微機原理第4章

1、1 通通 信信 原原 理理 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 2 第第4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)制調(diào)制 把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊话研盘栟D(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊?種過程。種過程。 n廣義調(diào)制廣義調(diào)制 分為基帶調(diào)制和分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制帶通調(diào)制（也稱（也稱載波調(diào)載波調(diào) 制制）。在無線通信和其他大多數(shù)場合，調(diào)制一詞均）。在無線通信和其他大多數(shù)場合，調(diào)制一詞均 指指載波調(diào)制載波調(diào)制。 n載波調(diào)制載波調(diào)制 用調(diào)制信號去控制載波參數(shù)的過程，即用調(diào)制信號去控制載波參數(shù)的過程，即 使載波的某一個（或幾個）參數(shù)按照調(diào)制信號的規(guī)使載波的某一個（或幾個）參

2、數(shù)按照調(diào)制信號的規(guī) 律而變化。律而變化。 頻域上就是把基帶信號的頻域上就是把基帶信號的頻譜搬移頻譜搬移到載頻附近的過到載頻附近的過 程程 n調(diào)制信號調(diào)制信號 指來自信源的基帶信號指來自信源的基帶信號 3 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) n載波載波 未受調(diào)制的周期性振蕩信號，它可以是正弦波，未受調(diào)制的周期性振蕩信號，它可以是正弦波， 也可以是非正弦波（脈沖序列）。也可以是非正弦波（脈沖序列）。 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。它含有調(diào)制載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號。它含有調(diào)制 信號的全部特征，并適合在信道中傳輸。信號的全部特征，并適合在信道中傳輸。 n解調(diào)（檢波）解調(diào)（檢波） 調(diào)

3、制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號調(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。中的調(diào)制信號恢復(fù)出來。 為什么要進行載波調(diào)制呢？為什么要進行載波調(diào)制呢？ 4 第第4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把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號（實現(xiàn)把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號（實現(xiàn) 有效傳輸，減小天線尺寸）。有效傳輸，減小天線尺寸）。 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

4、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。（改善系統(tǒng)可實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。（改善系統(tǒng) 的抗噪聲性能）的抗噪聲性能） 調(diào)制對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有重大影響（與調(diào)調(diào)制對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有重大影響（與調(diào) 制方式有關(guān)）。制方式有關(guān)）。 5 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) n調(diào)制方式調(diào)制方式 u模擬調(diào)制模擬調(diào)制 連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制 線性調(diào)制線性調(diào)制 u數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制 非線性調(diào)制非線性調(diào)制 n常見的模擬調(diào)制常見的模擬調(diào)制 調(diào)制信號為模擬基帶信號，載波為連續(xù)正弦波。調(diào)制信號為模擬基帶信號，載波為連續(xù)正弦波。 u幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和

5、殘留邊帶幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶 調(diào)制。調(diào)制。 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。 )cos()( 0 tAtc c 本章重點本章重點：幅度調(diào)制和角度調(diào)制的原理及其抗噪聲性能。：幅度調(diào)制和角度調(diào)制的原理及其抗噪聲性能。 6 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 4.1幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 n一般原理一般原理 幅度調(diào)制幅度調(diào)制:正弦載波的幅度隨調(diào)制信號作線性變化的過程。正弦載波的幅度隨調(diào)制信號作線性變化的過程。 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

6、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，則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號幅度調(diào)制信號（已調(diào)信號）一般（已調(diào)信號）一般 可表示成可表示成 0 ( )cos c c tAt ( )( )cos mc stAm tt 調(diào)制信號調(diào)制信號已調(diào)信號已調(diào)信號 7 第第4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 l在波形上，已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的規(guī)律而正比在波形上，已調(diào)信號的幅度隨基帶信號的規(guī)律而正比 地變化；地變化； l在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域在頻譜結(jié)構(gòu)上，

7、它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域 內(nèi)的內(nèi)的簡單搬移簡單搬移(精確到常數(shù)因子精確到常數(shù)因子)。由于這種搬移是線。由于這種搬移是線 性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制線性調(diào)制。但應(yīng)注。但應(yīng)注 意，這里的意，這里的“線性線性”并不意味著已調(diào)信號與調(diào)制信號并不意味著已調(diào)信號與調(diào)制信號 之間符合線性變換關(guān)系。之間符合線性變換關(guān)系。 ( )( ) cos ()() ( )( )cos( )1/2()() ccc mccc m tM t stm ttMM 8 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 4.1.1調(diào)幅（調(diào)幅（AM）（常規(guī)雙邊帶調(diào)制）（常規(guī)雙邊帶調(diào)制） u時域表示式

8、時域表示式 式中式中 m(t) 調(diào)制信號，均值為調(diào)制信號，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頻譜頻譜：若：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 AM調(diào)制器模型調(diào)制器模型 00 ( )( )coscos( )cos AMccc stAm ttAtm tt 0 1 ( ) ()()()() 2 AMcccc SAMM 9 第第4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：由波形可以看出，當(dāng)滿足條件： |m(t)| A0 時，其包絡(luò)與調(diào)制信號波形相同， 時，其包絡(luò)與調(diào)制信號波形相同， 因此用包絡(luò)檢

9、波法很因此用包絡(luò)檢波法很容易恢復(fù)容易恢復(fù)出原出原 始始調(diào)制信號調(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 采用其他的解調(diào)方法，如同步檢波。采用其他的解調(diào)方法，如同步檢波。 10 第第4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 載頻分量載頻分量 上邊帶上邊帶 下邊帶下邊帶 三部分組成。三部分組成。 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。

10、 載頻分量 載頻分量 上邊帶 上邊帶 下邊帶下邊帶 11 第第4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：它是帶有帶寬：它是帶有載波分量載波分量的的雙邊帶雙邊帶信號，帶寬是基帶信信號，帶寬是基帶信 號帶寬號帶寬 fH 的的兩倍兩倍： p功率：當(dāng)功率：當(dāng)m(t)為確知信號時，為確知信號時， 若若 則則 式中式中Pc = A02/2 載波功率，載波功率， 邊帶功率。邊帶功率。 2 AMH Bf 222 0 ( )( ) cos AMAMc PstAm tt ( )0m t 22 0 ( ) 22 AMcS Amt PPP 2( )/2 s Pmt 12 第第4章章 模擬調(diào)

11、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。有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶量并不攜帶信息。有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶 功率）占信號總功率的比例稱為功率）占信號總功率的比例稱為調(diào)制效率調(diào)制效率： 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 2 2

12、2 0 S AM AM mtP P Amt 22 ( )/ 2 m mtA 2 2 22 22 0 0 2 m AM m mtA AA Amt 13 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 4.1.2 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A0 u頻譜頻譜： u波形波形： ( )( )cos DSBc stm tt 1 ( )()() 2 DSBcc SMM m(t) 載波 14 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) u無載頻分量，帶寬是基帶信號帶寬的倍無載頻分量，帶寬是基帶信號帶寬的倍. （BDSB=BAM=2fH） u調(diào)制效率：調(diào)制效率：100 u優(yōu)

13、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。 4.1.3 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：

14、濾波法和相移法。 15 第第4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。用邊帶濾波器，濾除不要的邊帶濾波法的原理方框圖。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：理想高通特性： 則可濾除下邊帶。則可濾除下邊帶。 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, c USB c HH 1, ( )( ) 0, c LSB c HH 16 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)

15、 pSSB信號的頻譜信號的頻譜 p上邊帶頻譜圖上邊帶頻譜圖: p特點：特點： 只有一個邊帶只有一個邊帶 ( )( ) SSBDSB SSH HSSB fB 17 第第4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)

16、；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)制及邊帶濾波調(diào)制及邊帶濾波 的方法，即先在較低的載頻上進行的方法，即先在較低的載頻上進行DSB調(diào)制，目的是調(diào)制，目的是 增大過渡帶的歸一化值，以利于濾波器的制作。再在增大過渡帶的歸一化值，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。要求的載頻上進行第二次調(diào)制。 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。 18 第第

17、4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 ( )cos mm m tAt ( )cos c c tt 11 22 ( )coscos cos()cos() DSBmmc mcmmcm stAtt AtAt 1 2 ( )cos() USBmCm stAt 11 22 coscossinsin mmcmmc AttAtt 1 2 ( )co

18、s() LSBmCm stAt 11 coscossinsin 22 mmcmmc AttAtt 兩式僅正負(fù)號不同兩式僅正負(fù)號不同 19 第第4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 11 ( )coscossinsin 22

19、 SSBmmcmmc stAttAtt cossincos mmmm ttsintt 11 ( )coscoscossin 22 SSBmmcmmc stAttAtt 20 第第4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( )是是m(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 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 ( )coscoscossin 22 SSBmmcmmc stAttAtt 11 ( )( )cos( )sin 22 SSBcc stm

20、ttm tt 的希爾伯特變換是)()(tmtm 為的傅里葉變換)( )(Mtm ( )( )sgnMMj 1,0 sgn 1,0 ( )( )/( )sgn h HMMj 21 第第4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)。 22 第第4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

21、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4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 4.1.4 殘留邊帶（殘留邊

22、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，而是逐漸切割，使其殘 留留小部分，如圖所示：小部分，如圖所示： 24 第第4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

23、濾 波法波法SBB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4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)應(yīng) 滿足的條件，我們來分析一下接收端是如何從該信號滿足的

24、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。中恢復(fù)原基帶信號的。 ( ) VSBDSB SSH 1 ()( ) 2 cc MMH 26 第第4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 VSB 2( )cos pc ststt ( ) VSBVSB stS cc cos ct ()() pVSBcVSBc SSS 27 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 將 代入 得到 式中M( + 2c)及M( - 2c)是搬移到+ 2c和 -2c處的

25、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 波器的輸出頻譜為 ()() pVSBcVSBc SSS ( ) VSBDSB SSH 1 ()( ) 2 cc MMH 1 (2)() 2 pcc SMMH 1 ( )(2)() 2 cc MMH 1 ( )( )()() 2 dcc SMHH 28 第第4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

26、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 ( )( )()() 2 dcc SMHH ()() ccH HH 常常數(shù)數(shù)， 29 第第4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)

27、 30 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) VSBVSB濾波器互補特性示意圖濾波器互補特性示意圖 31 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 4.1.5 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 濾波法線性調(diào)制的一般模型如下：濾波法線性調(diào)制的一般模型如下： 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。，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。 ( )( )cos( ) mc stm tth t 1

28、( )()( ) 2 mcc SMMH ( )( )Hh t 32 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) u移相法模型移相法模型 將上式展開，則可得到另一種形式的時域表示式，即將上式展開，則可得到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： )(cos)()(thttmts cm ( )( )cos( ) in mIcQc sts ttst st ( )( )( ) II s th tm t ( )( )cos I

29、c h th tt ( )( )( ) QQ sthtm t ( )( )sin Qc hth tt 33 第第4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)制。 ( )( )cos( ) in mIcQc sts ttst st 34 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) n4.1.6 相干解調(diào)與包絡(luò)檢波相干解調(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的已調(diào)載波嚴(yán)格同步接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波嚴(yán)格同步 （同頻同相同頻同相）

30、的本地載波（稱為）的本地載波（稱為相干載波相干載波），它與），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4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) DSBDSB系統(tǒng)的相干解調(diào)系統(tǒng)的相干解調(diào) 2 ( )( )cos 1 ( )cos(1cos 2)( ) 2 11 ( )( )cos 2 22 pmc cc c ststt m ttt m t m tm tt 經(jīng)經(jīng)LPFLPF后，后， 1 ( )( ) 2 d stm t 36 第第4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

31、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 ( ) 后的結(jié)果，故后的結(jié)果，故 上式中的上式中的sd(t)就是解調(diào)輸出，即就是解調(diào)輸出，即 ( )( )cos( ) in mIcQc sts ttst st ( )cos 111 ( )( )cos2( ) in2 222 pmc IIcQc sts tt s ts tts t st 1 ( ) 2 dI sts t 1 ( ) 2 d

32、I ststm t 37 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(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

33、信號隔去直流后即可得到原信號m(t)。 ttmAts cAM cos)()( 0 cH fRCf /1 0 ( ) d stAm t 38 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) l4.2 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 n4.2.1 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) 帶通濾波后的噪聲帶通濾波后的噪聲 mo(t) 輸出有用信號輸出有用信號 no(t) 輸出噪聲輸出噪聲 39 第第4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

34、，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)白噪聲的單邊功率譜密度為設(shè)白噪聲的單邊功率譜密度為n0，帶通濾波器是高度為，帶通濾波器是高度為 1、帶寬為、帶寬為B的理想矩形函數(shù)，則解調(diào)器的輸入噪聲功的理想矩形函數(shù)，則解調(diào)器的輸入噪聲功 率為率為 00 ( )( )cos( )sin ics n tn ttn tt 0 ( )( )cos( ) i n tV ttt 222 ( )( )( ) icsi n tn tn tN 0i Nn B 40 第第4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

35、了解調(diào)器的抗噪聲性能。顯然，輸出信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。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)采用不同解調(diào)器時的性能。便于比較同類調(diào)制系統(tǒng)采用不同解調(diào)器時的性能。 G 也反映了這種調(diào)制制度的優(yōu)劣。也反映了這種調(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： 2 oo 2 o o ( ) ( ) Smt N n t 解解調(diào)調(diào)器器輸輸出出有有用用信信號號的的平平均均功功率率 解解調(diào)調(diào)器器輸輸出出噪噪聲聲的的平平均均功功率率 00 / / ii SN G SN )( )( 2 2 tn ts

36、 N S i m i i 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 41 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 4.2.2 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 信號功率和噪聲功率。信號功率和噪聲功率。 ( ) m st LPF BPF )(tn ( ) m st )(tni )(tno o( ) m t cos ct 42 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) u解調(diào)器輸入信號解調(diào)器輸入信號 u信號帶寬（信號帶寬（BPF帶寬）帶寬

37、） u輸入信號平均功率輸入信號平均功率 u輸入噪聲平均功率輸入噪聲平均功率 u解調(diào)器輸入信噪比解調(diào)器輸入信噪比 ( )( )cos mc stm tt 2 22 1 ( )( )cos( ) 2 imc Sstm ttmt 2 0 1 ( ) 2i i mt S Nn B 2 H Bf 0i Nn B 43 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) u解調(diào)器輸出的信號功率和噪聲功率計算解調(diào)器輸出的信號功率和噪聲功率計算 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)器輸出端的有用因此，解調(diào)

38、器輸出端的有用信號功率信號功率為為 ( )( )cos mc stm tt 2 11 ( )cos( )( )cos2 22 cc m ttm tm tt o 1 ( )( ) 2 mtm t 22 oo 1 ( )( ) 4 Sm tm t 44 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 解調(diào)器輸入端的窄帶噪聲可表示為解調(diào)器輸入端的窄帶噪聲可表示為 它與相干載波相乘后，得它與相干載波相乘后，得 經(jīng)低通濾波器后，解調(diào)器最終的輸出噪聲為經(jīng)低通濾波器后，解調(diào)器最終的輸出噪聲為 故輸出故輸出噪聲功率噪聲功率為為 或?qū)懗苫驅(qū)懗?， B是帶通濾波器的帶寬是帶通濾波器的帶寬 ttnttntn cscci si

39、n)(cos)( )( tttnttnttn ccsccci cossin)(cos)(cos)( 2sin)(2cos)( 2 1 )( 2 1 ttnttntn csccc o 1 ( )( ) 2 c n tn t 22 oo 1 ( )( ) 4 c Nn tn t 2 o0 111 ( ) 444 ii NntNn B 2 H Bf 45 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) p輸出信噪比輸出信噪比 p輸入信噪比輸入信噪比 2 0 1 ( ) 2i i mt S Nn B 2 2 o o0 1 ( ) ( ) 4 1 4 i mt Smt Nn B N 46 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)

40、模擬調(diào)制系統(tǒng) u制度增益制度增益 由此可見，由此可見，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。相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。 oo / 2 / DSB ii SN G SN 47 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) uSSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 u解調(diào)器輸入信號解調(diào)器輸入信號 u信號帶寬信號帶寬 B = fH ，SSB 信號的帶通濾波器的帶寬。信號的帶通濾波器的帶寬。 u輸入噪聲功率輸入噪聲功率 N

41、i = n0 B 11 ( )( )cos( )sin 22 mcc stm ttm tt 48 第第4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 22 22 1 4 1 11 4 22 ( )( )cos( )sin ( )( ) imcc Sstm ttm tt mtmt ( ) ( )m tm t因因與與的的幅幅度度相相同同，所所以以具具有有相相同同的的平平均均功功率率，故故上上式式 2 1 ( ) 4 i Smt 2 2 00 1 ( ) ( ) 4 4 i i mt Smt Nn Bn B 49 第第4

42、章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) u解調(diào)器輸出噪聲功率解調(diào)器輸出噪聲功率 這里，這里，B = 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 oo0 111 ( )( ), 244 ci n tn tNNn B 11 ( )( )cos( )sin 22 mcc stm ttm tt o 1 ( )( ) 4 mtm t 22 oo 1 ( )( ) 16 Sm tm t 50 第第4章章

43、 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 p解調(diào)器的輸入信噪比解調(diào)器的輸入信噪比 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。均被抑制掉，故信噪比沒有改善。 2 2 o o0 0 1 ( ) ( ) 16 1 4 4 mt Smt Nn B n B oo / 1 / SSB ii SN G SN i i Smt Nn B 2 0 ( ) 4 51 第第4章章

44、 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？回答是否定的。因為，系統(tǒng)好呢？回答是否定的。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 們在們在相同相同的的輸入信號功率輸入信號功率，相同相同的的輸入噪聲功率譜輸入噪聲功率譜 密度，密度，相同相同

45、的的基帶信號帶寬條件下基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制，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。這就是說，兩者的的。這就是說，兩者的抗噪聲性能是相同抗噪聲性能是相同的。但的。但 SSB所需的傳輸帶寬僅是所需的傳輸帶寬僅是DSB的一半的一半，因此，因此SSB得得 到普遍應(yīng)用。到普遍應(yīng)用。 52 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) n4.2.4 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。 ( ) m st BPF )(tn

46、 ( ) m st )(tni )(tno o( ) m t 包絡(luò)檢波 53 第第4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 0 ( )( )cos mc stAm tt ( )( )cos( )sin iccsc n tn ttn tt 22 20 ( ) ( ) 22 im Amt Sst 2 0 ( ) ii Nntn B 22 0 0 ( ) 2 i i SAmt Nn B 54 第第4章章

47、 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 解調(diào)器輸入是信號加噪聲的混合波形，即解調(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)為輸系數(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( ) miccsc c stn tAm tn ttn tt E ttt 22 cs E tAm tn tn t 0 ( )( )( )( ) )()( )( )( 0 tntmA tn arctgt c s 55 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)

48、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，即輸入信號幅度遠大于噪聲幅度，即 可以簡化為可以簡化為 )()()( 22 0 tntntmA sc 22 0 ( )( )( )( ) cs E tAm tn tn t )()()()( 2)()( 22 0 2 0 tntntntmAtmAtE scc 2 00 12 0 0 0 0 ( )2( )( ) 2( ) ( ) 1 ( ) ( ) ( ) 1 ( ) c c c Am tAm t n t n t Am t Am t n t Am t Am t 0 ( )( ) c Am tn

49、t 1 2 (1)1,1 2 x xx 當(dāng)時 56 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 輸出信號功率為輸出信號功率為 p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 而而 制度增益為制度增益為 2 o ( )Smt 22 0o ( )( ) ci Nn tn tn B 2 0 o o ( )Smt Nn B 2 22 0 2 oo /( ) / ( ) AM ii SNmt G SN Amt 22 0 0 ( ) 2 i i SAmt Nn B 0 ( )( )( ) c E tAm tn t 57 第第4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

50、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有，這說明包絡(luò)檢波器對輸入信噪比沒有 改善，而是惡化了。改善，而是惡化了。 3. 例如：對于例如：對于100%的調(diào)制，且的調(diào)制，且m(t)是單頻正弦信號，這是單頻正弦信號，這 時時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，采用包調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比

51、時，采用包 絡(luò)檢波器解調(diào)時的性能與同步檢測時的性能幾乎一樣。絡(luò)檢波器解調(diào)時的性能與同步檢測時的性能幾乎一樣。 2 oo 22 0 /2( ) / ( ) AM ii SNmt G SN Amt 2 3 AM G 58 第第4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： 22 0 ( )( )( ) cs Am tn tn t 22 0 ( )( )( )( ) cs E tAm tn tn t )()(2)()

52、()()( 0 222 0 tmAtntntntmAtE csc )()(2)()( 0 22 tmAtntntn csc )()( )()(2 1)()( 22 022 tntn tmAtn tntn sc c sc )(cos )( )( 2 1)( 0 t tR tmA tR 22 ( )( )( ) cs R tn tn t ( ) ( ) ( ) s c n t tarctg n t 59 第第4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

53、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。 )()( 0 tmAtR )(cos )( )( 1)(t tR tmA tR )(cos )( )( 2 1)()( 0 t tR tmA tRtE ）時1( 2 1)1 ( 2 1 x x x ( ) ( )cos ( )R tAm tt 60 第第4章章 模擬

54、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

55、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。 61 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 4.3 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頻率調(diào)制簡稱調(diào)頻頻率調(diào)制簡稱調(diào)頻(FM)：載波頻率隨調(diào)制信號變化：載波頻率隨調(diào)制信號變化 u相位調(diào)制簡稱調(diào)相相位調(diào)制簡稱調(diào)相(PM)：載波相位隨調(diào)制信號變化：載波相位隨調(diào)制信號變化 u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

56、的變化都表現(xiàn)為載波瞬時相位的變化。相位的變化都表現(xiàn)為載波瞬時相位的變化。 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。較高的抗噪聲性能。 62 第第4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 4.3.1 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

57、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 載波的恒定振幅；載波的恒定振幅； ct + (t) (t) 信號的瞬時相位；信號的瞬時相位； (t) 瞬時相位偏移（相對于瞬時相位偏移（相對于 ct）。）。 pd ct + (t)/dt = c+ d (t)/dt = (t) 稱為稱為瞬時角頻率瞬時角頻率 pd (t)/dt 稱為瞬時角頻偏（相對于載頻稱為瞬時角頻偏（相對于載頻 c ）。）。 ( )cos( ) mc stAtt 63 第第4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)制信號作線性變化， 即即

58、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 ( )( ) p tK m t ( )cos( ) PMcp stAtK m t ( )cos( ) mc stAtt 64 第第4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

59、為 將其代入一般表達式將其代入一般表達式 得到得到FM信號表達式信號表達式 ( ) ( ) f dt K m t dt ( )( ) f tKmd ( )cos( ) FMcf stAtKmd ( )cos( ) mc stAtt ( )( ) FMcf tK m t 65 第第4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

60、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)(tmKtAts pcPM ( )cos( ) FMcf stAtKmd 66 第第4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)，表示最大的相位偏移。調(diào)相指數(shù)，表示最大的相位偏移。 ( )coscos2 mmmm m tAtAf t )(cos)(tmKtAts pcPM PM