅”現(xiàn)象。。這時(shí)時(shí)用包包絡(luò)檢檢波將將發(fā)生生失真真。但但是，，可以以采用用其他他的解解調(diào)方方法，，如同同步檢檢波。。通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】13電路與與通信信教研研室高高渤3、頻頻譜譜若m（t）為確確知信信號(hào)，，則AM信信號(hào)的的頻譜譜為第一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)制制（線線性調(diào)調(diào)制））的原原理若m（t）為隨隨機(jī)信信號(hào)，，則AM信信號(hào)的的頻域域必須須用功功率譜譜描述述?？梢姡?，AM信號(hào)號(hào)的頻頻譜由由載頻分分量、上邊帶帶、下邊帶帶三部分分組成成，并并且上邊邊帶帶的的頻頻譜譜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與原原調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)相相同同，，下下邊邊帶帶是是上上邊邊帶帶的的鏡鏡像像。。頻頻譜譜如如下下圖圖所所示示。。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】14電路與通信信教研室高高渤載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶第一節(jié)幅幅度調(diào)制制（線性調(diào)調(diào)制）的原原理頻譜圖通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】15電路與通信信教研室高高渤1）帶寬寬AM信號(hào)是帶有載波分分量的雙邊邊帶信號(hào)，帶寬是基基帶信號(hào)帶帶寬fH的兩倍：。。4、AM信信號(hào)的特性性第一節(jié)幅幅度調(diào)制制（線性調(diào)調(diào)制）的原原理2）功率率：當(dāng)m（t）為為確確知知信信號(hào)號(hào)時(shí)時(shí)通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】16電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤當(dāng)m（t）=Amcosmt時(shí)，，代代入入上上式式，，則則得得到到5、、調(diào)調(diào)制制效效率率AM信信號(hào)號(hào)的的總總功功率率包包括括載波波功功率率和邊帶帶功功率率兩部部分分。。只只有有邊邊帶帶功功率率才才與與調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)有有關(guān)關(guān)，，載載波波分分量量并并不不攜攜帶帶信信息息。。有用用功功率率（用于于傳傳輸輸有有用用信信息息的的邊邊帶帶功功率率）占占信信號(hào)號(hào)總總功功率率的的比比例例稱稱為為調(diào)制制效效率率：：第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理當(dāng)|m（t）|max=A0時(shí)（（100％％調(diào)調(diào)制制）），，調(diào)制制效效率率最最高高，此此時(shí)時(shí)max＝1/3通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】17電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤二、、雙雙邊邊帶帶調(diào)調(diào)制制（（DSB））1、、DSB調(diào)制制器器模模型型第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理×2、、時(shí)時(shí)域域表表達(dá)達(dá)式式:無(wú)直直流流分分量量。。3、、頻頻譜譜表表示示式式:無(wú)載載頻頻分分量量。。通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】18電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理時(shí)域波形圖和頻譜圖通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】19電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理4、、DSB調(diào)調(diào)制制效效率率：：100％％。。優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：：節(jié)省省了了載載波波功功率率。缺點(diǎn)點(diǎn)：：不不能能用用包包絡(luò)絡(luò)檢檢波波，，需用用相相干干檢檢波波，較較復(fù)復(fù)雜雜。。5、、DSB特特點(diǎn)點(diǎn)：：1））有有上上下下兩兩邊邊帶帶（（頻帶帶利利用用率率低低）；；2））無(wú)載載波波分分量量；3））符符號(hào)號(hào)變變化化時(shí)時(shí)，，載波波相相位位倒倒相相；4））幅幅度度由由控控制制；；5））若若帶帶寬寬為為B，，則帶寬寬為為2B。通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】20電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤三、、單單邊邊帶帶調(diào)調(diào)制制（（SSB））1、、問問題題的的提提出出：：DSB信信號(hào)號(hào)兩兩個(gè)個(gè)邊邊帶帶中中的的任任意意一一個(gè)個(gè)都都包包含含了了調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)頻頻譜譜的的所所有有頻頻譜譜成成分分，，因因此此僅傳傳輸輸其其中中一一個(gè)個(gè)邊邊帶帶即即可可（既既節(jié)節(jié)省省發(fā)發(fā)送送功功率率，，還還可可節(jié)節(jié)省省一一半半傳傳輸輸頻頻帶帶））這這種種方方式式稱稱為為單邊邊帶帶調(diào)調(diào)制制。通常常，，產(chǎn)產(chǎn)生生SSB信信號(hào)號(hào)的的方方法法有有兩兩種種：：濾波波法法和相移移法法。第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理2、、濾濾波波法法原原理理方方框框圖圖：：用邊邊帶帶濾濾波波器器，，濾濾除除不不要要的的邊邊帶帶。。H（）為單單邊邊帶帶濾濾波波器器的的傳傳輸輸函函數(shù)數(shù)通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】21電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤若H（）具有有如如下下理想想高高通通特特性性：第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理，則可濾除下邊帶。。若H（）具有如下下理想低通通特性：，則可濾除上邊帶。。3、SSB信號(hào)的頻譜通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】22電路與通通信教研研室高高渤SSB信信號(hào)的頻頻譜（取取上邊帶帶）第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】23電路與通通信教研研室高高渤＊濾波法技技術(shù)難點(diǎn)點(diǎn)：濾波特性性很難做做到具有有陡峭的的截止特特性。例如：若若經(jīng)過濾濾波后的的話音信信號(hào)的最最低頻率率為300Hz，則上上下邊帶帶之間的的頻率間間隔為600Hz，即即允許過渡帶為600Hz。在600Hz過過渡帶和和不太高高的載頻頻情況下下，濾波波器不難難實(shí)現(xiàn)；；但當(dāng)載頻較較高時(shí)，，采用一一級(jí)調(diào)制制直接濾濾波的方方法已不不可能實(shí)實(shí)現(xiàn)單邊邊帶調(diào)制制。通常采用用多級(jí)（一一般采用用兩級(jí)））DSB調(diào)制及及邊帶濾濾波的方法，，即先在較低低的載頻頻上進(jìn)行行DSB調(diào)制，目的是是增大過渡渡帶的歸歸一化值值，以利于于濾波器器的制作作。再在要求求的載頻頻上進(jìn)行行第二次次調(diào)制。當(dāng)調(diào)制制信號(hào)中中含有直直流及低低頻分量量時(shí)濾波波法就不不適用了了。第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】24電路與通通信教研研室高高渤4、SSB信號(hào)號(hào)的時(shí)域域表達(dá)式式設(shè)單頻調(diào)調(diào)制信號(hào)號(hào)為第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理，載波為則DSB信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為若保留上邊帶，則有若保留下邊帶，則有兩式僅正正負(fù)號(hào)不不同通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】25電路與通通信教研研室高高渤希爾伯特特變換上式中Amsinmt可以看作作是Amcosmt相移/2的的結(jié)果，，把這一一相移過程程稱為希爾伯特特變換，記為“^””，則有則，上式式可以改改寫為將上兩式式合并：：式中，“－”表示上邊邊帶信號(hào)號(hào)，“+”表示下邊邊帶信號(hào)號(hào)。第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】26電路與通通信教研研室高高渤把上式推推廣到一一般情況況，則得得到第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理式中，若M（）是m（t）的傅里葉葉變換，，則式中符號(hào)號(hào)函數(shù)上式中的的[-jsgn]可以看作作是希爾伯特特濾波器器傳遞函函數(shù)，即實(shí)質(zhì)：寬寬帶相移移網(wǎng)絡(luò)。。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】27電路與通通信教研研室高高渤5、移相相法SSB調(diào)制制器方框框圖第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理優(yōu)點(diǎn)：不不需要濾濾波器具具有陡峭峭的截止止特性。。缺點(diǎn)：寬帶相移移網(wǎng)絡(luò)難難用硬件件實(shí)現(xiàn)，通常采采用維弗法來(lái)實(shí)現(xiàn)。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】28電路與通通信教研研室高高渤6、SSB信號(hào)號(hào)的解調(diào)調(diào)SSB信信號(hào)的解解調(diào)和DSB一一樣，不不能采用用簡(jiǎn)單的的包絡(luò)檢檢波，因因?yàn)镾SB信號(hào)號(hào)也是抑抑制載波波的已調(diào)調(diào)信號(hào)，，它的包包絡(luò)不能能直接反反映調(diào)制制信號(hào)的的變化，，所以仍需采用用相干解解調(diào)。第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理7、SSB信號(hào)號(hào)的性能能SSB信信號(hào)的實(shí)實(shí)現(xiàn)比AM、DSB要要復(fù)雜，但SSB調(diào)制制方式在在傳輸信信息時(shí)，，不僅可可節(jié)省發(fā)射射功率，而且它它所占用的頻頻帶寬度度比AM、DSB減少少了一半半。SSB目目前已成成為短波通信信中一種重重要的調(diào)調(diào)制方式式。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】29電路與通通信教研研室高高渤殘留邊帶（VSB）調(diào)制頻譜四、殘留留邊帶（（VSB）調(diào)制制第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理1、原理理：殘留邊帶帶調(diào)制是是介于SSB與與DSB之間的的一種折折中方式式，既克克服了DSB信信號(hào)占用用頻帶寬的缺點(diǎn)點(diǎn)，又解解決了SSB信信號(hào)實(shí)現(xiàn)中的困難難。VSB不不像SSB那樣樣完全抑抑制DSB信號(hào)號(hào)的一個(gè)個(gè)邊帶，，而是逐漸切割割，使其殘殘留—小小部分，，如下圖圖所示：：通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】30電路與通通信教研研室高高渤2、VSB調(diào)制模型型用濾波法實(shí)現(xiàn)，原原理與濾濾波法SBB調(diào)制器相相同。圖圖中濾波器的的特性按按殘留邊邊帶調(diào)制制的要求求來(lái)進(jìn)行行設(shè)計(jì)，而不再再要求十十分陡峭峭的截止止特性，，因而它它比單邊邊帶濾波波器容易易制作。。第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理3、、殘殘留留邊邊帶帶信信號(hào)號(hào)的的頻頻譜譜通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】31電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤4、、VSB信信號(hào)號(hào)解解調(diào)調(diào)器器模模型型（（如何何不不失失真真地地恢恢復(fù)復(fù)原原來(lái)來(lái)的的基基帶帶信信號(hào)號(hào)）第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理圖中根據(jù)頻域卷積定理可知，乘積Sp（t）對(duì)應(yīng)的頻譜為因?yàn)橥ㄐ判旁砝怼尽镜诘谖逦逭抡拢海耗ＤM擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】32電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理將代入入得到到式中中，，M（+2c）及及M（-2c）是是搬搬移移到到+2c和-2c處的的頻頻譜譜，，它它們們可可以以由由解解調(diào)調(diào)器器中中的的低通通濾濾波波器器濾濾除除。于是是，，低低通通濾濾波波器器的的輸出出頻頻譜譜為通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】33電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤顯然然，，為為保保證證解解調(diào)調(diào)輸輸出出無(wú)無(wú)失失真真地地恢恢復(fù)復(fù)調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)m（t），，上上式式中中的的傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)必必須須滿滿足足：：第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理式中中，，H———調(diào)制制信信號(hào)號(hào)的的截截止止角角頻頻率率。。收端端是是如如何何不不失失真真地地恢恢復(fù)復(fù)出出原原基基帶帶信信號(hào)號(hào)：：殘留留邊邊帶帶濾濾波波器器的的特特性性H（）在在c處必必須須具具有有互互補(bǔ)補(bǔ)對(duì)對(duì)稱稱（（奇奇對(duì)對(duì)稱稱））特特性性，相相干干解解調(diào)調(diào)時(shí)時(shí)才才能能無(wú)無(wú)失失真真地地從從殘殘留留邊邊帶帶信信號(hào)號(hào)中中恢恢復(fù)復(fù)所所需需的的調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)。。通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】34電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤5、、殘殘留留邊邊帶帶濾濾波波器器特特性性的的兩兩種種形形式式第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理殘留“部分上邊帶”的濾波器特性殘留“部分下邊帶”的濾波器特性通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】35電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤五、、線線性性調(diào)調(diào)制制的的一一般般模模型型1、、濾濾波波法法模模型型：：可歸歸納納出出濾濾波波法法線線性性調(diào)調(diào)制制的的一一般般模模型型如如下下：：第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理輸出出信信號(hào)號(hào)時(shí)時(shí)域域表表示示式式為為：：輸出出信信號(hào)號(hào)頻頻域域表表達(dá)達(dá)式式為為：：式中中，，可見見，，只要要適適當(dāng)當(dāng)選選擇擇H（），便可可以以得得到到各各種種幅幅度度調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)。。通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】36電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤2、、移移相相法法模模型型將展展開開，，可可得得到到另另一一種種形形式式的的時(shí)時(shí)域域表表示示式式，，即即。。第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理其中中可見見，，Sm（t）可等等效效為為兩兩個(gè)個(gè)互互為為正正交交調(diào)調(diào)制制分分量量的的合合成成。由由此此可可以以得得到到移相相法法線線性性調(diào)調(diào)制制的的一一般般模模型型如下下：：通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】37電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤移相相法法模模型型同樣樣適適用用于于所有有線線性性調(diào)調(diào)制制第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】38電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤六、、相相干干解解調(diào)調(diào)與與包包絡(luò)絡(luò)檢檢波波1、、相相干干解解調(diào)調(diào)1））相相干干解解調(diào)調(diào)器器的的一一般般模模型型第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理通信信原原理理【【第第五五章章：：模模擬擬調(diào)調(diào)制制系系統(tǒng)統(tǒng)】】39電路路與與通通信信教教研研室室高高渤渤第一一節(jié)節(jié)幅幅度度調(diào)調(diào)制制（（線線性性調(diào)調(diào)制制））的的原原理理2））相相干干解解調(diào)調(diào)器器原原理理為了了無(wú)無(wú)失失真真地地恢恢復(fù)復(fù)原原基基帶帶信信號(hào)號(hào)，，接收收端端必必須須提提供供一個(gè)個(gè)與與接接收收的的已已調(diào)調(diào)載載波波嚴(yán)嚴(yán)格格同同步步（（同頻同相相）的本地地載波（（稱為相干載波波），它與與接收的的已調(diào)信信號(hào)相乘乘后，經(jīng)經(jīng)低通濾濾波器取取出低頻頻分量，，即可得得到原始始的基帶帶調(diào)制信信號(hào)。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】40電路與通通信教研研室高高渤因?yàn)镾I（t）是m（t）通過一個(gè)個(gè)全通濾濾波器HI（）后的結(jié)果果，故上上式中的的Sd（t）就是解調(diào)調(diào)輸出，，即3）相干干解調(diào)器器性能分分析已調(diào)信號(hào)號(hào)的一般般表達(dá)式式為第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理與同頻同同相的相相干載波波C（t）相乘后，，得經(jīng)低通濾濾波器后后，得到到通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】41電路與通通信教研研室高高渤2、包絡(luò)絡(luò)檢波1）適用用條件：：AM信號(hào)號(hào)，且要要求|m（t）|maxA0。第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理2）包絡(luò)絡(luò)檢波器器結(jié)構(gòu)：：通常由半波或全全波整流器和低通濾波波器組成。例例如，通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】42電路與通通信教研研室高高渤3）性能能分析設(shè)輸入信信號(hào)是第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理選擇RC滿足如如下關(guān)系系：式中，fH——調(diào)制信號(hào)號(hào)的最高高頻率。。在大信號(hào)號(hào)檢波時(shí)時(shí)（一般般大于0.5V），，二極管管處于受受控的開開關(guān)狀態(tài)態(tài)，檢波波器的輸輸出為隔去直流流后即可可得到原原信號(hào)m（t）。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】43電路與通通信教研研室高高渤3、插入入載波包包絡(luò)檢波波法在接收端端或發(fā)送送端插入幅度度足夠大大的載波波，則對(duì)于于DSB、SSB、VSB等等抑制載載波的已已調(diào)信號(hào)號(hào)也可以以采用包絡(luò)檢波波器直接從中中恢復(fù)原原調(diào)制信信號(hào)。通常要求插入入的載波波振幅應(yīng)應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大大于信號(hào)號(hào)的振幅幅，同時(shí)要要求插入入的載波波與調(diào)制制載波同頻同相相。第一節(jié)幅幅度度調(diào)制（（線性調(diào)調(diào)制）的的原理通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】44電路與通通信教研研室高高渤學(xué)習(xí)內(nèi)容容幅度調(diào)制制（線性性調(diào)制））的原理理12345第五章模模擬擬調(diào)制系系統(tǒng)非線性（（角度調(diào)調(diào)制）的的原理調(diào)頻系統(tǒng)統(tǒng)的抗噪噪聲性能能線性調(diào)制制系統(tǒng)的的抗噪聲聲性能各種模擬擬調(diào)制系系統(tǒng)的比比較6頻分復(fù)用用和調(diào)頻頻立體聲聲通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】45電路與通通信教研研室高高渤一、線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能分析析模型第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能圖中sm（t）——已調(diào)信號(hào)號(hào)，mo（t）——輸出有用信號(hào)號(hào)。n（t）——信道加性高斯斯白噪聲聲。ni（t）——帶通濾波波后的噪聲聲。no（t）——輸出噪聲聲。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】46電路與通通信教研研室高高渤1、噪聲聲分析ni（t）為平穩(wěn)穩(wěn)窄帶高高斯噪聲聲，它的的表示式式為第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能或由于式中，Ni——解解調(diào)器輸輸入噪聲聲的平均均功率。。設(shè)白噪聲聲的單邊邊功率譜譜密度為為n0，帶通濾濾波器是是高度為為1、帶帶寬為B的理想矩矩形函數(shù)數(shù)，則解調(diào)器的的輸入噪噪聲功率率為通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】47電路與通通信教研研室高高渤2、解調(diào)調(diào)器輸出出信噪比比定義第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能輸出信噪噪比反映映了解調(diào)調(diào)器的抗抗噪聲性性能。顯然，，輸出信信噪比越越大越好好。3、制度度增益定定義G便于比較較同類調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)采用不不同解調(diào)調(diào)器時(shí)的的性能，，G也反映了了這種調(diào)調(diào)制制度度的優(yōu)劣劣。式中中輸入信噪噪比Si/Ni的定義是是：通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】48電路與通通信教研研室高高渤二、DSB調(diào)制制系統(tǒng)的的性能1、DSB相干干解調(diào)抗抗噪聲性性能分析析模型第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能目標(biāo)：求出解調(diào)調(diào)器的輸入信噪噪比和輸出信噪噪比。由于是是線性系系統(tǒng)，所所以可以以分別計(jì)算算解調(diào)器輸輸出的信信號(hào)功率率和噪聲聲功率。。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】49電路與通通信教研研室高高渤2、輸出信噪比計(jì)計(jì)算設(shè)解調(diào)器器輸入信信號(hào)為第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能與相干載載波cosct相乘后，，得經(jīng)低通濾濾波器后后，輸出出信號(hào)為為因此，解解調(diào)器輸出端的的有用信信號(hào)功率率為通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】50電路與通通信教研研室高高渤經(jīng)低通濾濾波器后后，解調(diào)調(diào)器最終終的輸出出噪聲為為解調(diào)器輸輸入端的的窄帶噪噪聲為第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能它與相干干載波相相乘后，，得故輸出噪聲聲功率為或?qū)懗蓜t，輸出出信噪比比為：通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】51電路與通通信教研研室高高渤3、輸入信噪比計(jì)計(jì)算解調(diào)器輸入信號(hào)號(hào)平均功功率為第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能解調(diào)器輸入噪聲聲平均功功率為則，輸入入信噪比比為：通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】52電路與通通信教研研室高高渤4、制度度增益第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能由此可見見，DSB調(diào)制制系統(tǒng)的的制度增增益為2。也就就是說(shuō)，，DSB信信號(hào)的解解調(diào)器使使信噪比比改善一一倍。這是因因?yàn)椴捎糜孟喔山饨庹{(diào)，使使輸入噪噪聲中的的正交分分量被消消除的緣緣故。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】53電路與通通信教研研室高高渤三、SSB調(diào)制制系統(tǒng)的的性能第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能1、輸出信噪比2、輸入信噪比3、制度度增益結(jié)論：因?yàn)樵赟SB系系統(tǒng)中，，信號(hào)和和噪聲有有相同表表示形式式，所以以相干解解調(diào)過程程中，信信號(hào)和噪噪聲中的的正交分分量均被被抑制掉掉，故信噪比沒沒有改善善。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】54電路與通通信教研研室高高渤討論上述表明明，GDSB=2GSSB，這能否否說(shuō)明DSB系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能比SSB系系統(tǒng)好呢呢？第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能回答是否否定的。因?yàn)閮蓛烧叩妮斴斎胄盘?hào)號(hào)功率不不同、帶帶寬不同同，在相相同的噪噪聲功率率譜密度度條件下下，輸入入噪聲功功率也不不同，所所以兩者的輸輸出信噪噪比是在在不同條條件下得得到的。如果我們們?cè)谙嗤妮斎胄盘?hào)號(hào)功率，，相同的的輸入噪噪聲功率率譜密度度，相同同的基帶帶信號(hào)帶帶寬條件件下，對(duì)對(duì)這兩種種調(diào)制方方式進(jìn)行行比較，，可以發(fā)發(fā)現(xiàn)它們們的輸出信噪噪比是相相等的。即：：兩者的抗抗噪聲性性能是相相同的。但SSB所需需的傳輸輸帶寬僅僅是DSB的一一半，因因此SSB得得到普遍遍應(yīng)用。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】55電路與通通信教研研室高高渤四、AM包絡(luò)檢波波的性能能1、包絡(luò)絡(luò)檢波器器分析模模型第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能2、輸入信噪比通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】56電路與通通信教研研室高高渤3、包絡(luò)絡(luò)E（t）計(jì)算由于解調(diào)調(diào)器輸入入是信號(hào)號(hào)加噪式中檢波器的的輸出就就是E（t），而E（t）中的信號(hào)和噪噪聲存在在非線性性關(guān)系，因此計(jì)算輸出出信噪比比顯得非非常困難難。第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】57電路與通通信教研研室高高渤4、輸出信噪比（（大信噪噪比情況況）輸入信號(hào)號(hào)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于噪噪聲幅度度，即第二節(jié)線線性性調(diào)制系系統(tǒng)的抗抗噪聲性性能由上式可可見，有用信號(hào)號(hào)與噪聲聲獨(dú)立地地分成兩兩項(xiàng)，因而可可分別計(jì)計(jì)算它們們的功率率。5、制度度增益通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】58電路與通信教教研室高高渤討論1、AM信號(hào)號(hào)的調(diào)制制度度增益GAM隨A0的減小而增加加。2、GAM總是小于1，，說(shuō)明包絡(luò)檢波器對(duì)對(duì)輸入信噪比比沒有改善，，而是惡化了。3、對(duì)于100%的調(diào)制制，且m（t）是單頻正弦弦信號(hào)，這時(shí)時(shí)AM的最大信噪比增增益為第二節(jié)線線性調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)的抗噪聲性性能4、可以證明明，采用同步檢測(cè)法解解調(diào)AM信號(hào)時(shí)，，得到的調(diào)制制制度增益與上上式給出的結(jié)果相同。5、對(duì)于AM調(diào)制系統(tǒng)，，在大信噪比時(shí)，采用包絡(luò)絡(luò)檢波器解調(diào)調(diào)時(shí)的性能與同同步檢測(cè)器時(shí)時(shí)的性能幾乎乎一樣。通信原理【第第五章：模模擬調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】59電路與通信教教研室高高渤5、輸出信噪比（小信信噪比情況））輸入信號(hào)幅度度遠(yuǎn)小于噪聲聲幅度，即第二節(jié)線線性調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)的抗噪聲性性能由上式可知，，E（t）中沒有單獨(dú)的的信號(hào)項(xiàng)，有用信號(hào)m（t）被噪聲擾亂，，只能看作是噪噪聲。此時(shí)，輸出信信噪比不是按按比例地隨著著輸入信噪比比下降，而是是急劇惡化，通常把這種種現(xiàn)象稱為解解調(diào)器的門限效應(yīng)。開始出現(xiàn)門門限效應(yīng)的輸輸入信噪比稱稱為門限值。通信原理【第第五章：模模擬調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】60電路與通信教教研室高高渤討論1、門限效應(yīng)應(yīng)是由包絡(luò)檢檢波器的非線性解調(diào)作作用引起的。2、用相干解調(diào)的方法解調(diào)各各種線性調(diào)制制信號(hào)時(shí)不存在門限效效應(yīng)。原因是信號(hào)號(hào)與噪聲可分分別進(jìn)行解調(diào)調(diào)，解調(diào)器輸輸出端總是單單獨(dú)存在有用用信號(hào)項(xiàng)。3、大信噪比比情況下，AM信號(hào)包絡(luò)檢波波器的性能幾乎與相干解解調(diào)法相同。。但當(dāng)輸入信信噪比低于門門限值時(shí)，會(huì)會(huì)出現(xiàn)門限效應(yīng)，這時(shí)解調(diào)器器的輸出信噪噪比將急劇惡惡化，系統(tǒng)無(wú)無(wú)法正常工作作。第二節(jié)線線性調(diào)制系系統(tǒng)的抗噪聲聲性能通信原理【第第五章：模模擬調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】61電路與通信教教研室高高渤學(xué)習(xí)內(nèi)容幅度調(diào)制（線線性調(diào)制）的的原理12345第五章模模擬調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)非線性（角度度調(diào)制）的原原理調(diào)頻系統(tǒng)的抗抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)的抗噪聲性性能各種模擬調(diào)制制系統(tǒng)的比較較6頻分復(fù)用和調(diào)調(diào)頻立體聲通信原理【第第五章：模模擬調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】62電路與通信教教研室高高渤引言頻率調(diào)制簡(jiǎn)稱稱調(diào)頻（FM）），相位位調(diào)制制簡(jiǎn)稱稱調(diào)相（（PM）。這兩種種調(diào)制制中，，載波波的幅幅度都都保持持恒定定，而而頻率率和相相位的的變化化都表表現(xiàn)為為載波瞬瞬時(shí)相相位的的變化化。角度調(diào)調(diào)制：頻率率調(diào)制制和相相位調(diào)調(diào)制的的總稱稱。已調(diào)信信號(hào)頻頻譜不不再是是原調(diào)調(diào)制信信號(hào)頻頻譜的的線性性搬移移，而而是頻譜的的非線線性變變換，會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生與與頻譜譜搬移移不同同的新新的頻頻率成成分，，故又又稱為為非線性性調(diào)制制。與幅度度調(diào)制制技術(shù)術(shù)相比比，角角度調(diào)調(diào)制最最突出出的優(yōu)優(yōu)勢(shì)是是其較高的的抗噪噪聲性性能。第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】63電路與與通信信教研研室高高渤一、角角度調(diào)調(diào)制的的基本本概念念1、FM和和PM信號(hào)號(hào)的一一般表表達(dá)式式角度調(diào)調(diào)制信信號(hào)的的一般般表達(dá)達(dá)式為為第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理式中，，A——載波的的恒定定振幅幅；[ct+（t）]＝＝（t）——信號(hào)的的瞬時(shí)相相位；（t）——瞬時(shí)相相位偏偏移。d[ct+（t）]/dt=（t）——稱為瞬時(shí)角角頻率率；d（t）/dt——稱為瞬時(shí)頻頻率偏偏移。通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】64電路與與通信信教研研室高高渤2、相相位調(diào)調(diào)制（（PM）瞬時(shí)相相位偏偏移隨隨調(diào)制制信號(hào)號(hào)作線線性變變化，，即第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理式中，，Kp——調(diào)相靈靈敏度度，含義義是單單位調(diào)調(diào)制信信號(hào)幅幅度引引起PM信信號(hào)的的相位位偏移移量，，單位位是rad/V。將上式式代入入一般般表達(dá)達(dá)式得到PM信信號(hào)表表達(dá)式式通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】65電路與與通信信教研研室高高渤3、頻頻率調(diào)調(diào)制（（FM）瞬時(shí)頻頻率偏偏移隨隨調(diào)制制信號(hào)號(hào)成比比例變變化，，即第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理式中，，Kf——調(diào)頻靈靈敏度度，單位位是rad/sV。這時(shí)瞬瞬時(shí)相相位偏偏移為為將上式式代入入一般般表達(dá)達(dá)式得到FM信信號(hào)表表達(dá)式式通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】66電路與與通信信教研研室高高渤4、PM與與FM的的區(qū)別別第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理比較上上兩式式可見見，PM是相相位偏偏移隨m（t）線性性變化化，F(xiàn)M是相相位偏偏移隨m（t）的積積分呈呈線性性變化化。如果預(yù)預(yù)先不不知道道調(diào)制制信號(hào)號(hào)m（t）的具具體形形式，，則無(wú)無(wú)法判判斷已已調(diào)信信號(hào)是是調(diào)相相信號(hào)號(hào)還是是調(diào)頻頻信號(hào)號(hào)。通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】67電路與與通信信教研研室高高渤5、單單音調(diào)調(diào)制FM與與PM設(shè)調(diào)制制信號(hào)號(hào)為單單一頻頻率的的正弦弦波，，即第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理1）用用它對(duì)對(duì)載波波進(jìn)行行相位位調(diào)制制時(shí)，將將上式式代入入得到式中，，mp=KpAm——調(diào)調(diào)相相指數(shù)數(shù)，表示示最大大的相相位偏偏移。。通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】68電路與與通信信教研研室高高渤2）對(duì)對(duì)載波波進(jìn)行行頻率率調(diào)制制時(shí)，將將第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理代入得到FM信信號(hào)的的表達(dá)達(dá)式式中——調(diào)調(diào)頻頻指數(shù)數(shù)，表示最最大的的頻率率偏移移?！畲蠼穷l偏；—最大頻偏。通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】69電路與與通信信教研研室高高渤6、PM信信號(hào)號(hào)和FM信信號(hào)號(hào)波形形第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理（a）PM信號(hào)波形（b）FM信號(hào)波形

通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】70電路與與通信信教研研室高高渤7、FM與與PM之間間的關(guān)關(guān)系由于頻頻率和和相位位之間間存在在微分與與積分分的關(guān)關(guān)系，所以以FM與PM之之間是是可以以相互互轉(zhuǎn)換換的。。第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理比較下下面兩兩式可見，，如果果將調(diào)調(diào)制信信號(hào)先先微分分，而而后進(jìn)進(jìn)行調(diào)調(diào)頻，，則得得到的的是調(diào)調(diào)相波波，這這種方方式叫叫間接調(diào)調(diào)相；同樣樣，如如果將將調(diào)制制信號(hào)號(hào)先積積分，，而后后進(jìn)行行調(diào)相相，則則得到到的是是調(diào)頻頻波，，這種種方式式叫間接調(diào)調(diào)頻。通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】71電路與與通信信教研研室高高渤如圖所所示：：（a）直接調(diào)頻（b）間接調(diào)頻（c）直接調(diào)相（d）間接調(diào)相第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】72電路與與通信信教研研室高高渤二、窄窄帶調(diào)調(diào)頻（（NBFM）1、定定義：：如果FM信信號(hào)的的最大大瞬時(shí)時(shí)相位位偏移移滿足足下式式條件件第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理則稱為為窄帶調(diào)調(diào)頻；反之之，稱稱為寬寬帶調(diào)調(diào)頻。。2、時(shí)時(shí)域表表示式式3、頻頻域表表示式式通信原原理【【第第五章章：模模擬調(diào)調(diào)制系系統(tǒng)】】73電路與與通信信教研研室高高渤4、NBFM和和AM信號(hào)號(hào)頻譜譜的比比較第三節(jié)節(jié)非非線線性調(diào)調(diào)制（（角度度調(diào)制制）的的原理理兩者都都含有有一個(gè)個(gè)載波波和位位于處處的兩兩個(gè)邊邊帶，，所以以它們們的帶寬相相同。不同的的是，，NBFM的兩兩個(gè)邊邊頻分分別乘乘了因因式[1/（-c）]和[1/（+c）]，由于因式式是頻率的的函數(shù)，所所以這種加加權(quán)是頻率加權(quán)，加權(quán)的結(jié)結(jié)果引起調(diào)調(diào)制信號(hào)頻頻譜的失真真。另外，，NBFM的一個(gè)邊帶和和AM反相相。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】74電路與通信信教研室高高渤AM和NBFM頻譜圖對(duì)比比第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】75電路與通信信教研室高高渤第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理（a）AM（（b））NBFM在AM中，，兩個(gè)邊頻頻的合成矢矢量與載波波同相，所所以只有幅幅度的變化化，無(wú)相位的變變化；而在NBFM中，，由于下邊邊頻為負(fù)，，兩個(gè)邊頻頻的合成矢矢量與載波波則是正交交相加，所所以NBFM不僅有有相位的變變化，幅度度也有很小小的變化，，這正是是兩者的本質(zhì)區(qū)別。由于NBFM信號(hào)最最大頻率偏偏移較小，，占據(jù)的帶帶寬較窄，，但是其抗干擾性能能比AM系系統(tǒng)要好得得多，因此得到到較廣泛的的應(yīng)用。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】76電路與通信信教研室高高渤三、寬帶調(diào)調(diào)頻1、調(diào)頻信信號(hào)時(shí)域表表達(dá)式設(shè)單音調(diào)制制信號(hào)為將上式中的的兩個(gè)因子子分別展成成傅里葉級(jí)級(jí)數(shù)，第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理則單音調(diào)制制FM信號(hào)號(hào)的時(shí)域表表達(dá)式為將上式利用用三角公式式展開，有有式中，Jn（mf）——第一類n階貝塞爾函函數(shù)。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】77電路與通信信教研室高高渤Jn（mf）貝塞爾函函數(shù)曲線第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】78電路與通信信教研室高高渤將代入第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理+—=得通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】79電路與通信信教研室高高渤2、調(diào)頻信信號(hào)的頻域域表達(dá)式第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理討論：1）FM的頻譜譜由載波分量c和無(wú)數(shù)邊頻（（cnm）組成。2）相鄰邊頻之之間的間隔為m；且當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，，上下邊頻頻極性相反；當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)極極性相同。可見，F(xiàn)M信號(hào)的頻頻譜不再是是調(diào)制信號(hào)號(hào)頻譜的線線性搬移，，而是一種種非線性過程程。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】80電路與通信信教研室高高渤第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理調(diào)頻信號(hào)頻頻譜通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】81電路與通信信教研室高高渤3、調(diào)頻信信號(hào)的帶寬寬理論上FM信號(hào)頻帶帶寬度為無(wú)限寬，實(shí)際上邊邊頻幅度隨隨n的增大而逐逐漸減小，，因此FM信號(hào)可近近似認(rèn)為具具有有限頻譜。通常采用的的原則是，，信號(hào)的頻頻帶寬度應(yīng)應(yīng)包括幅度度大于未調(diào)調(diào)載波的10%以上上的邊頻分分量。當(dāng)mf1以后，取邊邊頻數(shù)n=mf+1即可可。因?yàn)閚>mf+1以上上的邊頻幅幅度均小于于0.1。。被保留的的上、下邊邊頻數(shù)共有有2n=2（mf+1）個(gè)個(gè)，相鄰邊邊頻之間的的頻率間隔隔為fm，所以調(diào)頻波的有有效帶寬為第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理它稱為卡森（Carson）公式。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】82電路與通信信教研室高高渤1）當(dāng)mf<<1時(shí)時(shí)，上式可可以近似為為第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理，稱為窄帶調(diào)頻的的帶寬。2）當(dāng)mf>>1時(shí)時(shí)，上式可可以近似為為上式中fm是FM的最最高頻率，，mf是最大頻偏偏f與fm之比。例如，調(diào)頻頻廣播中規(guī)規(guī)定的最大頻偏f為75kHz，最高調(diào)制頻頻率fm為15kHz，故調(diào)頻指指數(shù)mf＝5，由由上式可計(jì)計(jì)算出此FM信號(hào)的的頻帶寬度度為180kHz。，稱為寬帶調(diào)頻的的帶寬。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】83電路與通信信教研室高高渤4、調(diào)頻信信號(hào)的功率率分配調(diào)頻信號(hào)的的平均功率率為第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理由帕塞瓦爾爾定理可知知利用貝塞爾爾函數(shù)的性性質(zhì)得到可見，調(diào)頻信號(hào)的的平均功率率等于未調(diào)調(diào)載波的平平均功率，即調(diào)制后總的的功率不變變，只是將原原來(lái)載波功功率中的一一部分分配配給每個(gè)邊邊頻分量。。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】84電路與通信信教研室高高渤四、調(diào)頻信信號(hào)的產(chǎn)生生與解調(diào)1、調(diào)頻信信號(hào)的產(chǎn)生生1）直接調(diào)調(diào)頻法：用調(diào)制信號(hào)號(hào)直接去控控制載波振振蕩器的頻頻率，使其其按調(diào)制信信號(hào)的規(guī)律律線性地變變化。第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理壓控振蕩器器：每個(gè)壓控振振蕩器（VCO）自自身就是一一個(gè)FM調(diào)調(diào)制器，因因?yàn)樗恼袷庮l率正正比于輸入入控制電壓壓，即LC振蕩器器：用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)現(xiàn)直接調(diào)頻頻。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】85電路與通信信教研室高高渤＊直接調(diào)頻法法的主要優(yōu)優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可以獲得較較大的頻偏偏。缺點(diǎn)：頻率率穩(wěn)定度不不高。第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理＊改進(jìn)途徑：：采用如下鎖相環(huán)（PLL）調(diào)調(diào)制器通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】86電路與通信信教研室高高渤2）間接法法調(diào)頻【【阿姆斯特特朗（Armstrong）法】原理：先將將調(diào)制信號(hào)號(hào)積分，然然后對(duì)載波波進(jìn)行調(diào)相相，即可產(chǎn)產(chǎn)生一個(gè)窄帶調(diào)頻（NBFM）信號(hào)，再經(jīng)n次倍頻器得到寬帶調(diào)調(diào)頻（WBFM）信號(hào)號(hào)。第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】87電路與通信信教研室高高渤＊倍頻：目的：為提高調(diào)頻指指數(shù)，從而獲得得寬帶調(diào)頻頻。方法：倍頻頻器可以用用非線性器件件實(shí)現(xiàn)。原理：以理理想平方律律器件為例例，其輸出出-輸入特特性為第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理當(dāng)輸入信號(hào)號(hào)為調(diào)頻信信號(hào)時(shí)，有有由上式可知知，濾除直直流成分后后，可得到到一個(gè)新的的調(diào)頻信號(hào)號(hào)，其載頻頻和相位偏偏移均增為為2倍，由由于相位偏偏移增為2倍，因而而調(diào)頻指數(shù)數(shù)也必然增增為2倍。。同理，經(jīng)n次倍頻后可可以使調(diào)頻頻信號(hào)的載載頻和調(diào)頻頻指數(shù)增為為n倍。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】88電路與通信信教研室高高渤具體方案第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】89電路與通信信教研室高高渤＊典型實(shí)例：調(diào)頻廣播播發(fā)射機(jī)。。載頻：f1=200kHz，，調(diào)制信號(hào)號(hào)最高頻率率fm=15kHz，，間接法產(chǎn)產(chǎn)生的最大大頻偏f1=25Hz，，要求頻偏偏f=75kHz，發(fā)發(fā)射載頻在在88-108MHz頻段段內(nèi)，所以以需要經(jīng)過過第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理次的倍頻，，以滿足最最終頻偏=75kHz的要求求。但是，倍頻頻器在提高相位偏偏移的同時(shí)時(shí)，也使載載波頻率提提高了，倍頻后新新的載波頻頻率（nf1）高達(dá)600MHz，不符合合fc=88-108MHz的要求求，因此需用混頻器器進(jìn)行下變變頻來(lái)解決決這個(gè)問題題。通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】90電路與通信信教研室高高渤【例5-1】設(shè)調(diào)制信號(hào)號(hào)是fm=15kHz的單單頻余弦信信號(hào)，NBFM信號(hào)號(hào)的載頻f1=200kHz，，最大頻偏偏f1=25Hz；混頻頻器參考頻頻率f2=10.9MHz，選擇擇倍頻次數(shù)數(shù)n1=64，，n2=48。1）求NBFM信信號(hào)的調(diào)頻頻指數(shù)；2）求WBFM信信號(hào)的載頻頻、最大頻頻偏和調(diào)頻頻指數(shù)。第三節(jié)非非線性調(diào)調(diào)制（角度度調(diào)制）的的原理解：1）NBFM信號(hào)的的調(diào)頻指數(shù)數(shù)為2）WBFM信號(hào)的的載頻為通信原理【【第五章章：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)】】91電路與通通信教研研室高高渤WBFM的最大大頻偏為為第三節(jié)非非線線性調(diào)制制（角度度調(diào)制））的原理理WBFM的調(diào)頻指數(shù)數(shù)為＊間接調(diào)頻頻法的主主要優(yōu)缺缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定定度好。。缺點(diǎn)：需需要多次次倍頻和和混頻，，電路較較復(fù)雜。。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】92電路與通通信教研研室高高渤3）間接接法產(chǎn)生生窄帶調(diào)調(diào)頻信號(hào)號(hào)由窄帶調(diào)調(diào)頻公式式第三節(jié)非非線線性調(diào)制制（角度度調(diào)制））的原理理可知，窄帶調(diào)頻頻信號(hào)可可看成正正交分量量與同相相分量合合成的。所以，，可以用用下圖產(chǎn)產(chǎn)生窄帶帶調(diào)頻信信號(hào)：通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】93電路與通通信教研研室高高渤2、調(diào)頻頻信號(hào)的的解調(diào)1）非相相干解調(diào)調(diào)：適用于于NBFM和WBFM。。調(diào)頻信號(hào)號(hào)的一般般表達(dá)式式為第三節(jié)非非線線性調(diào)制制（角度度調(diào)制））的原理理解調(diào)器的的輸出應(yīng)應(yīng)為完成這種種頻率——電壓轉(zhuǎn)換換關(guān)系的器件是是頻率檢檢波器，，簡(jiǎn)稱鑒頻器。鑒頻器的的種類很多，例例如振幅幅鑒頻器器、相位位鑒頻器器、比例例鑒頻器器、正交交鑒頻器器、斜率率鑒頻器器、頻率率負(fù)反饋饋解調(diào)器器、鎖相相環(huán)（PLL））鑒頻器等等。下面以振幅鑒頻頻器為例介紹紹。通信原理理【第第五章：：模擬調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)】94電路與通通信教研研室高高渤＊振幅幅鑒鑒頻頻器器方方框框圖圖第三三節(jié)節(jié)非非線線性性調(diào)調(diào)制制（（角角度度調(diào)調(diào)制制））的的原原理理圖中中，，微分分電電路路和包絡(luò)絡(luò)檢檢波波器器構(gòu)成成了了具具有有近近似似理理想想鑒鑒頻頻特特性性的的鑒鑒頻頻器器。。限幅幅器器的作作用用是是消消除除信信道道中中噪噪聲聲等等引引起起的的調(diào)調(diào)頻頻波波