【正文】 ? ?mt積分器相位調(diào)制倍頻器? ?W BFMst? ?N B F Mstc oscAt?第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 87 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 ＊ 倍頻： 目的：為 提高調(diào)頻指數(shù) ，從而獲得寬帶調(diào)頻。 例如，調(diào)頻廣播中規(guī)定的 最大頻偏 ?f為 75kHz， 最高調(diào)制頻率 fm為 15kHz，故調(diào)頻指數(shù) mf ＝ 5，由上式可計(jì)算出此 FM信號(hào)的頻帶寬度為 180kHz。 可見(jiàn)， FM信號(hào)的頻譜不再是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是一種 非線性過(guò)程 。 時(shí)域表示式 ( ) os [ ( ) ] si ntNBF M c f cs t A c t A K m d t? ? ? ????? ?N B F M ( ) [ ( ) ( ) ]ccsA? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?( ) ( )2f ccccAK MM? ? ? ?? ? ? ?????????????頻域表示式 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 73 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 NBFM和 AM信號(hào)頻譜的比較 1( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ]2A M c c c cS A M M? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?N B F M ( ) [ ( ) ( ) ]ccsA? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?( ) ( )2f ccccAK MM? ? ? ?? ? ? ?????????????第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 兩者都含有一個(gè)載波和位于處的兩個(gè)邊帶，所以它們的 帶寬相同 。 這時(shí)瞬時(shí)相位偏移為 將上式代入一般表達(dá)式 得到 FM信號(hào)表達(dá)式 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 66 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 PM與 FM的區(qū)別 )](cos[)( tmKtAts pcPM ?? ?( ) c os[ ( ) ]F M c ft A t K m d? ? ??? ?第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 比較上兩式可見(jiàn)， PM是相位偏移 隨 m（ t）線性變化 ， FM是相位偏移 隨 m（ t）的積分呈線性變化 。 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(shí)相位的變化 。 此時(shí)，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 門(mén)限效應(yīng) 。但 SSB所需的傳輸帶寬僅是 DSB的一半，因此 SSB得到普遍應(yīng)用 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 49 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 輸出 信噪比計(jì)算 設(shè)解調(diào)器輸入信號(hào)為 ttmts cm ?cos)()( ? ttmtmttm cc ?? 2cos)(21)(21cos)( 2 ??o 1( ) ( )2m t m t? 22oo1( ) ( )4S m t m t??第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 與相干載波 cos?ct相乘后，得 經(jīng)低通濾波器后，輸出信號(hào)為 因此，解調(diào)器 輸出端的有用信號(hào)功率 為 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 50 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 經(jīng)低通濾波器后，解調(diào)器最終的輸出噪聲為 解調(diào)器輸入端的窄帶噪聲為 ttnttntn cscci ?? sin)(cos)( )( ?? ? ? tttnttnttn ccsccci ???? cossin)(cos)(cos)( ?? ]2sin)(2cos)([21)(21 ttnttntn csccc ?? ??? o 1( ) ( )2 t n t? 22oo1( ) ( )4 cN n t n t?? 2o01 1 1()4 4 4iiN n t N n B? ? ?第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 它與相干載波相乘后，得 故 輸出噪聲功率 為 或?qū)懗? 22o1() ()414 imtS mtN n BN??則，輸出信噪比為： 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 51 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 輸入 信噪比計(jì)算 解調(diào)器 輸入信號(hào)平均功率 為 ? ? )(21cos)()( 222 tmttmtsS cmi ??? ?BntmNSii02 )(21?第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 解調(diào)器 輸入噪聲平均功率 為 Bni 0?則，輸入信噪比為： 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 52 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 制度增益 oo/ 2/D SB iiSNGSN??第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 由此可見(jiàn)， DSB調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為 2。 ni （ t） —— 帶通濾波 后的噪聲。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 40 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 因?yàn)?SI（ t） 是 m（ t） 通過(guò)一個(gè)全通濾波器 HI （ ?） 后的結(jié)果，故上式中的 Sd（ t） 就是解調(diào)輸出， 即 3）相干解調(diào)器性能分析 已調(diào)信號(hào)的一般表達(dá)式為 ( ) ( ) c os ( ) inm I c Q cs t s t t s t s t????? ? ( ) c os1 1 1( ) ( ) c os 2 ( ) in 22 2 2p m cI I c Q cs t s t ts t s t t s t s t????? ? ?? ? 1 ()2dIs t s t?? ? ? ?1 ()2s t s t m t??第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 與同頻同相的相干載波 C（ t） 相乘后，得 經(jīng)低通濾波器后，得到 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 41 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 包絡(luò)檢波 1）適用條件： AM信號(hào)，且要求 |m（ t） |max ? A0 。圖中 濾波器的特性按殘留邊帶調(diào)制的要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì) ，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。是 )()(? tmtm 為的傅里葉變換 )(?)(? ?Mtm ? ???? sgn)()(? jMM ???, 0sgn1 , 0??????? ??????? sgn)(/)(?)( jMMH h ???第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 式中， 若 M（ ?） 是 m（ t） 的傅里葉變換，則 式中符號(hào)函數(shù) 上式中的 [jsgn?]可以看作是 希爾伯特濾波器傳遞函數(shù) ，即 實(shí)質(zhì)：寬帶相移網(wǎng)絡(luò)。 SSB信號(hào)的頻譜 ? ?( ) ( )SSB D SBS S H? ? ???通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 22 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 SSB信號(hào)的頻譜（取上邊帶） ? ?D S BS ?c?? c? ?0 ? ?U SBH ?c?? c? ?0 ? ?U SBS ?c?? c? ?0第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 23 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 ＊ 濾波法技術(shù)難點(diǎn)： 濾波特性很難做到具有陡峭的截止特性。 優(yōu)點(diǎn)： 節(jié)省了載波功率 。 可見(jiàn)， AM信號(hào)的頻譜由 載頻分量 、 上邊帶 、 下邊帶 三部分組成，并且 上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu) 與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。 注意，這里的 “ 線性 ” 并不意味著已調(diào)信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間符合線性變換關(guān)系。 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(xué)電子信息工程學(xué)院 三、調(diào)制方式 模擬調(diào)制 常見(jiàn)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。 調(diào)制信號(hào)： 指來(lái)自信源的基帶信號(hào)。 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(xué)電子信息工程學(xué)院 學(xué)習(xí)目標(biāo) ? 重點(diǎn) 概念： AM、 DSB、 VSB和 PM、 FM的基本概念、特點(diǎn)和應(yīng)用；產(chǎn)生與解調(diào)方法（會(huì)畫(huà)原理框圖）； AM、 DSB波形和頻譜（會(huì)畫(huà)）； VSB邊帶濾波特性；可靠性比較，有效性比較；門(mén)限的概念；多級(jí)調(diào)制、復(fù)合調(diào)制和 FDM的概念。 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(xué)電子信息工程學(xué)院 學(xué)習(xí)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(fù)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(xué)電子信息工程學(xué)院 ? 引 言 一、基本概念 調(diào)制： 把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過(guò)程。 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(hào) 轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào) 。 可見(jiàn)，在波形上， 已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)的規(guī)律而正比地變化 。這時(shí)用包絡(luò)檢波將發(fā)生失真。 有用功率（ 用于傳輸有用信息的邊帶功率 ）占信號(hào)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(dāng) |m（ t） |max = A0時(shí)（ 100％調(diào)制）， 調(diào)制效率最高 ，此時(shí) ?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(xué)電子信息工程學(xué)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(shí)域表達(dá)式 :無(wú)直流分量 。 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。當(dāng)調(diào)制信號(hào)中含有直流及低頻分量時(shí)濾波法就不適用了。 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) 】 36 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 移相法模型 將 展開(kāi)，可得到另一種形式的時(shí)域表示式，即 。 通常 要求插入的載波振幅應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)的振幅 ，同時(shí)要求插入的載波與調(diào)制載波 同頻同相 。 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(shí)的性能， G 也反映了這種調(diào)制制度的優(yōu)劣