西工大通信原理(期末復(fù)習(xí)、考研、求職必備)-第4章 模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-291通通 信信 原原 理理 電電 子子 教教 案案第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 西西 北北 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) （2008.3）第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-292第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制是頻帶傳輸?shù)幕A(chǔ)。調(diào)制是頻帶傳輸?shù)幕A(chǔ)。主要內(nèi)容高頻電子線路已經(jīng)學(xué)過(guò)，從通信原理角度予以主要內(nèi)容高頻電子線路已經(jīng)學(xué)過(guò)，從通信原理角度予以帶有復(fù)習(xí)性質(zhì)的介紹。帶有復(fù)習(xí)性質(zhì)的介紹。 4.0 4.0 引言引言 4.1 4.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理 4.2 4.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的

2、抗操聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗操聲性能 4.3 4.3 角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理及抗噪聲性能角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理及抗噪聲性能 4.4 4.4 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 4.5 4.5 頻分復(fù)用（頻分復(fù)用（FDMFDM）第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-293 4.0 4.0 引言引言 調(diào)制的定義調(diào)制的定義：是按原始電信號(hào)的變化規(guī)律去改變載波某些參：是按原始電信號(hào)的變化規(guī)律去改變載波某些參量的過(guò)程。量的過(guò)程。 調(diào)制的方式調(diào)制的方式 ：模擬調(diào)制模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制和數(shù)字調(diào)制 調(diào)制信號(hào)形式；調(diào)制信號(hào)形式； 載波的選擇載波的選擇： 正弦波正弦波和脈

3、沖調(diào)制和脈沖調(diào)制 高頻載波形式。高頻載波形式。 調(diào)制的作用調(diào)制的作用： 調(diào)制的分類：調(diào)制的分類： AM 、 DSB-SC、 SSB 、 VSB 、FM和和PM。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2944.1 4.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理 4.1.1 4.1.1 幅度調(diào)制的一般模型幅度調(diào)制的一般模型 幅度調(diào)制幅度調(diào)制定義：定義：用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使用調(diào)制信號(hào)去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過(guò)程。其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化的過(guò)程。)(*cos)()(thttmtscm)()()(21)(HMMSccm模型：模型：表達(dá)式：表達(dá)式：

4、m(t)-調(diào)制信號(hào)（調(diào)制信號(hào)（一般為基帶信號(hào)一般為基帶信號(hào)）；）；sm(t)-已調(diào)信號(hào)；已調(diào)信號(hào)； h(t)-濾波器的沖激響應(yīng)。濾波器的沖激響應(yīng)。 ( )( )Hh t第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-295)(*cos)()(thttmtscm)()()(21)(HMMSccm模型：模型：表達(dá)式：表達(dá)式：討論：討論：在在波形上波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化；，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化； 在在頻譜上頻譜上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線搬移。由于這種搬移

5、是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制；性調(diào)制；適當(dāng)選擇適當(dāng)選擇H( )( )、m(t)，便可得到各種幅度調(diào)制信號(hào)，例如：，便可得到各種幅度調(diào)制信號(hào)，例如：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（）、抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）、）、單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSB）和殘留邊帶調(diào)制（）和殘留邊帶調(diào)制（VSB）信號(hào)等。）信號(hào)等。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29600( )( )cos( )cos( )( )cos( )AMcccstAm ttAtm tt)()(21)()()(0ccccAMMMAS4.1.2 4.1.2 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅

6、（常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AMAM） 1. AM1. AM信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬 條件條件（在一般模型的基礎(chǔ)上）（在一般模型的基礎(chǔ)上） ：濾波器濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)：為全通網(wǎng)絡(luò)：H( )=K(=1);調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：m(t)外加直流分量外加直流分量A0，且，且0)(tm（1）模型模型（2）表達(dá)式）表達(dá)式第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-297（3）波形及頻譜）波形及頻譜00( )( )cos( )cos( )( )cos( )AMcccstAm ttAtm tt)()(21)()()(0ccccAMMMAS第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通

7、信原理2022-5-2980)(0tmA0max( )Am t或HmAMfBB22（4）討論）討論AM信號(hào)是信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的，它的帶寬帶寬為基帶信號(hào)帶為基帶信號(hào)帶寬的兩倍，即寬的兩倍，即上邊帶、下邊帶。上邊帶、下邊帶。都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息都含有原調(diào)制信號(hào)的完整信息 。包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波不發(fā)生失真條件不發(fā)生失真條件 過(guò)調(diào)制。過(guò)調(diào)制。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-299 2.AM2.AM信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率 已調(diào)信號(hào)功率為：已調(diào)信號(hào)功率為： 功率分配：功率分配： 注：注：Pc載波功率；載波功率；Ps

8、邊帶功率；邊帶功率； 基帶信號(hào)功率?；鶐盘?hào)功率。調(diào)制效率：調(diào)制效率：顯然，顯然，AM信號(hào)的調(diào)制效率總是小于信號(hào)的調(diào)制效率總是小于1。ttmAttmtAttmAtsPccccAMAM20222202202cos)(2cos)(coscos)()(scAMPPtmAP2)(22202220( )( )sAAMMPm tPAm t所載信息功率已調(diào)信號(hào)總功率2( )mPm t第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-291022)(20212AAtm2202222000/2( )133%/23( )AMAm tAAAm t 例例4.1 設(shè)設(shè)m(t)為正弦信號(hào)，進(jìn)行為正弦信號(hào)，進(jìn)行

9、100的常規(guī)雙邊帶調(diào)幅，求的常規(guī)雙邊帶調(diào)幅，求此時(shí)的調(diào)制效率。此時(shí)的調(diào)制效率。 解：解： 依題意無(wú)妨設(shè)依題意無(wú)妨設(shè) 而而100調(diào)制調(diào)制就是就是 的調(diào)制，即的調(diào)制，即因此因此 tAtm11cos)(max0)(tmA 10AA 由此可見(jiàn)，正弦波做由此可見(jiàn)，正弦波做100AM調(diào)制時(shí)，調(diào)制時(shí)，調(diào)制效率僅為調(diào)制效率僅為33.3%!第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29113.3.AM信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 調(diào)制的逆過(guò)程叫做調(diào)制的逆過(guò)程叫做解調(diào)解調(diào)。AM信號(hào)的解調(diào)方法有兩種：相信號(hào)的解調(diào)方法有兩種：相干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)。2000( )( ) cos( )

10、cos11( )( )cos222pAMcccststtAm ttAm tAm tt)(21)(0tmAtmo用一個(gè)低通濾波器，就無(wú)失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)：用一個(gè)低通濾波器，就無(wú)失真的恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)： （1 1）相干解調(diào)）相干解調(diào)原理：原理：乘法器移頻。乘法器移頻。關(guān)鍵：關(guān)鍵：與調(diào)制器同頻同相與調(diào)制器同頻同相位的載波。位的載波。 問(wèn)問(wèn)：同頻不同相？：同頻不同相？ 同相解調(diào)結(jié)果：同相解調(diào)結(jié)果：1/2幅度。幅度。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2912（2 2）包絡(luò)檢波法）包絡(luò)檢波法 原理：原理：AM信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入信號(hào)波形的包絡(luò)與輸入基帶信號(hào)成正比，故

11、可以用包絡(luò)基帶信號(hào)成正比，故可以用包絡(luò)檢波的方法恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。檢波的方法恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。)()(0tmAtmo包絡(luò)檢波器：包絡(luò)檢波器：一般由半波一般由半波/全波整流器和全波整流器和LPF組成。組成。電路由二極管電路由二極管D、電阻、電阻R和電容和電容C組成。組成。包絡(luò)檢波器的輸出包絡(luò)檢波器的輸出與輸入信號(hào)的包絡(luò)十分相近，即：與輸入信號(hào)的包絡(luò)十分相近，即：第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2913（3 3）討論）討論 包絡(luò)檢波法屬于非相干解調(diào)法，其特點(diǎn)是：包絡(luò)檢波法屬于非相干解調(diào)法，其特點(diǎn)是：解調(diào)效率高解調(diào)效率高，解調(diào)器輸出近似為相干解調(diào)的解調(diào)器輸出近似為相干解

12、調(diào)的2倍；倍；解調(diào)電路簡(jiǎn)單解調(diào)電路簡(jiǎn)單，特別是，特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號(hào)，大大降低實(shí)接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信號(hào)，大大降低實(shí)現(xiàn)難度?，F(xiàn)難度。 故幾乎所有的調(diào)幅（故幾乎所有的調(diào)幅（AM）式接收機(jī)都采用包絡(luò)檢波法）式接收機(jī)都采用包絡(luò)檢波法。采用采用AM傳輸信息傳輸信息 好處：好處：解調(diào)電路簡(jiǎn)單，可采用包絡(luò)檢波法。解調(diào)電路簡(jiǎn)單，可采用包絡(luò)檢波法。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：調(diào)制效率低，載波分量不攜帶信息，但卻占據(jù)了調(diào)制效率低，載波分量不攜帶信息，但卻占據(jù)了大部分功率。大部分功率。 改進(jìn)措施：改進(jìn)措施：如果抑制載波分量的傳送，則可演變出另一如果抑制載波分量的傳送，則可演變出另一種調(diào)

13、制方式，即抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（種調(diào)制方式，即抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）。）。 第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29144.1.3 4.1.3 抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB-SCDSB-SC） 1. 1. DSB信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬信號(hào)的表達(dá)式、頻譜及帶寬 ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS條件條件（在一般模型的基礎(chǔ)上）（在一般模型的基礎(chǔ)上）： 濾波器濾波器為全通網(wǎng)絡(luò)：為全通網(wǎng)絡(luò)：H( )=K(=1);調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：無(wú)直流分量，依然無(wú)直流分量，依然（2）表達(dá)式）表達(dá)式0)(tm（1 1）模型）

14、模型第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2915（3）波形及頻譜波形及頻譜ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS討論：討論：DSB信號(hào)不能進(jìn)行包絡(luò)檢波，只能相干解調(diào)；信號(hào)不能進(jìn)行包絡(luò)檢波，只能相干解調(diào)；除不含載頻分量離散譜外，除不含載頻分量離散譜外，DSB信號(hào)頻譜同于信號(hào)頻譜同于AM（由上下對(duì)（由上下對(duì)稱的兩個(gè)邊帶組成）稱的兩個(gè)邊帶組成）DSB信號(hào)是不帶載波的雙邊帶信號(hào)信號(hào)是不帶載波的雙邊帶信號(hào)；它的帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍：它的帶寬為基帶信號(hào)帶寬的兩倍：HmAMDSBfBBB22第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-

15、29162. 2. DSB信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率信號(hào)的功率分配及調(diào)制效率 由于不再包含載波成分，因此，由于不再包含載波成分，因此，DSB信號(hào)的功率就等于信號(hào)的功率就等于邊帶功率，是調(diào)制信號(hào)功率的一半，即邊帶功率，是調(diào)制信號(hào)功率的一半，即msDSBPtmPP21)(212顯然，顯然，DSB信號(hào)的調(diào)制效率為信號(hào)的調(diào)制效率為100%。 第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29173.DSB3.DSB信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) DSB信號(hào)只能采用相干解調(diào)。信號(hào)只能采用相干解調(diào)。乘法器輸出為：乘法器輸出為：)(21)(tmtmo經(jīng)低通濾波器濾除高次項(xiàng)，得經(jīng)低通濾波器濾除高次項(xiàng)，得

16、2( )( ) cos( )cos11( )( )cos222pDSBcccststtm ttm tm tt即無(wú)失真地恢復(fù)出原始電信號(hào)。即無(wú)失真地恢復(fù)出原始電信號(hào)。DSB調(diào)制的調(diào)制的好處好處:節(jié)省了載波發(fā)射功率，節(jié)省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高調(diào)制效率高；調(diào)制調(diào)制電路簡(jiǎn)單電路簡(jiǎn)單，僅用一個(gè)乘法器就可實(shí)現(xiàn)。，僅用一個(gè)乘法器就可實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn):占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號(hào)的占用頻帶寬度比較寬，為基帶信號(hào)的2倍。倍。 改進(jìn)招數(shù)？改進(jìn)招數(shù)？第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29184.1.4 4.1.4 單邊帶調(diào)制（單邊帶調(diào)制（SSB） 考察：考察：由于由于DSB信號(hào)的上

17、、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，皆攜信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，皆攜帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，僅傳輸其中一個(gè)邊帶就夠了。僅傳輸其中一個(gè)邊帶就夠了。1. SSB信號(hào)信號(hào)的產(chǎn)生的產(chǎn)生 產(chǎn)生產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法很多，最基本的：信號(hào)的方法很多，最基本的：濾波法濾波法和和相移法相移法。（1）濾波法濾波法據(jù)據(jù)一般模型而建一般模型而建條件：條件： 濾波器濾波器為：為：調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)基帶信號(hào)，調(diào)制信號(hào)基帶信號(hào)， 且且關(guān)鍵關(guān)鍵/注：注：0)(tm( )( )SSBHH( )( )( )( )LSSBHHHHH模型模型

18、第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2919( )( )( )( )LSSBHHHHH模型模型頻譜頻譜)()()(21)()()(SSBccSSBDSBSSBHMMHSS頻域頻域表達(dá)式表達(dá)式第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2920（2 2）用相移法形成）用相移法形成SSBSSB信號(hào)信號(hào)據(jù)時(shí)域表達(dá)式而建據(jù)時(shí)域表達(dá)式而建可以證明，可以證明， SSB信號(hào)的時(shí)域表示式信號(hào)的時(shí)域表示式為：為：式中：式中：“”對(duì)應(yīng)上邊帶信號(hào)，對(duì)應(yīng)上邊帶信號(hào)，“+”對(duì)應(yīng)下邊帶信號(hào)；對(duì)應(yīng)下邊帶信號(hào)； ttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)( )m t)

19、(tm是是 的希爾伯特變換。的希爾伯特變換。模型模型為為希爾伯特濾波希爾伯特濾波器器，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對(duì)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對(duì) m(t)中的所有頻率分量中的所有頻率分量均相移均相移。 )(hH2/第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29212. SSB2. SSB信號(hào)帶寬、功率和調(diào)制效率信號(hào)帶寬、功率和調(diào)制效率HmDSBSSBfBBB2121( )412DSBBSSPmtP3. SSB信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) SSB信號(hào)的解調(diào)也不能采用包絡(luò)檢波，只能采用相干解調(diào)，信號(hào)的解調(diào)也不能采用包絡(luò)檢波，只能采用相干解調(diào)，SSB信號(hào)不含載波成分，單邊帶幅度調(diào)制的

20、信號(hào)不含載波成分，單邊帶幅度調(diào)制的效率也為效率也為100%。 第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2922乘法器輸出為：乘法器輸出為：)(41)(tmtmo經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為SSB信號(hào)的解調(diào)原理：信號(hào)的解調(diào)原理：ttmttmtmtttmttmtttmttmttstscccccccccSSBp2sin)(412cos)(41)(41sincos)(21cos)(21cossin)(cos)(21cos)()(2是是DSB時(shí)的二分之一。時(shí)的二分之一。心得：心得：相干解調(diào)解出同相分量的一半，抑制正交分量。相干解調(diào)解出同相分量的一半，抑制正交分量

21、。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2923回顧回顧/小結(jié)：小結(jié)： AM調(diào)制：調(diào)制： 可采用包檢，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)制效率低，最大可采用包檢，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)制效率低，最大33； DSB調(diào)制：調(diào)制：調(diào)制效率高，但調(diào)制效率高，但信號(hào)占用頻帶寬；信號(hào)占用頻帶寬； SSB調(diào)制：調(diào)制：調(diào)制效率高，信號(hào)占用頻帶低，同于基帶信號(hào)。調(diào)制效率高，信號(hào)占用頻帶低，同于基帶信號(hào)。但：但：？第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29244.1.5 殘留邊帶調(diào)制（殘留邊帶調(diào)制（VSB） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：殘留邊帶調(diào)制是介于單邊帶調(diào)制與雙邊帶調(diào)制之間的殘留邊帶調(diào)制是介于單邊帶調(diào)制

22、與雙邊帶調(diào)制之間的一種調(diào)制方式，它既克服了一種調(diào)制方式，它既克服了DSB信號(hào)占用頻帶寬的問(wèn)題，又信號(hào)占用頻帶寬的問(wèn)題，又解決了單邊帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)的難題。解決了單邊帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)的難題。原理：原理：在殘留邊帶調(diào)制中，除了傳送一個(gè)邊帶外，還保留了在殘留邊帶調(diào)制中，除了傳送一個(gè)邊帶外，還保留了另外一個(gè)邊帶的一部分。另外一個(gè)邊帶的一部分。 第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2925 )()()(21VSBccVSBHMMS1. 殘留邊帶信號(hào)的產(chǎn)生殘留邊帶信號(hào)的產(chǎn)生HcVSBcVSBHH常數(shù)，)()(模型模型頻譜頻譜頻域表達(dá)式頻域表達(dá)式關(guān)鍵：殘留邊帶濾波器關(guān)鍵：殘留邊帶濾

23、波器（待證）（待證）時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式?第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2926滿足互補(bǔ)對(duì)稱特性的滾降形狀可以有無(wú)窮多種，用的最多的滿足互補(bǔ)對(duì)稱特性的滾降形狀可以有無(wú)窮多種，用的最多的是是直線滾降直線滾降和和余弦滾降余弦滾降。幾何含義：幾何含義：HVSB()在載頻附在載頻附近必須具有近必須具有互補(bǔ)對(duì)稱性互補(bǔ)對(duì)稱性。 HVSB()可以看作是對(duì)截止頻可以看作是對(duì)截止頻率為率為c的理想濾波器的進(jìn)行的理想濾波器的進(jìn)行“平滑平滑”“滾降滾降”的結(jié)果。的結(jié)果。由于由于“滾降滾降”，濾波器截止，濾波器截止頻率特性的頻率特性的“陡度陡度”變緩，變緩，實(shí)實(shí)現(xiàn)難度降低，但濾波器的帶

24、寬現(xiàn)難度降低，但濾波器的帶寬變寬變寬。 HcVSBcVSBHH常數(shù)，)()(第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29272. 2. 殘留邊帶信號(hào)的解調(diào)殘留邊帶信號(hào)的解調(diào) 只能采用相干解調(diào)。只能采用相干解調(diào)。)()(21)(cVSBcVSBpSSS)()2()(41)(MMHSccVSBp)2()()(41ccVSBMMH1()()()()4oVSBcVSBcMMHH )()()(21VSBccVSBHMMS乘法器輸出：乘法器輸出： 而：而：代入上式得：代入上式得：經(jīng)經(jīng)LPF: 所以：所以：11( )( ),( )( )44OoMMm tm t同于同于DSB調(diào)制系統(tǒng)。調(diào)

25、制系統(tǒng)。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2928VSB與與SSB調(diào)制：調(diào)制：VSB帶寬：帶寬：介于介于BDSB、BSSB之間，但趨于之間，但趨于BSSB;由于由于VSB基本性能基本性能接近接近SSB，而，而VSB調(diào)制中的邊帶濾波器比調(diào)制中的邊帶濾波器比SSB中的邊帶濾波器容易實(shí)現(xiàn)，所以中的邊帶濾波器容易實(shí)現(xiàn)，所以VSB調(diào)制在廣播電視、調(diào)制在廣播電視、通信等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。通信等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29294.2 4.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗操聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗操聲性能 前面的分析都是在沒(méi)有噪聲的條件

26、下進(jìn)行的。實(shí)際上，前面的分析都是在沒(méi)有噪聲的條件下進(jìn)行的。實(shí)際上，任何任何通信系統(tǒng)都避免不了噪聲的影響通信系統(tǒng)都避免不了噪聲的影響。從第從第2章的有關(guān)信道和噪聲的內(nèi)容可知，章的有關(guān)信道和噪聲的內(nèi)容可知，通信系統(tǒng)是把信通信系統(tǒng)是把信道加性噪聲中的起伏噪聲作為研究對(duì)象的道加性噪聲中的起伏噪聲作為研究對(duì)象的。而起伏噪聲。而起伏噪聲又可視為又可視為高斯白噪聲高斯白噪聲。因此，本節(jié)將要因此，本節(jié)將要研究信道存在加性高斯白噪聲時(shí)各種線研究信道存在加性高斯白噪聲時(shí)各種線性系統(tǒng)的抗噪聲性能可靠性研究性系統(tǒng)的抗噪聲性能可靠性研究。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29304.2.1

27、4.2.1 通信系統(tǒng)抗噪性能分析模型通信系統(tǒng)抗噪性能分析模型 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)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)的抗噪聲性能可用解調(diào)器的抗噪聲性能來(lái)衡量。制系統(tǒng)的抗噪聲性能可用解調(diào)器的抗噪聲性能來(lái)衡量。分析解調(diào)器抗噪性能的分析解調(diào)器抗噪性能的一般模型一般模型：( )in t為傳輸過(guò)程中疊加的為傳輸過(guò)程中疊加的高斯白高斯白噪聲：噪聲：0、2、n0/2;為為窄帶高斯噪聲窄帶高斯噪聲，可以表示為：，可以表示為：( )n tttnttntnsci00sin)(cos)()()(cos)()(0tttVtni第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理

28、2022-5-2931窄帶高斯噪聲窄帶高斯噪聲ni(t)功率功率Ni：BnNi00f01)( fH0ffB圖3-18 帶通濾波器傳輸特性2022( )( )( )ciisn tnnttNBnttnttntnsci00sin)(cos)()()(cos)()(0tttVtni第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2932輸出信噪比輸出信噪比輸入信噪比輸入信噪比 信噪比增益信噪比增益( (調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益) )作為不同調(diào)制方式下解調(diào)器抗噪作為不同調(diào)制方式下解調(diào)器抗噪性能的度量。它可以定義為：性能的度量。它可以定義為：iiooNSNSG/)()(22tntmNSooo

29、o功率解調(diào)器輸出噪聲的平均平均功率解調(diào)器輸出有用信號(hào)的)()(22tntsNSimii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(hào)的第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29334.2.2 4.2.2 線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能特點(diǎn)：特點(diǎn)：相干解調(diào)屬于相干解調(diào)屬于線性解調(diào)線性解調(diào)，故在解調(diào)過(guò)程中，故在解調(diào)過(guò)程中，輸入輸入信號(hào)及噪聲可分開(kāi)單獨(dú)解調(diào)。信號(hào)及噪聲可分開(kāi)單獨(dú)解調(diào)。適用：適用：所有線性調(diào)制（所有線性調(diào)制（DSB、SSB、VSB、AM）信號(hào)）信號(hào)的解調(diào)的解調(diào) 。相干解調(diào)時(shí)接收系統(tǒng)相干解調(diào)時(shí)接收系統(tǒng)模型：模型：解調(diào)器為解調(diào)器為同步解

30、調(diào)器同步解調(diào)器，由相乘，由相乘器和器和LPF構(gòu)成。構(gòu)成。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2934ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos)(2)(21)(tmtmo)(41)(22tmtmSoo1. DSB1. DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 （1）求）求So輸出信號(hào)的功率輸出信號(hào)的功率解調(diào)器解調(diào)器輸入信號(hào)輸入信號(hào)乘法器輸出乘法器輸出經(jīng)經(jīng)LPF輸出信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào)功率輸出信號(hào)功率可直接寫(xiě)出可直接寫(xiě)出第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2935ttnttntncsccisin)(cos)()(2

31、sin)(2cos)(21)(21cossin)(cos)(cos)(ttnttntntttnttnttncscccccsccci)(21)(tntnco)(41)(22tntnNcooBnNtnNoiio4141)(412（2）求）求NO輸出噪聲的功率輸出噪聲的功率解調(diào)器解調(diào)器噪聲輸入噪聲輸入乘法器輸出乘法器輸出經(jīng)經(jīng)LPF輸出噪聲輸出噪聲輸出噪聲功率輸出噪聲功率可直接寫(xiě)出可直接寫(xiě)出第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2936（3 3）求）求Si輸入信號(hào)功率輸入信號(hào)功率解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率：解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率： )(21cos)()(222tmttmtsScmi

32、201( )2iimtSNn B、BntmNtmNSioo022)(41)(412/iiooDSBNSNSG結(jié)論：結(jié)論： 解調(diào)器的解調(diào)器的輸入和輸出信噪比輸入和輸出信噪比： 調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益：第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29372.SSB2.SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 ttmttmtsccmsin)(21cos)(21)()(41)(tmtmo)(161)(22tmtmSooBnNtnNoiio4141)(412（2）求）求No輸出噪聲的功率輸出噪聲的功率結(jié)論同于結(jié)論同于DSB可直接寫(xiě)出可直接寫(xiě)出但：？但：？（1）求）求So輸出信號(hào)的功率輸出信

33、號(hào)的功率第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2938（3 3）求求Si輸入信號(hào)的功率輸入信號(hào)的功率BntmBntmNSii02024)()(41BntmBntmNSoo02024)(41)(1611/iiooSSBNSNSG2221( )( )1(8)4m tmm tt2sin)()(2cos)(21)(212cos)(21)(2141sin)(21cos)(21)(222222ttmtmttmtmttmtmttmttmtsScccccmi結(jié)論：結(jié)論： 解調(diào)器的解調(diào)器的輸入和輸出信噪比輸入和輸出信噪比： 調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益：第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系

34、統(tǒng)通信原理2022-5-2939DSB解調(diào)器的調(diào)制制度增益是解調(diào)器的調(diào)制制度增益是SSB的二倍。因此就說(shuō)：的二倍。因此就說(shuō)：雙邊帶雙邊帶系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于單邊帶系統(tǒng)？系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于單邊帶系統(tǒng)？比較前提：比較前提：解調(diào)器的輸入噪聲功率譜密度解調(diào)器的輸入噪聲功率譜密度n0/2相同；相同； 輸入信號(hào)的功率輸入信號(hào)的功率Si也相等。也相等。具體分析如下：具體分析如下：HiDSBiiDSBiDSBiiDSBDSBoofnSBnSNSNSGNS0022HiSSBiiSSBiSSBiiSSBSSBoofnSBnSNSNSGNS001在相同的噪聲背景和相同的輸入信號(hào)功率條件下，在相同的噪聲背景和相同的輸入

35、信號(hào)功率條件下，DSB和和SSB在解調(diào)在解調(diào)器輸出端的信噪比是相等的。這就是說(shuō)，器輸出端的信噪比是相等的。這就是說(shuō)，從抗噪聲的觀點(diǎn)，從抗噪聲的觀點(diǎn)，SSB制式制式和和DSB制式是相同的。制式是相同的。但：但：B第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29403.VSB3.VSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 VSB調(diào)制系統(tǒng)抗噪性能的分析方法與上面類似調(diào)制系統(tǒng)抗噪性能的分析方法與上面類似相干解調(diào)。相干解調(diào)。但但問(wèn)題問(wèn)題：采用的殘留邊帶濾波器的頻率特性形狀可能不同，：采用的殘留邊帶濾波器的頻率特性形狀可能不同，難以確定抗噪性能的一般計(jì)算公式。難以確定抗噪性能的一般計(jì)算公式。不過(guò)

36、，不過(guò)，在殘留邊帶濾波器滾降范圍不大的情況下，可將在殘留邊帶濾波器滾降范圍不大的情況下，可將VSB信號(hào)近似看成信號(hào)近似看成SSB信號(hào)，即信號(hào)，即 在這種情況下，在這種情況下，VSB調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能與調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能與SSB系統(tǒng)相同系統(tǒng)相同。( )( )VSBSSBstst第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2941解調(diào)器解調(diào)器輸入信號(hào)為：輸入信號(hào)為： 輸入噪聲為輸入噪聲為：注：注：包絡(luò)檢波屬于非線性解調(diào)，信號(hào)與噪聲無(wú)法分開(kāi)處理。包絡(luò)檢波屬于非線性解調(diào)，信號(hào)與噪聲無(wú)法分開(kāi)處理。0( )( )cosAMcstAm ttttnttntncsccisin)(cos)()(

37、4.2.3 4.2.3 常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波的抗噪聲性能常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波的抗噪聲性能 AM信號(hào)可采用相干解調(diào)或信號(hào)可采用相干解調(diào)或包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波。實(shí)際中，常用簡(jiǎn)單。實(shí)際中，常用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波法解調(diào)。的包絡(luò)檢波法解調(diào)。1. 模型：模型：一般模型中的解調(diào)器具體為包絡(luò)檢波器。一般模型中的解調(diào)器具體為包絡(luò)檢波器。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29422. .輸入信號(hào)功率輸入信號(hào)功率Si、噪聲功率、噪聲功率Ni和輸入信噪比和輸入信噪比Si/ Ni )(212)(2202tmAtsSmiBntnNii02)(2200( )2iiSAm tNn B0( )( )cosAMcst

38、Am ttttnttntncsccisin)(cos)()(第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29433. 輸出信號(hào)功率輸出信號(hào)功率So、噪聲功率、噪聲功率No、輸、輸出出信噪比信噪比So/ No 、GAM 非線性解調(diào)，信號(hào)與噪聲無(wú)法分開(kāi)處理。非線性解調(diào)，信號(hào)與噪聲無(wú)法分開(kāi)處理。解調(diào)器輸入的信號(hào)加噪聲的合成波形是解調(diào)器輸入的信號(hào)加噪聲的合成波形是 ：其中其中合成包絡(luò)：合成包絡(luò)：0( )( )( )( )cos( )sin( )cos( )AMiccsccstn tAm tn ttn ttA ttt)()()()(220tntntmAtAsc理想包絡(luò)檢波器的輸出就是理

39、想包絡(luò)檢波器的輸出就是A(t)。檢波器輸出中檢波器輸出中有用信號(hào)與噪聲無(wú)法完全分開(kāi)有用信號(hào)與噪聲無(wú)法完全分開(kāi)，因此，計(jì)算輸，因此，計(jì)算輸出信噪比是件困難的事。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，考慮兩種特殊情況：出信噪比是件困難的事。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，考慮兩種特殊情況： 大信噪比情況大信噪比情況 小信噪比情況小信噪比情況 第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2944（1）大信噪比情況）大信噪比情況)()()(220tntntmAsc2220020000000( )( )2( )( )( )( )( )2( )( )2( )( ) 1( )( )( ) 1( )( )( )ccsccccA tAm

40、tAm t n tntntAm tAm t n tn tAm tAm tn tAm tAm tAm tn t大信噪比大信噪比（輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于噪聲幅度），（輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于噪聲幅度），即即 :)()()()(220tntntmAtAsc12(1)1/2,1xxx )()()(0tntmAtAc即：即：此時(shí)此時(shí)第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2945輸出信號(hào)功率、噪聲功率和信噪比：輸出信號(hào)功率、噪聲功率和信噪比：)(2tmSoBntntnNico022)()(BntmNSoo02)()()(2/2202tmAtmNSNSGiiooAM2/)(202Atm32AM

41、G)()()(0tntmAtAc調(diào)制制度增益：調(diào)制制度增益：0max( )Am t對(duì)于對(duì)于100調(diào)制調(diào)制（即（即 ），且又是），且又是單音頻正弦信號(hào)單音頻正弦信號(hào)輸入時(shí)：輸入時(shí)：2200( )2iiSAm tNn B第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2946)()()(022tmAtntnsc小信噪比小信噪比（噪聲幅度遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)幅度），（噪聲幅度遠(yuǎn)大于輸入信號(hào)幅度），即即:（2）小信噪比情況）小信噪比情況此時(shí)此時(shí)22200220220220( )( )2( )( )( )( )2( )( )( )( )2( )( )( )( ) 1( )( )2( )( ) 1

42、cos ( )( )ccsccsccscsA tAm tAm t n tntntAm t n tntntAm t n tntntntntAm tV ttV t)()()()(220tntntmAtAsc( )( )arctan( )scnttnt22( )( )( )csV tn tn t)(cos)()()(0ttmAtVtA即：即：第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2947結(jié)論：結(jié)論： 在大信噪比情況下，在大信噪比情況下，AM信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾乎與同步檢測(cè)器相同；但隨著信噪比的減小，包絡(luò)檢波器將乎與同步檢測(cè)器相同；但隨著信噪比的減小，包

43、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)。在一個(gè)特定輸入信噪比值上出現(xiàn)門限效應(yīng)。 同步解調(diào)器不存在門限效應(yīng)。同步解調(diào)器不存在門限效應(yīng)。 )(cos)()()(0ttmAtVtA討論：討論： 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)m(t)無(wú)法與噪聲分開(kāi)，包絡(luò)中不存在單獨(dú)的信號(hào)無(wú)法與噪聲分開(kāi)，包絡(luò)中不存在單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)項(xiàng)m(t) 。有用信號(hào)。有用信號(hào)m(t)被噪聲所被噪聲所擾亂擾亂，m(t)cos(t) 只能看作是只能看作是噪聲。噪聲。 這種情況下，這種情況下，輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比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)象稱為下降，而是急劇惡化。通常把這種現(xiàn)象稱為門限效應(yīng)

44、門限效應(yīng)。開(kāi)始。開(kāi)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。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29484.3 4.3 角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理 及抗噪聲性能及抗噪聲性能 2007.4.9第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29494.3 4.3 角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理及抗噪聲性能角度調(diào)制（非線性調(diào)制）的原理及抗噪聲性能 引言：引言：非線性調(diào)制：非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原基帶信號(hào)頻譜的線性搬已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原基帶信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，移，而是頻譜的

45、非線性變換，會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分頻率成分。實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法：通過(guò)通過(guò)改變載波的頻率和相位改變載波的頻率和相位角度角度來(lái)實(shí)現(xiàn)。即來(lái)實(shí)現(xiàn)。即載波的幅度保持不變，而載波的頻率或相位隨基帶信號(hào)變化。載波的幅度保持不變，而載波的頻率或相位隨基帶信號(hào)變化。 分類：分類：角調(diào)制可分為角調(diào)制可分為頻率調(diào)制（頻率調(diào)制（FM）和和相位調(diào)制（相位調(diào)制（PM）。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29504.3.1 4.3.1 角度調(diào)制的基本概念角度調(diào)制的基本概念 1. 1. 一般表達(dá)式一般表達(dá)式 )(cos)(ttAtscm)()(tmKtP( )

46、ctt)(t( )/( )/ccdttdtdtdtdttd/)(名詞：名詞：瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)瞬時(shí)角角頻率頻率瞬時(shí)瞬時(shí)角角頻偏頻偏2. PM調(diào)制調(diào)制是指是指瞬時(shí)相位偏移隨基帶信號(hào)而線性變化瞬時(shí)相位偏移隨基帶信號(hào)而線性變化，即，即調(diào)相信號(hào)調(diào)相信號(hào)可表示為可表示為 ：)(cos)(tmKtAtsPcPM第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2951則可得則可得調(diào)頻信號(hào)調(diào)頻信號(hào)：)()(tmKdttdFdmKttF)()()(cos)(dmKtAtstFcFM可見(jiàn)可見(jiàn)：FM和和PM非常相似，如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào)的具體形非常相似，如果預(yù)先不知道調(diào)制信

47、號(hào)的具體形式，則無(wú)法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)頻信號(hào)還是調(diào)相信號(hào)。式，則無(wú)法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)頻信號(hào)還是調(diào)相信號(hào)。 3. FM調(diào)制調(diào)制是指是指瞬時(shí)頻率偏移隨基帶信號(hào)而線性變化瞬時(shí)頻率偏移隨基帶信號(hào)而線性變化，即，即)(cos)(tmKtAtsPcPM)(cos)(ttAtscm第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29522. FM、PM的關(guān)系的關(guān)系PM較較FM僅少了一個(gè)積分！僅少了一個(gè)積分！ 實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)方法: :可見(jiàn)：可見(jiàn)：調(diào)頻與調(diào)相并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，兩者之間可以互換縮減研究調(diào)頻與調(diào)相并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，兩者之間可以互換縮減研究?jī)?nèi)容；內(nèi)容； 為為FM、PM信號(hào)的實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)/調(diào)制）、解

48、調(diào)提供了新的方法。調(diào)制）、解調(diào)提供了新的方法。)(cos)(dmKtAtstFcFM)(cos)(tmKtAtsPcPM第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29534.3.2 4.3.2 窄帶調(diào)頻與寬帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻與寬帶調(diào)頻 定義定義/ /分類：分類：根據(jù)根據(jù)調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移的大小調(diào)制后載波瞬時(shí)相位偏移的大小，可將頻率，可將頻率調(diào)制分為寬帶調(diào)頻（調(diào)制分為寬帶調(diào)頻（WBFM）與窄帶調(diào)頻（）與窄帶調(diào)頻（NBFM）。當(dāng)）。當(dāng) 時(shí)，稱為時(shí)，稱為NBFM 。否則，稱為。否則，稱為WBFM 。 1. 窄帶調(diào)頻窄帶調(diào)頻（NBFM） 6)(maxtFdmK( )cos( )si

49、ncos( )coscos( )sinsin( )FMtcFctcFttcFcFtKmdtKmdtKsttKmdmtd第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2954將上式與將上式與AM信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜比較很相似比較很相似)()()(ccNBFMSccccFMMK)()(2)()(21)()()(0ccccAMMMASHmAMNBFMfBBB22經(jīng)推導(dǎo)可得經(jīng)推導(dǎo)可得NBFM信號(hào)的頻域表達(dá)式信號(hào)的頻域表達(dá)式：( )cos( )sintFMcFcsttKmdt進(jìn)行比較，它們的進(jìn)行比較，它們的帶寬帶寬相同，即相同，即 有些書(shū)上內(nèi)容很多，自己閱讀，或工作中作為參考！有些書(shū)上內(nèi)

50、容很多，自己閱讀，或工作中作為參考！第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29552. 2. 寬帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻（WBFM） 分析思路：分析思路：為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，先研究單音調(diào)制的情況，然后把為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，先研究單音調(diào)制的情況，然后把分析的結(jié)果推廣到多音情況。分析的結(jié)果推廣到多音情況。（1 1）單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的頻域表達(dá)）單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的頻域表達(dá)設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為tAtmmmcos)( )cos( )cossintFMcFcfmstAtKmdAtmt則單音調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：則單音調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為： FmfmmmK Afmf式中：式中：

51、調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)： 最大頻偏最大頻偏：FmK A第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2956相應(yīng)相應(yīng)頻譜頻譜：)()( )()(mcmcnfnFMnnmJAS式中式中：Jn(mf)為為第一類第一類n階貝塞爾函數(shù)階貝塞爾函數(shù)，它是調(diào)頻指數(shù)的函數(shù)，它是調(diào)頻指數(shù)的函數(shù) 。可見(jiàn)：可見(jiàn)：調(diào)頻信號(hào)的頻譜中含有無(wú)窮多個(gè)頻率分量。調(diào)頻信號(hào)的頻譜中含有無(wú)窮多個(gè)頻率分量。帶寬？帶寬？特點(diǎn)：特點(diǎn)：各次邊頻幅度各次邊頻幅度Jn(mf) 隨著隨著n的增大的增大而減??！而減??！結(jié)論：結(jié)論：FM信號(hào)各次信號(hào)各次邊頻幅度邊頻幅度Jn(mf) 隨著隨著n的增大而減小！的增大而減?。〉诘? 4章章 模擬

52、調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29572()2(1)FMmfmBffmf （2）單頻調(diào)制時(shí)的頻帶寬度）單頻調(diào)制時(shí)的頻帶寬度 理論上：理論上：調(diào)頻信號(hào)的帶寬為無(wú)限寬。調(diào)頻信號(hào)的帶寬為無(wú)限寬。實(shí)際上：實(shí)際上：因各次邊頻幅度因各次邊頻幅度n的增大而減小，只要取適當(dāng)?shù)牡脑龃蠖鴾p小，只要取適當(dāng)?shù)膎值，值，使邊頻分量小到可以忽略的程度，使邊頻分量小到可以忽略的程度，調(diào)頻信號(hào)可以近似認(rèn)為具有調(diào)頻信號(hào)可以近似認(rèn)為具有有限頻譜有限頻譜。卡森公式卡森公式：大于大于n= =mf+1次的邊頻分量，其幅度小于未調(diào)載波幅度的次的邊頻分量，其幅度小于未調(diào)載波幅度的10。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通

53、信原理2022-5-2958（3 3）FM信號(hào)的功率信號(hào)的功率22APFM( )cossinFMcfmstAtmt調(diào)頻信號(hào)雖然頻率在不停地變化，但振幅不變調(diào)頻信號(hào)雖然頻率在不停地變化，但振幅不變!而功率僅由幅度決定，與頻率無(wú)關(guān)，故：而功率僅由幅度決定，與頻率無(wú)關(guān)，故：)()( )()(mcmcnfnFMnnmJAS第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2959mFMfDB) 1(2（4）任意限帶信號(hào)調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的帶寬）任意限帶信號(hào)調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的帶寬 調(diào)制信號(hào)的最高頻率調(diào)制信號(hào)的最高頻率: 最大頻率偏移最大頻率偏移:頻偏比頻偏比:mffD/max)(tmKfF

54、mf2()2(1)FMmfmBffmf FmfmmmK AfmfFmK A第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29604.3.34.3.3調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào) 1. 1. 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生 （1 1）直接法）直接法 就是利用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號(hào)就是利用調(diào)制信號(hào)直接控制振蕩器的頻率，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律線性變化。的規(guī)律線性變化。 壓控振蕩器（壓控振蕩器（VCO）：輸出：輸出頻率偏移頻率偏移正比于所加的控制電正比于所加的控制電壓：壓：( )( )ocFtK m t第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理202

55、2-5-2961（2 2）間接法）間接法NBFMWBFM：經(jīng)經(jīng)N次倍頻后可以使調(diào)頻信號(hào)的載頻和調(diào)制次倍頻后可以使調(diào)頻信號(hào)的載頻和調(diào)制指數(shù)增為指數(shù)增為N倍。倍。問(wèn)：?jiǎn)枺狠d波過(guò)高？載波過(guò)高？cos( )coscos( )sinsin( )cos( )sin(NBFMttcFttcFcccFFtKmdtKmdtKsttKmmddt第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29622. 2. 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào) （1 1）非相干解調(diào)）非相干解調(diào) 最簡(jiǎn)單的解調(diào)器是具有最簡(jiǎn)單的解調(diào)器是具有頻率頻率- -電壓電壓轉(zhuǎn)換作用的轉(zhuǎn)換作用的鑒頻器鑒頻器。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：鑒頻器輸出電壓與輸

56、入信號(hào)的鑒頻器輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)頻偏瞬時(shí)頻偏成正比。成正比。組成：組成：理想鑒頻器理想鑒頻器可看成是微分器與包絡(luò)檢波器的級(jí)聯(lián)?？煽闯墒俏⒎制髋c包絡(luò)檢波器的級(jí)聯(lián)。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2963“理想鑒頻器可看成是微分器與包絡(luò)檢波器的級(jí)聯(lián)理想鑒頻器可看成是微分器與包絡(luò)檢波器的級(jí)聯(lián)”。 證明：證明：)(sin)()(dmKttmKAtstFcFcd)()(tmKKtmFdo用包絡(luò)檢波器取出其用包絡(luò)檢波器取出其包絡(luò)包絡(luò)，并，并濾去直流后濾去直流后輸出：輸出：Kd稱為鑒頻器靈敏度。稱為鑒頻器靈敏度。( )cos( )tFMcFstAtKmd微分器輸出：微分器

57、輸出： 第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2964（2）相干解調(diào)）相干解調(diào) 適于窄帶調(diào)頻適于窄帶調(diào)頻第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2965證：證：設(shè)設(shè)NBFM信號(hào)為信號(hào)為 ：tdmKAtAtsctFcNBFMsin)(cos)(ttccsin)()2cos1 ( )(22sin2)(tdmKAtAtsctFcPtFddmKAts)(2)()(2)(tmKAtmFo 則乘法器輸出為：則乘法器輸出為：再經(jīng)微分，得輸出信號(hào)：再經(jīng)微分，得輸出信號(hào)：取相干載波：取相干載波：經(jīng)經(jīng)LPF，得，得第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理202

58、2-5-29664.3.4 4.3.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 與解調(diào)方法有關(guān)，這里只討論與解調(diào)方法有關(guān)，這里只討論非相干解調(diào)非相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪性系統(tǒng)的抗噪性能。能。)(cos)(dmKtAtstFcFM1. 輸入信噪比輸入信噪比 設(shè)輸入調(diào)頻信號(hào)為：設(shè)輸入調(diào)頻信號(hào)為：輸入信號(hào)功率輸入信號(hào)功率：輸入噪聲功率輸入噪聲功率：22ASiFMiBnN0輸入信噪比輸入信噪比：FMiiBnANS022第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-29672. 2. 輸出信噪比及調(diào)制制度增益輸出信噪比及調(diào)制制度增益由于非相干解調(diào)不是線性疊加處理過(guò)程，因而無(wú)法分別由于非相干解

59、調(diào)不是線性疊加處理過(guò)程，因而無(wú)法分別計(jì)算信號(hào)與噪聲功率。計(jì)算信號(hào)與噪聲功率。解調(diào)器輸入波形是調(diào)頻信號(hào)和窄帶高斯噪聲的解調(diào)器輸入波形是調(diào)頻信號(hào)和窄帶高斯噪聲的混合波形混合波形: : ( )( )( )( )cos( )( )cos( )iiFMiccs tn tstn tAttV ttt( )cos( )cB ttt經(jīng)經(jīng)限幅限幅器限幅去除包絡(luò)起伏后，得器限幅去除包絡(luò)起伏后，得鑒頻器輸入鑒頻器輸入為為)(cos0ttVc( )( )tFtKmd第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2968此處，此處，V0為常數(shù)。對(duì)于鑒頻器輸出信號(hào)來(lái)說(shuō)，僅關(guān)心合成波為常數(shù)。對(duì)于鑒頻器輸出信號(hào)

60、來(lái)說(shuō)，僅關(guān)心合成波瞬時(shí)相移瞬時(shí)相移(t)?？梢宰C明，可以證明，合成波的瞬時(shí)相移合成波的瞬時(shí)相移為為。)(cos0ttVc)()(cos)()()(sin)(arctan)()(tttVAtttVtt)()(cos)()()(sinarctan)()(ttAtVttAtt問(wèn)題：?jiǎn)栴}：以上兩式皆是攜帶信息以上兩式皆是攜帶信息(t)的和表示噪聲的的和表示噪聲的V(t)、(t) 的復(fù)雜函數(shù)。的復(fù)雜函數(shù)?？紤]考慮兩種極端兩種極端情況：情況：大信噪比；大信噪比； 小信噪比。小信噪比。第第4 4章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理2022-5-2969（1 1）大信噪比情況）大信噪比情況 )()(cos)