模擬調(diào)制的介紹

12024/4/14第三章——模擬調(diào)制系統(tǒng)概述線性調(diào)制振幅調(diào)制(AM)雙邊帶(DSB)調(diào)制單邊帶(SSB)調(diào)制殘留邊帶(VSB)調(diào)制非線性調(diào)制基本原理已調(diào)信號(hào)頻譜和帶寬角度調(diào)制信號(hào)的接收第1頁(yè)/共35頁(yè)12021/10/10星期日22024/4/14概述調(diào)制：源：信源發(fā)出，由原始消息直接變化成的電信號(hào)；頻譜：從零開(kāi)始較寬的范圍，低頻能量大，甚至含直流分量；特點(diǎn)：不適于信道直接傳輸；基帶信號(hào)：目的：使原始電信號(hào)適合信道傳輸；方式：按基帶信號(hào)的變化規(guī)律改變載波參數(shù)；作用：頻率搬移，適于信道傳輸和復(fù)用；提高抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性和有效性；模擬調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)連續(xù)變化的模擬量對(duì)連續(xù)正/余弦波調(diào)制。調(diào)制信號(hào)：m(t)——模擬信號(hào)；載波：c(t)=Acos(

0t+φ0)——正弦波；已調(diào)信號(hào)s(t)：攜帶調(diào)制信號(hào)的信號(hào)；第2頁(yè)/共35頁(yè)22021/10/10星期日32024/4/14概述線性調(diào)制：AM、DSB、SSB、VSB

頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是頻譜沿著頻率軸平移；已調(diào)信號(hào)幅度隨調(diào)制信號(hào)成比例變化；

已調(diào)信號(hào)：~線性調(diào)制角度調(diào)制/非線性調(diào)制角度調(diào)制：PM、FM

相位或頻率變化；增加新的頻率成分，帶寬增加；幅度為常數(shù)；第3頁(yè)/共35頁(yè)32021/10/10星期日42024/4/14第三章——模擬調(diào)制系統(tǒng)概述線性調(diào)制振幅調(diào)制(AM)雙邊帶(DSB)調(diào)制單邊帶(SSB)調(diào)制殘留邊帶(VSB)調(diào)制非線性調(diào)制基本原理已調(diào)信號(hào)頻譜和帶寬角度調(diào)制信號(hào)的接收第4頁(yè)/共35頁(yè)42021/10/10星期日52024/4/14線性調(diào)制——一般模型調(diào)制信號(hào)已調(diào)信號(hào)M(f)f0(a)輸入信號(hào)頻譜密度S

(f)f0f-f00(b)輸出信號(hào)頻譜密度m(t)和H(f)的不同產(chǎn)生不同形式的調(diào)幅波。第5頁(yè)/共35頁(yè)52021/10/10星期日62024/4/14線性調(diào)制——振幅調(diào)制(AM)調(diào)制信號(hào)：載波：已調(diào)波：載波分量上下帶邊分量AM已調(diào)波的頻譜：第6頁(yè)/共35頁(yè)62021/10/10星期日72024/4/14C(f)f0-f0fBAMS(f)BAM-f0f0fc(t)A-As(t)t

101+m(t)t

M(f)fmf-fmB0討論：帶寬：BAM=2B0=2fm頻譜：左右搬移±f0，關(guān)于±f0對(duì)稱(chēng)；含載頻分量；頻譜：上/下兩個(gè)邊帶；±f0處兩個(gè)沖激；調(diào)制不失真條件：

|m(t)|≥0;線性調(diào)制——振幅調(diào)制(AM)：AM頻譜第7頁(yè)/共35頁(yè)72021/10/10星期日82024/4/14線性調(diào)制——振幅調(diào)制(AM)：解調(diào)包絡(luò)檢波：AM已調(diào)信號(hào)外包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)相同；要求：不發(fā)生過(guò)幅調(diào)制，|m(t)|≥0，載波分量足夠大；特點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，檢波效率高；檢波后信噪比下降；應(yīng)用：民用調(diào)幅波解調(diào)方式；相干解調(diào)：無(wú)條件實(shí)現(xiàn)；已調(diào)信號(hào)解調(diào)信號(hào)第8頁(yè)/共35頁(yè)82021/10/10星期日92024/4/14線性調(diào)制——振幅調(diào)制(AM)：AM功率分布直流功率交流功率AM信號(hào)能量：直流分量占很大一部分；不攜帶信息：故：直流/載波分量可以去除掉；降低傳輸功率，節(jié)省能量；不影響信息傳輸；抑制載波雙邊帶調(diào)制——DSB第9頁(yè)/共35頁(yè)92021/10/10星期日102024/4/14線性調(diào)制——雙邊帶調(diào)制(DSB)：調(diào)制

調(diào)制信號(hào)無(wú)直流分量：m(t)

載波：

已調(diào)信號(hào)：

已調(diào)信號(hào)頻譜密度：DSB已調(diào)信號(hào)頻譜：沒(méi)有載波分量，僅含上下邊帶；上下邊帶關(guān)于±f0對(duì)稱(chēng)分布，攜帶信息相同；|f|≤f0,下邊帶；|f|≥f0，上邊帶；BDSB=2B0=2fm(a)調(diào)制信號(hào)頻譜密度M(f)f0B0(b)已調(diào)信號(hào)頻譜密度f(wàn)00-f0fS(f)下邊帶上邊帶上邊帶BDSB第10頁(yè)/共35頁(yè)102021/10/10星期日112024/4/14線性調(diào)制——雙邊帶調(diào)制(DSB)：解調(diào)相干解調(diào)：同步本地載波數(shù)學(xué)模型：解調(diào)：已調(diào)信號(hào)解調(diào)信號(hào)本地載波：同頻、同相完全同步本地載波頻差對(duì)解調(diào)的影響：第11頁(yè)/共35頁(yè)112021/10/10星期日122024/4/14線性調(diào)制——單邊帶調(diào)制(SSB)：調(diào)制HL(f)特性(c)低通濾波器特性和信號(hào)頻譜S(f)-f0f0f下邊帶上邊帶S

(f)上邊帶下邊帶(a)濾波前信號(hào)頻譜-f00ff0-f0上邊帶(b)高通濾波器特性和信號(hào)頻譜f00fHH(f)特性HH(f)特性S(f)上邊帶濾波器要求：邊緣陡峭；m(t)要求：低頻分量少；上下邊帶分開(kāi)；DSB分析：上下邊帶攜帶有相同信息，濾除其中一個(gè)邊帶不影響信號(hào)；還可減小發(fā)射功率;利用上邊帶——高通，UPF利用下邊帶——低通，LPF第12頁(yè)/共35頁(yè)122021/10/10星期日132024/4/14線性調(diào)制——單邊帶調(diào)制(SSB)：解調(diào)相干解調(diào)已調(diào)信號(hào)低通濾波本地載波基帶信號(hào)(a)載波頻譜f00-f0fC(f)S(f)(b)上邊帶信號(hào)頻譜上邊帶上邊帶f00-f0f2f0-2f0(c)載波和上邊帶信號(hào)頻譜的卷積結(jié)果f00-f0f2f0-2f0M(f)HL(f)SSB優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省帶寬；節(jié)省能量第13頁(yè)/共35頁(yè)132021/10/10星期日142024/4/14線性調(diào)制——?dú)埩暨厧?VSB)：調(diào)制0ffm-fmM(f)0f0-f0fSDSB(f)0f0-f0fSSSB(f)0f0-f0fSVSB(f)BDSBBSSB調(diào)制信號(hào)已調(diào)信號(hào)VSB濾波器要求：互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)性BVSB第14頁(yè)/共35頁(yè)142021/10/10星期日152024/4/14線性調(diào)制——?dú)埩暨厧?VSB)：解調(diào)調(diào)制信號(hào)已調(diào)信號(hào)低通濾波本地載波低通濾波后的信號(hào)頻譜：第15頁(yè)/共35頁(yè)152021/10/10星期日162024/4/14線性調(diào)制——?dú)埩暨厧?VSB)：解調(diào)低通濾波后的信號(hào)頻譜：VSB信號(hào)無(wú)失真解調(diào)的條件：H(f+f0)0f-2f0fm-(f0+fm)0f0-f0f0+fmfH(f)0f-2f02f0fm-fmH(f+f0)+H(f–f0)0f2f0H(f-f0)-fm

H(f)對(duì)于f0具有互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)性。第16頁(yè)/共35頁(yè)162021/10/10星期日172024/4/14第三章——模擬調(diào)制系統(tǒng)概述線性調(diào)制振幅調(diào)制(AM)雙邊帶(DSB)調(diào)制單邊帶(SSB)調(diào)制殘留邊帶(VSB)調(diào)制非線性調(diào)制基本原理已調(diào)信號(hào)頻譜和帶寬角度調(diào)制信號(hào)的接收第17頁(yè)/共35頁(yè)172021/10/10星期日182024/4/14非線性調(diào)制——基本原理角度調(diào)制：調(diào)制信號(hào)調(diào)制載波頻率和相位；信息附加在載波相位上；已調(diào)信號(hào)頻譜變化，與調(diào)制信號(hào)頻率成非線性關(guān)系；調(diào)制信號(hào)：m(t)=Amcos

mt載波：c(t)=Acos

0t已調(diào)信號(hào)：第18頁(yè)/共35頁(yè)182021/10/10星期日192024/4/14非線性調(diào)制——調(diào)相PM波PM波：已調(diào)正弦波瞬時(shí)相位與調(diào)制信號(hào)m(t)成線性關(guān)系。kP——調(diào)制常數(shù)，代表調(diào)相器靈敏度第19頁(yè)/共35頁(yè)192021/10/10星期日202024/4/14非線性調(diào)制——調(diào)頻FM波FM波：已調(diào)正弦波瞬時(shí)角頻率與調(diào)制信號(hào)m(t)成線性關(guān)系。kf——調(diào)制常數(shù)，代表調(diào)頻器靈敏度第20頁(yè)/共35頁(yè)202021/10/10星期日212024/4/14非線性調(diào)制——PM與FM比較令：m1(t)=∫m(t)dt做調(diào)制信號(hào)，調(diào)相：——間接調(diào)頻令：m2(t)=dm(t)/dt做調(diào)制信號(hào)，調(diào)頻：——間接調(diào)相第21頁(yè)/共35頁(yè)212021/10/10星期日222024/4/14非線性調(diào)制——PM與FM比較例：如圖已調(diào)信號(hào)波形和角頻率，其中，瞬時(shí)角頻率隨時(shí)間線性變化,試確定調(diào)制信號(hào)的形式。分析：若已調(diào)信號(hào)為FM波：若已調(diào)信號(hào)為PM波：同一角度調(diào)制結(jié)果，可采用不同調(diào)制方式（FM/PM）實(shí)現(xiàn)。只是，選用的調(diào)制信號(hào)不同。第22頁(yè)/共35頁(yè)222021/10/10星期日232024/4/14非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(FM)調(diào)制信號(hào)：m(t)=Amcos

mt調(diào)制指數(shù)最大相偏頻率偏移~最大相位偏移第23頁(yè)/共35頁(yè)232021/10/10星期日242024/4/14非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(FM)~第一類(lèi)n階貝塞爾函數(shù)

0~載頻

0+nm~邊頻，成對(duì)帶寬：B≈2(mf+1)fm第24頁(yè)/共35頁(yè)242021/10/10星期日252024/4/14非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(FM)kHzkHzkHzkHzkHzkHzkHzkHz

邊頻成對(duì)；當(dāng)調(diào)制信號(hào)含有很多頻率分量時(shí)：當(dāng)調(diào)制指數(shù)mf<<1

時(shí)，稱(chēng)為窄帶調(diào)頻。大部分功率集中在有限帶寬內(nèi)；

若忽略掉振幅小于未調(diào)載波振幅1%的邊頻分量，則：第25頁(yè)/共35頁(yè)252021/10/10星期日262024/4/14非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(FM)~窄帶調(diào)頻第26頁(yè)/共35頁(yè)262021/10/10星期日272024/4/14非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(PM)調(diào)制指數(shù)最大相偏頻率偏移~最大相位偏移第27頁(yè)/共35頁(yè)272021/10/10星期日282024/4/14非線性調(diào)制——接收角調(diào)信號(hào)特點(diǎn)振幅恒定，不含信息；噪聲對(duì)信號(hào)角度影響?。唤庹{(diào)方法：限幅器+鑒頻器；限幅器+鑒相器；角度調(diào)制：抗干擾能力強(qiáng)！第28頁(yè)/共35頁(yè)282021/10/10星期日292024/4/14例：某調(diào)頻波，求：（1）已調(diào)信號(hào)平均功率；（2）調(diào)制指數(shù)；（3）最大頻偏；（4）調(diào)頻信號(hào)寬度。解：非線性調(diào)制——舉例第29頁(yè)/共35頁(yè)292021/10/10星期日302024/4/14本章作業(yè)P703.1，3.23.6，3.7，3.8第30頁(yè)/共35頁(yè)302021/10/10星期日312024/4/14Thankyouallforyourattention!AnyQuestionandSuggestionarewelcome!Email:jiluch@126.comCellphone31頁(yè)/共35頁(yè)312021/10/10星期日322024/4/14調(diào)幅系數(shù)包絡(luò)已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成比例變化.m(t)與時(shí)間軸不相交；