第5章通信原理

1、1 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)制調(diào)制 把信號轉換成適合在信道中傳輸?shù)男伟研盘栟D換成適合在信道中傳輸?shù)男?式的一種過程。式的一種過程。 n廣義調(diào)制廣義調(diào)制 分為分為基帶調(diào)制基帶調(diào)制和和帶通調(diào)制帶通調(diào)制（也稱（也稱 載波調(diào)制載波調(diào)制）。 n狹義調(diào)制狹義調(diào)制 僅指帶通調(diào)制。在無線通信和其僅指帶通調(diào)制。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。他大多數(shù)場合，調(diào)制一詞均指載波調(diào)制。 3 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 指來自信源的基帶信號指來自信源的基帶信號 n

2、載波調(diào)制載波調(diào)制 用調(diào)制信號去控制載波的參數(shù)的用調(diào)制信號去控制載波的參數(shù)的 過程過程。 n載波載波 未受調(diào)制的周期性振蕩信號，它可以未受調(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。是正弦波，也可以是非正弦波。 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)制信號恢復出來。已調(diào)信號中的調(diào)制信號恢復出來。 4 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

3、載頻處，把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處， 以實現(xiàn)信道的多路復用，提高信道利用率。以實現(xiàn)信道的多路復用，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。力，還可實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。 5 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) n調(diào)制方式調(diào)制方式 u模擬調(diào)制模擬調(diào)制 u數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(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、單邊帶和殘留邊幅度調(diào)制：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊 帶帶 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 6 常見的調(diào)制方式 調(diào)調(diào) 制制

4、方方 式式 用途用途 載載 波波 調(diào)調(diào) 制制 線性線性 調(diào)制調(diào)制 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM廣播廣播 抑制載波雙邊帶調(diào)抑制載波雙邊帶調(diào) 幅幅 DSB 立體聲廣播立體聲廣播 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅SSB 載波通信、無線電話載波通信、無線電話 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅VSB 電視廣播、電視廣播、 傳真?zhèn)髡?非線性非線性 調(diào)制調(diào)制 頻率調(diào)制頻率調(diào)制FM 微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播 相位調(diào)制相位調(diào)制PM 中間調(diào)制方式中間調(diào)制方式 7 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：

5、正弦型載波為設：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 ( )cos c c tAt ( )( )cos mc stAm tt 8 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 設調(diào)制信號設調(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由以上表示式可見，在波形上，已調(diào)信號的幅度隨基帶

6、由以上表示式可見，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；在頻譜結構上，它的頻譜完信號的規(guī)律而正比地變化；在頻譜結構上，它的頻譜完 全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移全是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移(精確到常數(shù)因精確到常數(shù)因 子子)。由于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制通常又。由于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制通常又 稱為稱為線性調(diào)制線性調(diào)制。但應注意，這里的。但應注意，這里的“線性線性”并不意味著并不意味著 已調(diào)信號與調(diào)制信號之間符合線性變換關系。事實上，已調(diào)信號與調(diào)制信號之間符合線性變換關系。事實上， 任何調(diào)制過程都是一種非線性的變換過程。任何調(diào)制過程都是一種非線性的變

7、換過程。 ( )() 2 mcc A SMM 9 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，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：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 若若m(t)可以是確知信號，也可為隨機信號?？梢允谴_知信號，也可為隨機信號。 u調(diào)制器模型調(diào)制器模型 00 ( )( )coscos( )cos AMccc stAm ttAtm tt 0 1 ( ) ()()()() 2 AMcccc SAMM 10

8、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，當滿足條件：由波形可以看出，當滿足條件： |m(t)| A0 時，其包絡與調(diào)制信號波形相同， 時，其包絡與調(diào)制信號波形相同， 因此用包絡檢波法很容易恢復出原因此用包絡檢波法很容易恢復出原 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 包絡檢波將發(fā)生失真。但是，可以包絡檢波將發(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。 11 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

9、 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上邊帶的頻譜結構與原調(diào)制上邊帶的頻譜結構與原調(diào)制 信號的頻譜結構相同，下邊信號的頻譜結構相同，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 12 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：它是帶有載波分量的雙邊帶信號，帶寬是基帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號，帶寬是基 帶信號帶寬帶信號帶寬 fH 的兩倍：的兩倍： p功率：功率： 當當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

10、率。邊帶功率。 HAM fB2 222 0 22222 00 ( )( ) cos cos( )cos2( )cos AMAMc ccc PstAm tt Atm ttA m tt 0)(tm ScAM PP tmA P 2 )( 2 22 0 2/ )( 2 tmP s 13 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功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，載波分量并率兩部分。只有邊帶功率才與調(diào)制信號有關，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功率）不攜帶信息。有用

11、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調(diào)制效率：占信號總功率的比例稱為調(diào)制效率： 當當m(t) = Am cos mt時，時， 代入上式，得到代入上式，得到 當當|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 22 0 S AM AM mtP P Amt 22 ( )/2 m mtA 2 2 22 22 0 0 2 m AM m mtA AA Amt 14 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：無直流分量時域表示式：無直流分量A0 u頻譜：無載頻

12、分量頻譜：無載頻分量 u曲線：曲線： ttmts cDSB cos)()( )()( 2 1 )( ccDSB MMS 15 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 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：不能用包絡檢波，需用相干檢波，較復雜。缺點：不能用包絡檢波，需用相干檢波，較復雜。 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 號頻譜號頻譜M( )的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一 個邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功

13、率，還可節(jié)省一半個邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半 傳輸頻帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。傳輸頻帶，這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。 16 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，濾除不要的用邊帶濾波器，濾除不要的 邊帶邊帶: 圖中，圖中，H( )為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)，若它具有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：如下理想高通特性： 則可濾除下邊帶。則可濾除下邊帶。 若具有如下理想低通特

14、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 17 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: ( )( ) SSBDSB SSH 18 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) p濾波法的技術難點濾波法的技術難點 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 19 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 設單頻調(diào)制

15、信號為設單頻調(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 tAtm mm cos)( ttc c cos)( tAtA ttAts mcmmcm cmmDSB )cos( 2 1 )cos( 2 1 coscos)( 1 ( )cos() 2 USBmCm stAt 11 coscossinsin 22 mmcmmc AtAt 1 ( )cos() 2 LSBmCm stAt 11 coscossinsin 22 mmcmmc AttAtt 兩式僅正負號不同兩式僅正負號不同 20 第第5章章

16、 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的結果。把這一相移過程稱為希爾伯特變換，的結果。把這一相移過程稱為希爾伯特變換， 記為記為“ ”，則有，則有 這樣，上式可以改寫為這樣，上式可以改寫為 ttAttAts cmmcmmSSB sinsin 2 1 coscos 2 1 )( tAtA mmmm sinso c 11 ( )coscoscossin 22 SSBmmcmmc s

17、tAttAtt 21 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( )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)，可以看作是希爾伯特濾波器傳遞函數(shù)， 即即 11 ( )coscoscossin 22 SSBmmcmmc stAttAtt ttmttmts ccSSB sin)( 2 1 cos)( 2 1 )( 的希爾伯特變換是)()(tmtm sgn)()( jMM 1,0 sgn 1,0 sgn)(/ )( )(jMMH h 22 第第5章章

18、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)絡難用硬件實現(xiàn)。缺點：寬帶相移網(wǎng)絡難用硬件實現(xiàn)。 ttmttmts ccSSB sin)( 2 1 cos)( 2 1 )( 23 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 包絡檢波，因為包絡檢波，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， 它的包絡不能直接反映調(diào)制信號的變化，所以仍它的包絡不能直接反映調(diào)

19、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要復雜，但要復雜，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。 24 25 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之間的一種折之間

20、的一種折 中方式，它既克服了中方式，它既克服了DSB信號占用頻帶寬的缺點，信號占用頻帶寬的缺點， 又解決了又解決了SSB信號實現(xiàn)中的困難。在這種調(diào)制方式中，信號實現(xiàn)中的困難。在這種調(diào)制方式中， 不像不像SSB那樣完全抑制那樣完全抑制DSB信號的一個邊帶，而是逐信號的一個邊帶，而是逐 漸切割，使其殘留漸切割，使其殘留小部分，如下圖所示：小部分，如下圖所示： 26 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按殘留邊帶調(diào)制的要不過，這時圖

21、中濾波器的特性應按殘留邊帶調(diào)制的要 求來進行設計，而不再要求十分陡峭的截止特性，因而求來進行設計，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。 27 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( )應滿應滿 足的條件，我們來分析一下接收端是如何從該信號中恢復足的條件，我們來分析一下接收端是如何從該信號中恢復 原基帶信號的。原基帶信號的。 ( ) VSBDS

22、B SSH 1 ()( ) 2 cc MMH 28 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)對應的頻譜為對應的頻譜為 VSB 2( )cos pc ststt ( ) VSBVSB stS cc cos ct ()() pVSBcVSBc SSS 29 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處處 的頻譜，它們可以由解調(diào)器中的低通濾波器濾除。的頻譜，它們可以由解調(diào)

23、器中的低通濾波器濾除。 于是，低通濾波器的輸出頻譜為于是，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 30 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調(diào)顯然，為了保證相干解調(diào)的輸出無失真地恢復調(diào) 制信號制信號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

24、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 處必須具有處必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)時才相干解調(diào)時才 能無失真地從殘留邊帶信號中恢復所需的調(diào)制信號。能無失真地從殘留邊帶信號中恢復所需的調(diào)制信號。 1 ( )( )()() 2 dcc SMHH ()() ccH HH常數(shù)， 31 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) ()() ccH HH常數(shù)， 32 c O c HVSB() HVSB(

25、c) c O c HVSB( c) HVSB( c) HVSB( c) O O c c (a) (b) (c) (d) 33 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 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) ()() ccH HH常數(shù)， 34 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)的討論基礎上，可以歸納出濾波法線性在前幾節(jié)的討論基礎上，可以歸納出濾波法線性 調(diào)制的一般模型如下：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

26、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， 只要適當選擇只要適當選擇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)()(thttmts cm )()( 2 1 )(HMMS ccm )()(thH 35 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 1, ( )( ) 0, c USB c HH 1, ( )( ) 0, c LSB c HH ()() ccH HH常數(shù)， 36 第第5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 37 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)與包絡檢波相干解

27、調(diào)與包絡檢波 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：為了無失真地恢復原基帶信號，相干解調(diào)器原理：為了無失真地恢復原基帶信號， 接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波嚴格同步接收端必須提供一個與接收的已調(diào)載波嚴格同步 （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。 38 設解調(diào)器輸入信號為設解調(diào)器輸入信號為 ttmtmtm c 2cos)( 2 1 )( 2 1

28、 tcos)( c 2 )( 2 1 )( 0 tmtm ttmts cm cos)()( 與相干載波與相干載波cosct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 39 2sin)(2cos)()( 4 1 cos)( ttmttmtmtts cccSSB ttmttmts ccm sin)( 2 1 cos)( 2 1 )( 40 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) u包絡檢波包絡檢波 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包絡檢波器結構：包絡檢波器結構： 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

29、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 設輸入信號是設輸入信號是 選擇選擇RC滿足如下關系滿足如下關系 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），二極管處于受控的開關），二極管處于受控的開關 狀態(tài)，檢波器的輸出為狀態(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)。 ttmAts cAM cos)()( 0 cH fRCf /1 0 ( ) d stAm t 41 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

30、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 m(t) 輸出有用信號輸出有用信號 no(t) 輸出噪聲輸出噪聲 42 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 設白噪聲的單邊功率譜密度為設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

31、矩形函數(shù)，則解調(diào)器的輸入噪聲功 率為率為 ttnttntn sci00 sin)(cos)()( )(cos)()( 0 tttVtni isci Ntntntn)()()( 222 BnNi 0 43 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)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

32、。 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 ( ) ( ) Sm t N n 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 ii NS NS G / / 00 )( )( 2 2 tn ts 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 44 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)，所以可以分別計算解調(diào)器輸出的信號 功率和噪聲功率

33、。功率和噪聲功率。 ( ) m s t LPF BPF )(tn ( ) m s t )(tni )(tno o( ) m t cos ct 45 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 設解調(diào)器輸入信號為設解調(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 ttmts cm cos)()( ttmtmttm cc 2cos)( 2 1 )( 2 1 cos)( 2 o 1 ( )( ) 2 m tm t 22 oo 1 (

34、)( ) 4 Sm tm t 46 第第5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 故輸出噪聲功率為故輸出噪聲功率為 或寫成或寫成 ttnttntn cscci sin)(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

35、 Nn tn t 2 o0 111 ( ) 444 ii Nn tNn B 47 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) u信號功率計算信號功率計算 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 )( 2 1 cos)()( 2 2 2 tmttmtsS cmi Bn tm N S i i 0 2 )( 2 1 2 2 o o0 1 ( ) ( ) 4 1 4 i m t Sm t Nn B N 48 第第5章章 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

36、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 / DSB ii SN G SN 49 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) nSSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 u噪聲功率噪聲功率 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信號功率信號功率 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

37、出信號平均功率因此，輸出信號平均功率 o0 11 44 i NNn B ttmttmts ccm sin)( 2 1 cos)( 2 1 )( o 1 ( )( ) 4 mtm t 22 oo 1 ( )( ) 16 Sm tm t 50 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 )( 2 1 )( 2 1 4 1 sin)(cos)( 4 1 )( 22 22 tmtm ttmttmtsS ccmi ( ) ( )m tm t因與的幅度相同，所以具有相同的平均功率，故上式 )( 4 1

38、2 tmSi Bn tm Bn tm N S i i 0 2 0 2 4 )( )( 4 1 51 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，信號和噪聲中的正式，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。交分量均被抑制掉，故信噪比沒有改善。 2 2 o o0 0 1 ( ) ( ) 16 1 4 4 m t Sm t Nn B n B oo / 1 / SSB ii SN

39、 G SN 52 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)的抗噪系統(tǒng)的抗噪 聲性能比聲性能比SSB系統(tǒng)好呢？回答是否定的。因為，兩者系統(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，在相同的噪聲功率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，所以兩者的輸譜密度條件下，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。出信噪比是在不同條件下得到的。如果我們在相同的如果我們在相同的 輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的輸入信號功率，

40、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，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。這就是說，兩這就是說，兩 者的抗噪聲性能是相同的。但者的抗噪聲性能是相同的。但SSB所需的傳輸帶寬僅所需的傳輸帶寬僅 是是DSB的一半，因此的一半，因此SSB得到普遍應用。得到普遍應用。 53 2 o 1 ( ) 4 Sm t BnNi 0 o0 1 4 Nn B )( 2 1 2 tmSi Bn tm N S i i 0 2 )( 2 1 2 2 o o0 1 ( ) ( ) 4 1 4 i m t

41、 Sm t Nn B N B =2 fH B = fH o0 1 4 Nn B 2 o 1 ( ) 16 Smt )( 4 1 2 tmSi 0B nNi 4 )( )( 4 1 0 2 0 2 Bn tm Bn tm N S i i 2 2 o o0 0 1 ( ) ( ) 16 1 4 4 mt Smt Nn B n B 54 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包絡檢波的性能包絡檢波的性能 u包絡檢波器分析模型包絡檢波器分析模型 檢波輸出電壓正比于輸入信號的包絡變化。檢波輸出電壓正比于輸入信號的包絡變化。 ( ) m st BPF )(tn ( ) m st )(tn

42、i )(tno o( ) m t 包絡檢波 55 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 設解調(diào)器輸入信號為設解調(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 ttmAts cm cos)()( 0 ttnttntn cscci sin)(cos)()( 2 )( 2 )( 2 2 02 tmA tsS mi BntnN ii0 2 )( Bn tmA N S i i 0 2 2 0 2 )( 56 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) u包絡計算包絡計算 由

43、于解調(diào)器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。當包絡檢波器的傳輸便是所求的合成包絡。當包絡檢波器的傳輸 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( ) miccsc c stn tAm tn ttn tt E ttt 22 0 ( )( )( )( ) cs E tAm tn tn t )()( )( )( 0 tntmA tn arctgt c s 57 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

44、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 因而式因而式 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 t 1 2 (1)1,1

45、 2 x xx 當時 58 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率。輸出信號功率為而可分別計算它們的功率。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 2 o ( )Sm t 22 o0 ( )( ) ci Nn tn tn B 2 o o0 ( )Sm t Nn B 2 oo 22 0 /2( ) / ( ) AM ii SNm t G SN Am t Bn tmA N S i i 0 2 2 0 2 )( 59 第第5章章 模擬

46、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，這說明包絡檢波器對輸入信噪比沒有，這說明包絡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，得到的調(diào)信號時，得到的調(diào) 制制度增益與上式給出的結果相同。制制度增益與上式給出的結果相同。 5. 由此可見，對于由此可

47、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)，在大信噪比時，采用包 絡檢波器解調(diào)時的性能與同步檢測器時的性能幾乎一樣。絡檢波器解調(diào)時的性能與同步檢測器時的性能幾乎一樣。 2 oo 22 0 /2( ) / ( ) AM ii SNm t G SN Am t 3 2 AM G 60 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 包絡包絡 變成變成 其中其中R(t) 和和 (t) 代表噪聲的包絡及相位：代表噪聲的包絡及相位： 22 0 ( )( )( ) cs Am tn tn t 22 0 ( )

48、( )( )( ) cs E tAm tn tn t )()(2)()()()( 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 tntntR sc )( )( )( tn tn arctgt c s 61 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

49、用信號中沒有單獨的信號項，有用信號m(t)被噪聲被噪聲 擾亂，只能看作是噪聲。擾亂，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，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)器的而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門限效門限效 應應。開始出現(xiàn)門限效應的輸入信噪比稱為。開始出現(xiàn)門限效應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)()(t

50、tmAtR 62 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. 門限效應是由包絡檢波器的非線性解調(diào)作用引起門限效應是由包絡檢波器的非線性解調(diào)作用引起 的。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。原因是信號與噪聲可分別進行解調(diào)，在門限效應。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。解調(diào)器輸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信號包絡檢波器的性能信號包絡檢波器的性能 幾乎與相干解調(diào)法相同。但當輸入信噪比低于門限幾乎與相干解調(diào)法相同。但當輸入信噪比低于門限

51、 值時，將會出現(xiàn)門限效應，這時解調(diào)器的輸出信噪值時，將會出現(xiàn)門限效應，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。比將急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。 63 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

52、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)制技術相比，角度調(diào)制最突出的優(yōu)勢是其與幅度調(diào)制技術相比，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。 64 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，

53、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。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 稱為瞬時頻偏。稱為瞬時頻偏。 )(cos)(ttAts cm 65 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，即：瞬時相位偏移隨調(diào)制信號作線性變化，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。

54、 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 )()(tmKt p )(cos)(tmKtAts pcPM )(cos)(ttAts cm 66 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，即：瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化，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般表達式 得到得到FM信號表達式信號表達式 )( )( tmK dt td f ( )( ) f tKmd ( )cos( ) FMcf stAtKmd

55、 )(cos)(ttAts cm 67 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) 線性變化，線性變化，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如果預先不知道調(diào)制信號如果預先不知道調(diào)制信號m(t)的具體形式，則無法的具體形式，則無法 判斷已調(diào)信號是調(diào)相信號還是調(diào)頻信號。判斷已調(diào)信號是調(diào)相信號還是調(diào)頻信號。 )(cos)(tmKtAts pcPM ( )cos( ) FMcf stAtKmd 68 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

56、音調(diào)制FM與與PM 設調(diào)制信號為單一頻率的正弦波，即設調(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( ) coscos cpmm stAtK Atcoss cpm Atm cot 69 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)制時，將 代入代入 得到得到FM信號的表達式信號的表達式 調(diào)

57、頻指數(shù)，表示最大的相位偏移調(diào)頻指數(shù)，表示最大的相位偏移 最大角頻偏最大角頻偏 最大頻偏。最大頻偏。 ( )coscos2 mmmm m tAtAf t FM( ) coscos cfmm stAtK Ad ( )cos( ) FMcf stAtKmd cosn cfm Atm sit fm f mmm K A f m f fm K A fm fmf 70 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 71 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之間的關系之間的關系 p由于頻率和相位

58、之間存在微分與積分的關系，所以由于頻率和相位之間存在微分與積分的關系，所以 FM與與PM之間是可以相互轉換的。之間是可以相互轉換的。 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)是調(diào)相波，這種方式叫間接調(diào)相；同樣，如果將調(diào) 制信號先積分，而后進行調(diào)相，則得到的是調(diào)頻波，制信號先積分，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。這種方式叫間接調(diào)頻。 )(cos)(tmKtAts pcPM ( )cos( ) FMcf stAtKmd 72 第第5章章 模擬調(diào)制

59、系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) p方框圖方框圖 （a a）直接調(diào)頻）直接調(diào)頻 （b b）間接調(diào)頻）間接調(diào)頻 (c) (c) 直接調(diào)相直接調(diào)相 (d) (d) 間接調(diào)相間接調(diào)相 73 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 . 0 6 )( dmK f 74 第第5章章 模擬調(diào)制系統(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 當滿足窄帶調(diào)

60、頻條件時，當滿足窄帶調(diào)頻條件時， 故上式可簡化為故上式可簡化為 ( )cos( ) t FMcf stAtKmd coscos( )sinsin( ) tt cfcf AtKmdAtKmd 1 t f dmK)( cos( )1 sin( )( ) t f tt ff Kmd KmdKmd ( )os( )sin t NBFMcfc stActAKmdt 75 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 )()( ccc ccc jt t Mtm j M dttm )( )( （設（設m(t