【正文】 【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 80 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 調(diào)頻信號頻譜 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 81 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 調(diào)頻信號的帶寬 理論上 FM信號頻帶寬度為無限寬，實際上邊頻幅度隨 n的增大而逐漸減小，因此 FM信號可近似認為具有 有限頻譜 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 76 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 三、寬帶調(diào)頻 調(diào)頻信號時域表達式 設單音調(diào)制信號為 將上式中的兩個因子分別展成傅里葉級數(shù)， tfAtAtm mmmm ?? 2coscos)( ?? ]sincos[)( ttAts mfcFM ?? ??( ) c os c os( si n ) si n si n( si n )F M c f m c f ms t A t m t A t m t? ? ? ?? ? ? ?tnmJmJtm mfn nfmf ?? 2cos)(2)()sincos( 1 20 ?????第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 則單音調(diào)制 FM信號的時域表達式為 將上式利用三角公式展開，有 tnmJtm mfnnmf ?? )12sin()(2)sinsin(112 ?? ????式中 ， Jn （ mf） —— 第一類 n階貝塞爾函數(shù) 。 不同的是， NBFM的兩個邊頻分別乘了因式 [1/（ ? ?c） ]和 [1/（ ? + ?c） ] ，由于因式是頻率的函數(shù)，所以這種加權(quán)是 頻率加權(quán) ，加權(quán)的結(jié)果引起調(diào)制信號頻譜的失真。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 69 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 PM 信號和 FM 信號波形 第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 t? ?mt t? ?mtt? ?t?t? ?t?c?0? ?PMst t ? ?FMst tc?0000 0（ a） PM 信號波形 （ b） FM 信號波形 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 70 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 FM與 PM之間的關系 由于頻率和相位之間存在 微分與積分的關系 ，所以 FM與PM之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。 如果預先不知道調(diào)制信號 m（ t）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。 d[?ct +?（ t） ]/dt = ?（ t） —— 稱為 瞬時角頻率； d?（ t） /dt —— 稱為 瞬時頻率偏移 。 角度調(diào)制 ：頻率調(diào)制和相位調(diào)制的總稱。 大信噪比情況下， AM信號包絡檢波器的 性能 幾乎與相干解調(diào)法相同。開始出現(xiàn)門限效應的輸入信噪比稱為 門限值 。 對于 100%的調(diào)制，且 m（ t）是單頻正弦信號，這時 AM 的 最大信噪比增益 為 32?AM第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 可以證明，采用 同步檢測法解調(diào) AM信號時，得到的調(diào)制 制度增益與上式給出的 結(jié)果相同 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 55 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 四、 AM包絡檢波的性能 包絡檢波器分析模型 ()mst B P F )( tn ()mst )( tni )( tno o()mt 包絡檢 波 第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 輸入 信噪比 2)(2)(2202 tmAtsSmi ??? BntnN ii 02 )( ?? BtmANSii02202)(??通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 56 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 包絡 E（ t）計算 由于解調(diào)器輸入是信號加噪 式中 檢波器的輸出就是 E（ t），而 E（ t）中的 信號和噪聲存在非線性關系 ，因此 計算輸出信噪比顯得非常困難 。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 。也就是說， DSB信號的解調(diào)器使信噪比改善一倍 。 制度增益定義 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， G 也反映了這種調(diào)制制度的優(yōu)劣。 no（ t） —— 輸出噪聲。 通常 要求插入的載波振幅應遠遠大于信號的振幅 ，同時要求插入的載波與調(diào)制載波 同頻同相 。 R CA M 信 號? ?0A m t?D第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 2）包絡檢波器結(jié)構(gòu)： 通常由半波或全波 整流器 和 低通濾波器 組成。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 36 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 移相法模型 將 展開，可得到另一種形式的時域表示式，即 。 ? ?mt ? ?DSBst?? ?ct載 波? ?H ?? ?SSBst第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 殘留邊帶信號的頻譜 ? ? ? ?()V SB D SBS S H? ? ???1 [ ( ) ) ] ( )2 ccM M H? ? ? ? ?? ? ? ?通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 31 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 VSB信號解調(diào)器模型（ 如何不失真地恢復原來的基帶信號 ） L P F?? ?V S Bst? ?pst? ?dst? ? 2 c o scc t t?? ? ? ? ?ccc os c t? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?????第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 ? ?V SB2 ( ) c ospcs t s t t??圖中 ? ? ? ?( ) ( )p V SB c V SB cS S S? ? ? ? ?? ? ? ?根據(jù)頻域卷積定理可知，乘積 Sp（ t） 對應的頻譜為 ? ?()V SB V SBs t S ??因為 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 32 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 將 ? ? ? ?( ) ( )p V SB c V SB cS S S? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?()V SB D SBS S H? ? ???1 [ ( ) ) ] ( )2 ccM M H? ? ? ? ?? ? ? ?? ?1( ) ( ) ( ) ( )2d c cS M H H? ? ? ? ? ?? ? ? ?代入 得到 式中， M（ ? + 2?c）及 M（ ? 2?c）是搬移到 + 2?c和 2?c處的頻譜，它們可以由解調(diào)器中的 低通濾波器濾除 。 SSB目前已成為 短波通信 中一種重要的調(diào)制方式。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 27 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 移相法 SSB調(diào)制器方框圖 第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 優(yōu)點：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。當調(diào)制信號中含有直流及低頻分量時濾波法就不適用了。 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 600Hz，即允許 過渡帶 為 600Hz。 第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 濾波法原理方框圖： 用邊帶濾波器，濾除不要的邊帶。 缺點：不能用包絡檢波， 需用相干檢波 ，較復雜。 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 調(diào)制效率： ? ?? ?2220SAMAMmtPP A m t? ?? ?22( ) / 2mm t A?? ?? ?2 2222200 2mAMmmt AAAA m t? ??第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 當 |m（ t） |max = A0時（ 100％調(diào)制）， 調(diào)制效率最高 ，此時 ?max ＝ 1/3 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 17 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 二、雙邊帶調(diào)制（ DSB） DSB調(diào)制器模型 ttmtscDSB ?cos)()( ? )]()([21)(ccDSB MMS ????? ????第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 )(tm tWccos )(tsDSB時域表達式 :無直流分量 。頻譜如下圖所示。這時用包絡檢波將發(fā)生失真。事實上，任何調(diào)制過程都是一種 非線性的變換過程 。 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 。 2）角度調(diào)制 ：頻率調(diào)制、相位調(diào)制。 第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 二、調(diào)制的目的 把基帶信號 轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號 。 載波調(diào)制： 用調(diào)制信號去控制載波的參數(shù)的過程。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 5 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 學習內(nèi)容 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 1 2 3 4 5 第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 非線性（角度調(diào)制）的原理 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較 6 頻分復用和調(diào)頻立體聲 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 6 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 ? 引 言 一、基本概念 調(diào)制： 把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。 計算： AM、 DSB、 SSB、 PM、 FM的表達式；功率和帶寬的計算 ； AM、 DSB、 SSB、 FM抗噪聲性能分析和 G的計算與比較；單音調(diào)頻的調(diào)頻指數(shù)、相偏及頻偏；卡森公式。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 3 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 學習目標 ? 重點 概念： AM、 DSB、 VSB和 PM、 FM的基本概念、特點和應用；產(chǎn)生與解調(diào)方法（會畫原理框圖）； AM、 DSB波形和頻譜（會畫）； VSB邊帶濾波特性；可靠性比較，有效性比較；門限的概念；多級調(diào)制、復合調(diào)制和 FDM的概念。 相干解調(diào)是否存在門限效應。 調(diào)制信號： 指來自信源的基帶信號。 解調(diào)（檢波） ：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。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 8 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 三、調(diào)制方式 模擬調(diào)制 常見的模擬調(diào)制： 1）幅度調(diào)制 ：調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶調(diào)制。 則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號（ 已調(diào)信號 ）可表示為： 式中， m（ t） — 基帶調(diào)制信號（ 調(diào)制信號 ）。 注意，這里的 “ 線性 ” 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