通信原理第四章 模擬調(diào)制系統(tǒng).

1、引言引言 幅度調(diào)制的原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制的原理及抗噪聲性能非線性調(diào)制（角調(diào)制）的原理及抗噪聲性能非線性調(diào)制（角調(diào)制）的原理及抗噪聲性能各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較頻分復(fù)用頻分復(fù)用( (FDM)FDM)復(fù)合調(diào)制及多級(jí)調(diào)制的概念復(fù)合調(diào)制及多級(jí)調(diào)制的概念 調(diào)制，調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）控制載波參數(shù)的過程。 解調(diào)：接收端從被改變參數(shù)的載波中恢復(fù)基帶信號(hào)的過程。 調(diào)制信號(hào)：待發(fā)送的基帶信號(hào)。 已調(diào)信號(hào)：調(diào)制完成后的信號(hào)。第一節(jié)第一節(jié) 引言引言 由消息變換過來的原始信號(hào)具有頻率較低的頻譜分量，這種信號(hào)大多不適宜直接傳輸，在發(fā)送端必須先經(jīng)過調(diào)制才便于信道傳輸，而在接收端要進(jìn)行解調(diào)。一、調(diào)制的

2、定義按照載波不同可分為：正弦波調(diào)制、脈沖串調(diào)制按調(diào)制信號(hào)不同調(diào)制可分為模擬（連續(xù)）調(diào)制模擬（連續(xù)）調(diào)制和數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制模擬調(diào)制中，調(diào)制信號(hào)的取值是連續(xù)的。數(shù)字調(diào)制中，調(diào)制信號(hào)的取值為離散的。1、將基帶信號(hào)頻譜搬移到載頻附近，便于發(fā)送接收；2、實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用，即在一個(gè)信道中同時(shí)傳輸多路信息信號(hào)。3、利用信號(hào)帶寬和信噪比的互換性，提高系統(tǒng)的抗干擾性。第一節(jié)第一節(jié) 引言引言 二、調(diào)制的作用三、調(diào)制的分類一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制：正弦載波的幅度隨調(diào)制信號(hào)變化的過程。:正弦載波)cos()()(0twtAmtscm調(diào)幅信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式：m(

3、t) ：基帶調(diào)制信號(hào)。0( )cos()cs tAw t調(diào)幅信號(hào)的頻域表達(dá)式：)()(2)()(ccmmwwMwwMAtsFwSm(t)M() cosct h(t)m(t)sm(t)線性調(diào)制器的一般模型：)()()( 5 . 0)(wHwwMwwMwSccm一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能( ) ( ) cos( )mcstm tth t1、 雙邊帶（DSB）信號(hào)如果輸入基帶信號(hào)沒有直流分量，且h(t)是理想帶通濾波器，則得到的輸出信號(hào)便是無載波分量的雙邊帶調(diào)制信號(hào)，或稱雙邊帶抑制載波（ DSBSC）調(diào)制信號(hào)，簡稱DSB信號(hào)。twtmtscmco

4、s）（）（一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能( )0.5()()mccSwM wwM ww若基帶信號(hào)m(t)包含直流分量，即：m(t)=m0+m (t)當(dāng)滿足m0|m(t)|max，且假設(shè)h(t)是理想帶通濾波器的沖激響應(yīng)，則得到的輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)，或稱AM信號(hào)。00coscoscoscosmccccs tmtwtm m twtmwt m twt（）（）（）（）012mccccS wmw ww wM w wM w w（）（）（）（） （）2 、調(diào)幅（AM）信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能DS

5、B信號(hào)包含有兩個(gè)邊帶，即上、下邊帶。由于這兩個(gè)邊帶包含的信息相同，因而，從信息傳輸?shù)慕嵌葋砜紤]，傳輸一個(gè)邊帶就夠了。這種只傳輸一個(gè)邊帶的通信方式稱為單邊帶通信。）（）（）（）（wHWWMWWMwSCCSSB213、單邊帶(SSB) 信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能H ()10ccH ()0cc1(a)(b)M()HHSM()ccOO 上邊帶 下邊帶 下邊帶 上邊帶ccO上邊帶頻譜Occ下邊帶頻譜圖 4 - 4SSB信號(hào)的頻譜圖 4 3 形成SSB信號(hào)的濾波特性第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能sgnsgn21）（）

6、（）（ccwwwwwH11cos4211sgnsgnsin42ccccccccM wwM wwm tw tM wwwwM wwwwm tw t（）（）（）（） （） （） （）（） （）3、 單邊帶（SSB）信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能1211 sgnsgn22141sgnsgn4SSBCCCCccccccccSwM WWM WWH wM WWM WWwwwwM wwM wwM wwwwM wwww（ ）（）（）（ ）（）（）（）（）（）（）（） （）（） （）（）（）（）（twtmtwtmtsccmsin21cos21上邊帶SSB信號(hào)的

7、時(shí)域表示為）（）（）（）（twtmtwtmtsccmsin21cos21則下邊帶SSB信號(hào)的時(shí)域表示為3、 單邊帶（SSB）信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能殘留邊帶調(diào)制是介于SSB與DSB之間的一種調(diào)制方式， 它既克服了DSB信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了SSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)上的難題。在VSB中，不是完全抑制一個(gè)邊帶（如同SSB中那樣），而是逐漸切割，使其殘留一小部分。H（w）是所需的殘留邊帶濾波器的傳輸特性。）（）（）（）（wHwwMwwMwSccm214、 殘留邊帶（VSB）信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原

8、理及抗噪聲性能）（tsmLPFLPF）（ts）（tm同步解調(diào)組成框圖4、 殘留邊帶（VSB）信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能HwHw）（wH01由卷積定理，乘積信號(hào)的頻譜為：)()(21wSwSm( )cos( ) ()()cccs twtS ww ww w 同步載波，其頻譜11()()()()22mmcmcSwS wSwwSww4、 殘留邊帶（VSB）信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能12122122mccmcccmcccSwM wwM wwH wSwwM wwM w H wwSwwM wM

9、 wwH ww由（ ）（）（）（ ），得（）（）（ ）（）（）（ ）（）（）11()()()()221242mmcmcccccSwS wSwwSwwMwwMwH wwMwMwwH ww（）（ ） （）（ ）（） （）低通濾波后的頻譜：41)(）（）（）（ccOwwHwwHwMwS為準(zhǔn)確得到M（w），上式應(yīng)滿足cwwHwwHcc）（）（cwwHwwHcc）（）（0HHwwM www由于時(shí)有 （ ），故只需時(shí)滿足：4、 殘留邊帶（VSB）信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能cOcHVSB()HVSB(c)cOcHVSB(c)HVSB(c) HVSB(

10、c)OOcc(a)(b)(c)(d)殘留邊帶濾波器的幾何解釋4、 殘留邊帶（VSB）信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能cwwHwwHcc）（）（將H()進(jìn)行c的頻移，分別得到H(-c)和H(+c)，將兩者相加，其結(jié)果在|H范圍內(nèi)應(yīng)為常數(shù)，為了滿足這一要求，必須使H(-c)和H(+c)在=0處具有互補(bǔ)對(duì)稱的對(duì)稱特性。4、 殘留邊帶（VSB）信號(hào)一、幅度調(diào)制的原理第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能 重要概念重要概念：只要?dú)埩暨厧V波器的特性H()在c處具有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）特性，那么，采用相干解調(diào)法解調(diào)殘留邊帶信號(hào)就能夠

11、準(zhǔn)確地恢復(fù)所需的基帶信號(hào)。 以殘留上邊帶的濾波器為例， 如上頁圖，這個(gè)低通濾波器將使上邊帶小部分殘留，而使下邊帶絕大部分通過。 通信系統(tǒng)把信道加性噪聲中的起伏噪聲作為研究對(duì)象。而起伏噪聲又可視為高斯白噪聲。因此，本節(jié)將要研究的問題是信道存在加性高斯白噪聲時(shí)，各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。 由于加性噪聲只對(duì)已調(diào)信號(hào)的接收產(chǎn)生影響， 因而調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能可以用解調(diào)器的抗噪聲性能來衡量。衡量的指標(biāo)通常用“信噪比”來度量。 信噪比：）（噪聲平均功率信號(hào)平均功率NS二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能帶通濾波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t

12、)解調(diào)器mo(t)no(t)分析解調(diào)器性能模型加性高斯白噪聲（均值為零）已調(diào)信號(hào) 帶通濾波器濾除已調(diào)信號(hào)頻帶以外的噪聲，已調(diào)信號(hào)經(jīng)過它沒變化，但加性高斯白噪聲經(jīng)過它后變?yōu)檎瓗Ц咚乖肼暋?二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能窄帶高斯噪聲：)(cos)(sin)(cos)()(ttwtVtwtntwtntnccscci)()()(222tntntnscinsncni由第二章知噪聲平均功率： 20( )iiNn tn B解調(diào)器輸入端的噪聲功率：二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能 為了便于衡量

13、同類調(diào)制系統(tǒng)不同解調(diào)器對(duì)輸入信噪比的影響，還可用輸出信噪比和輸入信噪比的比值G來表示，即信噪比增信噪比增益（調(diào)制制度增益）。益（調(diào)制制度增益）。 iiNSNSG/00顯然，顯然，G越大，表明解調(diào)器的抗噪聲性能越好。越大，表明解調(diào)器的抗噪聲性能越好。 )()(22tntmNSooOO解調(diào)器輸出信噪比：二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能1、DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能帶通濾波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t)mo(t)no(t)低通濾波器cosct線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能分析模型twtmtscmcos)()(二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二

14、節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能)(5.0cos)()(222tmtwtmtsScmi解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率：)(5 . 0)(tmtmo解調(diào)器輸出端信號(hào)：)(41)(21)(222tmtmtmSoo解調(diào)器輸出端信號(hào)功率：二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能1、DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能coscossincos11cos2sin222icccscccccscnw tnw tnw tw tnnw tnw t相乘器輸出噪聲：)(21)(0tntnc解調(diào)器最終輸噪聲：iicooNtntntnN41)(41)(41)(222解調(diào)

15、器輸出噪聲功率：二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能1、DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能BntmNSoii)(212解調(diào)器輸入端信噪比BntmNtmNSoioo)(41)(4122解調(diào)器輸出端信噪比二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能1、DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能2iiooNSNSG調(diào)制系統(tǒng)的制度增益DSB信號(hào)的解調(diào)器使信噪比改善一倍。這是因?yàn)椴捎猛浇庹{(diào)，使輸入噪聲中的一個(gè)正交分量ns(t)被消除的緣故。 SSBSSB解調(diào)器仍同解調(diào)器仍同DSBDSB解調(diào)器，不同的是帶通濾波器的帶寬是解調(diào)器，不同的是帶通

16、濾波器的帶寬是雙邊的一半。雙邊的一半。二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能2、SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能帶通濾波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t)mo(t)no(t)低通濾波器cosctBnNNoiO4141SSB解調(diào)器的輸出噪聲與輸入噪聲的功率：twtmtwtmtsccmsin)(21cos)(21)(SSB信號(hào)的表示式（“-”上邊帶 ；“+”下邊帶）： 以上邊帶為例計(jì)算單邊帶解調(diào)器的輸入及輸出信號(hào)功率，解調(diào)器的輸入信號(hào)功率 iS二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能2、SSB調(diào)制系統(tǒng)的

17、性能2222221( ) ( )cos( )sin41 ( )cos ( )sin2 ( )( )cossin4( ) ( )1( )( )sin2884imcccccccSstm tw tm tw tm tw tm tw tm t m tw tw tm tm tm t m tw t02sin)()(1lim2sin)()(22tdtwtmtmTtwtmtmcTTTc由于 隨時(shí)間的變化，相對(duì) 為載頻的載波變化的十分緩慢所以有)()(tmtmcw2二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能2、SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能8)(8)(22tmtmSi所以，8

18、)(8)(22tmtm由于m(t) 與m(t)，兩者具有相同的平均功率)(412tmSi所以，2211( )( )416oSm tmt輸出信號(hào)平均功率二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能2、SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能BntmBntmNSooii4)()(4122單邊帶解調(diào)器的輸入信噪比為BntmBntmNSoooo4)(41)(16122輸出信噪比為1iiooNSNSG調(diào)制制度增益為二、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能2、SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能討討 論：論：（1）SSB系統(tǒng)中， 。信噪比沒有改善

19、。（2） 從表面上看， ， ，但不能說雙邊帶系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于單邊帶一倍。 實(shí)際上，由于雙邊帶系統(tǒng)的帶寬是單邊的2倍，故解調(diào)器輸入噪聲功率的是單邊帶的2倍，輸出噪聲功率也是單邊帶的2倍。雙邊帶和單邊的抗噪性能是相同的。 1G1SSBG2DSBG二、線性調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能2、SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能AM信號(hào)可采用同步檢測和包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)。相干解調(diào)時(shí)AM系統(tǒng)的性能分析方法與前面雙邊帶（或單邊帶）的相同。實(shí)際中，AM信號(hào)常用簡單的包絡(luò)檢波法解調(diào)。帶通濾波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t)包絡(luò)檢波器mo(t)no(t) Am包絡(luò)檢波的

20、抗噪聲性能分析模型二、線性調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能3、AM系統(tǒng)的性能其中，A為載波幅度，m(t)為調(diào)制信號(hào)。這里仍假設(shè)m(t)的均值為0， 且A|m(t)|max。 輸入噪聲為twtntwtntncsccisin)(cos)()(twtmAtscmcos)()(解調(diào)器輸入信號(hào)解調(diào)器輸入的信號(hào)功率Si和噪聲功率Ni為BntnNtmASoiii)(2)(2222二、線性調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能3、AM系統(tǒng)的性能解調(diào)器輸入是信號(hào)加噪聲的合成波形， 即( )( )( )cos( )cos

21、( )sin( )( )cos( )sin( )cos( )micccscccsccstn tAm tw tn tw tn tw tAm tn tw tn tw tE tw tt 由包絡(luò)知， 檢波輸出中有用信號(hào)與噪聲無法完全分開。因此，計(jì)算輸出信噪比是件困難的事。我們來考慮兩種特殊情況。)()()(arctan)()()()()(22tntmAtnttntntmAtEcssc其中合成包絡(luò)合成相位二、線性調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能3、AM系統(tǒng)的性能1） 大信噪比情況大信噪比情況 此時(shí)， 輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于噪聲幅度， 即)()(tntmAi二

22、、線性調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能3、AM系統(tǒng)的性能)()()()()()(22tntmAtntntmAtEcsc包絡(luò)為：輸出有用信號(hào)功率及噪聲功率BntntnNtmSicoo0222)()()(BntmNS0200)(輸出信噪比 tmAtmNSNSGii222002/調(diào)制制度增益 顯然，AM信號(hào)的調(diào)制制度增益G隨A的減小而增加。 但對(duì)包絡(luò)檢波器來說, 為了不發(fā)生過調(diào)制現(xiàn)象,應(yīng)A0|m(t)|max，所以G總是小于1。例如：100%的調(diào)制(即A0=|m(t)|max)且m(t)又是正弦型信號(hào)時(shí)， 有2)(22Atm可得（AM系統(tǒng)最大信噪比增

23、益）：32G可以證明， 同步檢波法解調(diào)AM信號(hào)， 其調(diào)制制度增益G與以上結(jié)果相同。 由此可見，對(duì)于AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時(shí)，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時(shí)的性能與同步檢波器時(shí)的性能幾乎一樣。但應(yīng)該注意， 后者的調(diào)制制度增益不受信號(hào)與噪聲相對(duì)幅度假設(shè)條件的限制。二、線性調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能3、AM系統(tǒng)的性能2） 小信噪比情況小信噪比情況 小信噪比指噪聲幅度遠(yuǎn)大于信號(hào)幅度， 即)(m(t)Atni)()(tmAtnc)()(tmAtns由上式可知2222022( )( )( )2( )( )2( )( )( )( )1( )( )2( )( )

24、 1cos ( )( )cscccscsE tn tn tn tAm tn tAm tn tn tn tn tAm tR ttR t此時(shí)包絡(luò)：二、線性調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能3、AM系統(tǒng)的性能)()()(cos)()(arctan)()()()(22tRtnttntnttntntRccssc其中進(jìn)一步把E(t)近似表示為)()()(1)()(tCOStRtmAtRtE)(cos)()(ttmAtR2） 小信噪比情況小信噪比情況二、線性調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能3、AM系統(tǒng)的性能E(

25、t)中沒有單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)；cos(t)是一個(gè)隨機(jī)噪聲，因而m(t)cos(t)也只能看作是噪聲。此時(shí)輸出信噪比急劇下降，這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門限效應(yīng)解調(diào)器的門限效應(yīng)。 此時(shí)的輸入信噪比稱為門限值。這種門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用所引起的。 2） 小信噪比情況小信噪比情況二、線性調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能第二節(jié)第二節(jié) 幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制原理及抗噪聲性能3、AM系統(tǒng)的性能 有必要指出，用相干解調(diào)的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號(hào)時(shí)不存在門限效應(yīng)。原因是信號(hào)與噪聲可分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨(dú)存在有用信號(hào)項(xiàng)。 由以上分析可得如下結(jié)論：大信噪比情況下，AM信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾乎與相干解

26、調(diào)法相同;但隨著信噪比的減小，包絡(luò)檢波器將在一個(gè)特定輸入信噪比值上出現(xiàn)門限效應(yīng); 一旦出現(xiàn)門限效應(yīng)，解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化。 一個(gè)正弦載波有幅度、頻率和相位三個(gè)參量，因此，我們不僅可以把調(diào)制信號(hào)的信息寄托在載波的幅度變化中，還可以記載在載波的頻率或相位變化中。一、非線性調(diào)制的原理第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能 這種使高頻載波的頻率或相位按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化而振幅保持恒定的調(diào)制方式，稱為頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制(PM)， 分別簡稱為調(diào)頻和調(diào)相。因?yàn)轭l率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化，故調(diào)頻和調(diào)相又統(tǒng)稱為角度調(diào)制。 角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為)(co

27、s)(ttwAtscmA ：載波的恒定振幅； ：已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)相位； ：相對(duì)于載波相位 的瞬時(shí)相位偏移； d /dt：已調(diào)信號(hào)的瞬時(shí)頻率，d(t)/dt ：相對(duì)于載頻c的瞬時(shí)頻偏。 )(ttwc)(ttwc)(ttwc一、非線性調(diào)制的原理第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能1、相位調(diào)制相位調(diào)制：瞬時(shí)相位偏移隨基帶信號(hào)成比例變化的調(diào)制， 即 Kp是比例常數(shù)。 )()(tmKtp調(diào)相信號(hào)表達(dá)式：)(cos)(tmKtwAtsPcm一、非線性調(diào)制的原理第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能)()(tmKdttdF2、頻率調(diào)制頻率調(diào)制：瞬時(shí)頻率偏移隨基

28、帶信號(hào)成比例變化的調(diào)制， 即 或dmKttF)()()(cos)(dmKtwAtstFcm調(diào)頻信號(hào)表達(dá)式：調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)大多采用鑒頻器方法。 帶通限幅器鑒頻器低通濾波器)(tsFM)(tm 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)方框圖二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能( )cos( )cos( )mctcFstAw ttAw tK md解調(diào)器輸入端的信號(hào)為：BnABnANSooii2222設(shè)它的帶寬為B，解調(diào)器輸入端的信噪比為twtntwtntscsccmsin)(cos)()( 由于解調(diào)器輸入波形是調(diào)頻信號(hào)和噪聲的混合波形，該波形在限幅以前可表示為二、非線性

29、調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能)(cos)()(costtwtVttwAcc將調(diào)頻表達(dá)式代入上式，可得coscoscoscos)(cos)(cos)(cos22112211aaaattwtVattwAcc)cos()sin()tan(12211221aaaOBBC據(jù)圖和三角形關(guān)系可得二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能)cos()sin(arctan12211221aaa因而)cos()sin(arctan21122112aaa同理，可得矢量合成圖任意參考基線1221a2a0CB1a)(

30、)(cos)()()(sin)(arctan)()(tttVAtttVttwtc信號(hào)與噪聲的合成相位：)()(cos)()()(sin)(arctan)()(ttAtVtttVttwtc或在大信噪比情況下，即)(tVA)()(sin)()()(ttAtVttwtc一式簡化為二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能1( )( )21( )1 ( )sin ( )( )22ocdtv tfdtdtdV tttdtA dt 第二項(xiàng)是與有用信號(hào)有關(guān)的項(xiàng)，第三項(xiàng)取決于噪聲。利用上式可得輸出電壓)(21)(dttdtmo解調(diào)器輸出的有用信號(hào)為二、非線性調(diào)

31、制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能tFdmKt)()(考慮到)(2)(tmKtmFo故有)(4)(2222tmKtmSFoo在大信噪比情況下，解調(diào)器輸出的信號(hào)功率為二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能1( ) ( )sin ( )( )2( )11( )22ossdn tV tttA dtdn tn tAdtA解調(diào)器的輸出噪聲為)()(sin)()(tttVtnsdttdntnss)()(其中220 2 ( )( )0 2 ( )( )sin ( )( )( )sin ( )( )( )ssi

32、ottn tV tttV ttn tn tn B由于窄帶高斯噪聲的瞬時(shí)相位在 ， 之間均勻分布，因而可以認(rèn)為也在 ， 之間均勻分布（高信噪比時(shí)是成立的），則：，這是載頻為0時(shí)窄帶高斯噪聲的正交分量)(tni)2, 0(Bdttdns)(：帶通型噪聲：理想微分電路的輸出：解調(diào)后的低通 型噪聲)(tns二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能222)(wjwwH2Bf ,22)2()(ooonfnwwP所以2Bf osnBtn)(20iP其他f因而)()()()(22wPwwPwHwPiio)(tns的功率譜密度 二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第

33、三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能2B2Bf)(wPo噪聲功率譜密度 0322228)(3moFoofntmKANS解調(diào)輸出信噪比為 22222223222( )1( )( )4421(2)43mmmmfsoooffoomfntNn tP f dfAAnfn dffAA解調(diào)器輸出噪聲功率二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能( )coscoscossincossintmcFmFcmmcfmstAw tKdKAw ttAw tmw t 考慮為單頻余弦波情況： maxmaxFfmmmwfKmwwf式中tfftmKmF2

34、cos2)(可得222222)(22)(4)(fftmKF因而二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能mfmmmFfnAmfnAfffntmKANS022022302222002232238)(3 所以22ASi)(23200mifNSmNS又因?yàn)?，而 可視為頻帶 內(nèi)的輸入噪聲功率，記為 ，上式可記為mofn), 0(mfmN因?yàn)?，所以 ?？紤]到 iiffiimmfmiifNSmmNSfffmfBNSmNS13)()(223)(2322200)(2mffBBfmmiNN 所以二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲

35、性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能13/200ffiimmNSNSG調(diào)制制度增益： BntmNSoAMoo)()(2在大信噪比情況下，調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)檢波器的輸出信噪比為加大 可使系統(tǒng)的抗噪聲性能迅速改善fmBnANSoAMoo2)(2若調(diào)幅信號(hào)為100%調(diào)制，m（t）的平均功率為因而2221)(Atm二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能moAMoofnANS22)(2mfB2由于 故有22220032()23()22ofFMoomfAMomASmNnfmSANnf調(diào)頻系統(tǒng)輸出信噪比與調(diào)幅系統(tǒng)輸出信噪比之比為 越大，調(diào)制增益G越大，占用帶寬也越寬，

36、這表示調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪性能的改善是以增益加傳輸帶寬得到的。fm二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能)1 ()1 (2)(2)(2fAMfmmmfmFMmBmfffmffB寬帶調(diào)頻的傳輸帶寬 與調(diào)幅的傳輸帶寬 的關(guān)系FMBAMBAMFMfBBm 1fm當(dāng) 時(shí)，上式近似為故有AMfFMBmB200()3()()oFMoFMAMAMSNBSBN在上述條件下，式變?yōu)槎?、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能AtV)()()(sin)()()(tttVAttwtc2 2、小信噪比條件下，即、小信噪比條

37、件下，即 時(shí)，式（4.3 16）可簡化為dBNSoo/dBNSii/FMFMDSBDSB同步檢測同步檢測0 a當(dāng) 分貝時(shí)，出現(xiàn)門限效應(yīng)，若繼續(xù)降低FM的輸出信噪比急劇降低，性能甚至比AM還差。aNSii二、非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能1、調(diào)相定義：瞬時(shí)相位偏移隨基帶信號(hào)線性變化。小結(jié)：第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能)()(tmKtp調(diào)相信號(hào)表達(dá)式：)(cos)(tmKtwAtsPcm( )( )( )( )tFFdtK m ttK mddt)(cos)(dmKtwAtstFcm調(diào)頻信號(hào)表達(dá)式：2、調(diào)頻定

38、義：瞬時(shí)頻率偏移隨基帶信號(hào)線性變化。3、調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能：小結(jié)：第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能2( )cos( ),2( )( )cos( )sin,( )( )sin ( )( )( )( )arctan( )cos ( )( )1( )1( )1( ) ( )sin (222tmcFiiccsciococAstAw tK mdSn tn ttn ttNn BAV tV ttttw ttA V tttdtdtdv tfV tdtdtA dt時(shí)：)( )tt3、調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能：小結(jié)：第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲性能2222223222222222223021( )( )( ),( )( )224( )21( ) ( )sin ( )( ),( )2433( )322,28231FFooosoooomioFfioooommffKKdtm tm tSmtm tdtntndn tV tttNn tfA dtAAAASSA K m tAmNn Bn BNn fn fGmm( )( )( )sin ( )( )( )cV tAAtw ttttV t：無單獨(dú)信號(hào)項(xiàng)，“門限效應(yīng)”3、調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能：小結(jié)：第三節(jié)第三節(jié) 角度調(diào)制原理及抗噪聲性能角度調(diào)制原理及抗噪聲