c7-第5章+模擬調(diào)制

c7-第5章+模擬調(diào)制第一頁(yè)，共76頁(yè)。

模擬調(diào)制系統(tǒng)

通信原理（第7版）第5章樊昌信曹麗娜編著第二頁(yè)，共76頁(yè)。調(diào)制簡(jiǎn)介—定義目的分類線性調(diào)制（幅度調(diào)制）原理

線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能非線性調(diào)制（角度調(diào)制）原理

各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較

頻分復(fù)用（FDM）

本章內(nèi)容:

第5章模擬調(diào)制

第三頁(yè)，共76頁(yè)。調(diào)制簡(jiǎn)介

調(diào)制定義何謂調(diào)制？第四頁(yè)，共76頁(yè)。進(jìn)行頻譜搬移，匹配信道特性，減小天線尺寸；實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，提高信道利用率；改善系統(tǒng)性能（有效性、可靠性）；實(shí)現(xiàn)頻率分配

調(diào)制目的為什么要進(jìn)行調(diào)制？第五頁(yè)，共76頁(yè)。

調(diào)制信號(hào)

載波已調(diào)信號(hào)運(yùn)載工具多種形式同義詞認(rèn)識(shí)一下調(diào)制過(guò)程所涉及的三種信號(hào)

調(diào)制分類第六頁(yè)，共76頁(yè)。---可從不同角度分類：都有哪些調(diào)制方式？第七頁(yè)，共76頁(yè)。本章研究的模擬調(diào)制方式：

——是以正弦信號(hào)作為載波的

第八頁(yè)，共76頁(yè)。

一般模型§5.1

幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理邊帶濾波器第九頁(yè)，共76頁(yè)。§5.1.1

常規(guī)調(diào)幅（AM）AM表達(dá)式AM調(diào)制器條件：邊帶項(xiàng)載波項(xiàng)第十頁(yè)，共76頁(yè)。AM波形和頻譜

西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院

第十一頁(yè)，共76頁(yè)。AM信號(hào)的特點(diǎn)時(shí)，AM波的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào)m(t)，故可采用包絡(luò)檢波。

AM的頻譜由載頻分量、上邊帶和下邊帶組成。AM傳輸帶寬是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍：

AM的優(yōu)勢(shì)在于接收機(jī)簡(jiǎn)單，廣泛用于中短調(diào)幅廣播。第十二頁(yè)，共76頁(yè)。AM信號(hào)功率：AM信號(hào)的缺點(diǎn)邊帶功率載波功率AM功率利用率低！調(diào)制效率（功率利用率）：第十三頁(yè)，共76頁(yè)。---不含有用信息

，卻“浪費(fèi)”大部分的發(fā)射功率。

m<1

正常調(diào)幅m=1

臨界狀態(tài)，滿調(diào)幅（100）

m>1

過(guò)調(diào)幅載波邊帶當(dāng)然第十四頁(yè)，共76頁(yè)。第十五頁(yè)，共76頁(yè)。第十六頁(yè)，共76頁(yè)。條件：如何提高調(diào)制效率？——抑制載波！

QA第十七頁(yè)，共76頁(yè)。§5.1.2

雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）條件：DSB表達(dá)式DSB調(diào)制器double-sidebandsuppressedcarrier第十八頁(yè)，共76頁(yè)。DSB波形和頻譜第十九頁(yè)，共76頁(yè)。DSB信號(hào)的特點(diǎn)包絡(luò)不再與m(t)成正比；當(dāng)m(t)改變符號(hào)時(shí)載波相位反轉(zhuǎn)，故不能采用包絡(luò)檢波，需相干解調(diào)。

無(wú)載頻分量，只有上、下邊帶。帶寬與AM的相同：調(diào)制效率100，即功率利用率高。主要用作SSB、VSB的技術(shù)基礎(chǔ)，調(diào)頻立體聲中的差信號(hào)調(diào)制等。

能否只傳輸一個(gè)邊帶？

QA課件制作：曹麗娜

西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院

第二十頁(yè)，共76頁(yè)?！?.1.3

單邊帶調(diào)制（SSB）SSB信號(hào)的產(chǎn)生（1）濾波法技術(shù)難點(diǎn)之一第二十一頁(yè)，共76頁(yè)。邊帶濾波特性HSSB()第二十二頁(yè)，共76頁(yè)。（2）相移法USB

+

-

-

第二十三頁(yè)，共76頁(yè)。傳遞函數(shù)：是m(t)的希爾伯特變換

含義：幅度不變，相移π/2

Hh()對(duì)m(t)的所有頻率分量精確相移π/2

技術(shù)難點(diǎn)之二＋下邊帶－上邊帶

要求：第二十四頁(yè)，共76頁(yè)。SSB信號(hào)的特點(diǎn)課件制作：曹麗娜

西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院

第二十五頁(yè)，共76頁(yè)?！?.1.4

殘留邊帶調(diào)制（VSB）——介于SSB與DSB之間的折中方案。第二十六頁(yè)，共76頁(yè)。VSB信號(hào)的產(chǎn)生應(yīng)該具有怎樣的濾波特性？VSB信號(hào)的解調(diào)應(yīng)該具有怎樣的濾波特性？

第二十七頁(yè)，共76頁(yè)。相乘：LPF—解調(diào)輸出：第二十八頁(yè)，共76頁(yè)。若要無(wú)失真恢復(fù)m(t)，

VSB濾波器的傳輸函數(shù)必須滿足：含義：第二十九頁(yè)，共76頁(yè)。殘留邊帶濾波器的幾何解釋：第三十頁(yè)，共76頁(yè)。VSB信號(hào)的特點(diǎn)僅比SSB所需帶寬有很小的增加，卻換來(lái)了電路的簡(jiǎn)單。應(yīng)用：商業(yè)電視廣播中的電視信號(hào)傳輸?shù)取５谌豁?yè)，共76頁(yè)。濾波法§5.1.5

線性調(diào)制（幅度調(diào)制）的一般模型相移法第三十二頁(yè)，共76頁(yè)。——解調(diào)的任務(wù)!第三十三頁(yè)，共76頁(yè)?！?.1.6

相干解調(diào)與包絡(luò)檢波相干解調(diào)第三十四頁(yè)，共76頁(yè)。包絡(luò)檢波第三十五頁(yè)，共76頁(yè)。第三十六頁(yè)，共76頁(yè)。分析模型§5.2

線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)BPF§5.2.1

模型與指標(biāo)第三十七頁(yè)，共76頁(yè)。窄帶高斯噪聲輸出噪聲輸出信號(hào)高斯白噪聲已調(diào)信號(hào)BPF解調(diào)器相干解調(diào)包絡(luò)檢波第三十八頁(yè)，共76頁(yè)。分析模型解調(diào)器性能指標(biāo)制度增益：輸出信噪比：BPF第三十九頁(yè)，共76頁(yè)。§5.2.2

DSB-相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能相干解調(diào)器Si

So

No

Ni

DSB第四十頁(yè)，共76頁(yè)。B=2fH

第四十一頁(yè)，共76頁(yè)。原因正交分量第四十二頁(yè)，共76頁(yè)。§5.2.2DSB-相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能相干解調(diào)器SiSo

No

Ni§5.2.3

SSB

第四十三頁(yè)，共76頁(yè)。B=2fH

B=fH

SSBDSB第四十四頁(yè)，共76頁(yè)。相干解調(diào)抑制正交分量（無(wú)論信號(hào)還是噪聲）原因正交分量第四十五頁(yè)，共76頁(yè)。

能否說(shuō)：DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能優(yōu)于

SSB

系統(tǒng)呢？

在相同的Si，n0，fH條件下：

B=2fH

B=fH

∴

DSB和SSB的抗噪聲性能相同。

QA第四十六頁(yè)，共76頁(yè)。合成包絡(luò)§5.2.4

AM–包絡(luò)檢波系統(tǒng)的抗噪聲性能第四十七頁(yè)，共76頁(yè)。（1）大信噪比時(shí)隔掉檢波輸出：第四十八頁(yè)，共76頁(yè)。

討論：由于|m(t)|max

A0

，所以GAM<1，即100%調(diào)制，且m(t)為單頻正弦時(shí)：相干解調(diào)的GAM如同上式，但不受信噪比條件的限制。第四十九頁(yè)，共76頁(yè)。（2）小信噪比時(shí)

可見(jiàn)：第五十頁(yè)，共76頁(yè)。大信噪比時(shí)：小信噪比時(shí)：門限效應(yīng)AM-包絡(luò)檢波系統(tǒng)的抗噪聲性能：歸納第五十一頁(yè)，共76頁(yè)。§5.3

非線性調(diào)制（角度調(diào)制）原理概述第五十二頁(yè)，共76頁(yè)?！?.3.1

角度調(diào)制的基本概念1

角調(diào)信號(hào)一般表達(dá)式載波的恒定振幅[ct

+(t)]–已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)相位

相對(duì)于ct的瞬時(shí)相位偏移[c+d(t)/dt

]–已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)角頻率

相對(duì)于c的瞬時(shí)角頻偏第五十三頁(yè)，共76頁(yè)。Kf=rad/(s?V)Kp=rad/VPM：FM：角調(diào)信號(hào)：第五十四頁(yè)，共76頁(yè)。

2

PM與FM的關(guān)系若預(yù)先不知m(t)形式，能否判斷已調(diào)信號(hào)是PM還是FM信號(hào)?第五十五頁(yè)，共76頁(yè)。若最大瞬時(shí)相位偏移滿足：§5.3.3

寬帶

調(diào)頻

第五十六頁(yè)，共76頁(yè)。最大相位偏移1

單音調(diào)頻FM

——調(diào)頻指數(shù)最大角頻偏???單音調(diào)頻信號(hào)：，

則

設(shè)第五十七頁(yè)，共76頁(yè)。2

FM信號(hào)的頻譜與帶寬第一類n階貝塞爾函數(shù)是調(diào)頻指數(shù)mf的函數(shù)傅里葉變換級(jí)數(shù)展開(kāi)第五十八頁(yè)，共76頁(yè)。討論——窄帶調(diào)頻(NBFM)——寬帶調(diào)頻(WBFM)——FM頻譜和傳輸帶寬：第五十九頁(yè)，共76頁(yè)。對(duì)于多音或任意帶限調(diào)制信號(hào)時(shí)的FM信號(hào)：

FM廣播的最大頻偏f=75kHz，最高調(diào)制頻率fm=15kHz，故調(diào)頻指數(shù)mf

＝5，F(xiàn)M信號(hào)的頻帶寬度為：推廣：調(diào)制信號(hào)的最高頻率例如：第六十頁(yè)，共76頁(yè)。3

FM信號(hào)的功率分配載波功率=1第六十一頁(yè)，共76頁(yè)。4

FM的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)應(yīng)用第六十二頁(yè)，共76頁(yè)?！?.3.4

調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)1

調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生1)直接法原理：調(diào)制電壓控制振蕩器的頻率：優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、可獲得較大的頻偏；缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度不高，可采用PLL調(diào)頻器進(jìn)行改進(jìn)。第六十三頁(yè)，共76頁(yè)。2)間接法原理：積分?調(diào)相(NBFM)?n次倍頻?WBFM優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度好；缺點(diǎn)：需要多次倍頻和混頻，因此電路較復(fù)雜。第六十四頁(yè)，共76頁(yè)。2

調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)1)非相干解調(diào)2)相干解調(diào)適用：NBFM和WBFM思路：完成頻率~電壓的轉(zhuǎn)換，即：——鑒頻器?一種振幅鑒頻器僅適用NBFM第六十五頁(yè)，共76頁(yè)。微分器：把幅度恒定的調(diào)頻波

?調(diào)幅調(diào)頻波：

包絡(luò)檢波器：檢出包絡(luò)并濾去直流，

原理：幅/頻都隨m(t)變化經(jīng)LPF即得解調(diào)輸出：第六十六頁(yè)，共76頁(yè)。§5.4調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能模型和方法與線性調(diào)制系統(tǒng)相似。解---鑒頻器：?jiǎn)我粽{(diào)制時(shí)大信噪比時(shí)：小信噪比時(shí)：門限效應(yīng)mf

第六十七頁(yè)，共76頁(yè)。所有系統(tǒng)在“同等條件”下進(jìn)行比較：

解調(diào)器輸入信號(hào)功率為Si

信道噪聲均值為0，單邊功率譜密度為n0

基帶信號(hào)帶寬為fm其中AM的調(diào)幅度為100%，正弦型調(diào)制信號(hào)§5.5各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較第六十八頁(yè)，共76頁(yè)。調(diào)制方式信號(hào)帶寬輸出信噪比制度增益設(shè)備AMDSBSSB

VSBFM21簡(jiǎn)單中等中等復(fù)雜復(fù)雜第六十九頁(yè)，共76頁(yè)。性能比較：

1）抗噪聲性能：FM最好，DSB/SSB、

VSB次之，AM最差；2）頻譜利用率：SSB最高，VSB較高，

DSB/AM次之，F(xiàn)M最差；3）功率利用率：FM最高，DSB/SSB、

VSB次之，AM最差；4）設(shè)備復(fù)雜度：AM最簡(jiǎn)，DSB/FM次之，

VSB較復(fù)雜，SSB最復(fù)雜。第七十頁(yè)，共76頁(yè)。特點(diǎn)與應(yīng)用

1）AM：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。主要用在中波和短波調(diào)幅廣播。2）DSB：優(yōu)點(diǎn)是功率利用率高，帶寬與AM相同。主要用于調(diào)頻立體聲中的差信號(hào)調(diào)制，彩色TV中的色差信號(hào)調(diào)制。3）SSB：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AM，而帶寬只有AM的一半；缺點(diǎn)是收發(fā)設(shè)備都復(fù)雜。常用于頻分多路復(fù)用系統(tǒng)中。4）VSB：抗噪聲性能和頻帶利用率與SSB相當(dāng)。在電視廣播等系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。5）FM：抗干擾能力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于長(zhǎng)距離高質(zhì)量的通信系統(tǒng)中。缺點(diǎn)是頻帶利用率低，存在門限效應(yīng)。第七十一頁(yè)，共76頁(yè)?！?.6頻分復(fù)用(

FDM)復(fù)用：在一條信道中同時(shí)傳輸多路信號(hào)目的：充分利