【正文】 正弦波，也 可以是非正弦波。 數(shù)字調(diào)制 常見的數(shù)字調(diào)制： ASK、 FSK、 PSK、 DPSK調(diào)制 等。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 11 ?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 一、調(diào)幅 （ AM） AM調(diào)制器模型 00( ) [ ( ) ] c os c os ( ) c osA M c c cs t A m t t A t m t t? ? ?? ? ? ??? ?mt ? ?mstcos c t??0A第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 時域表達式 式中， m（ t） —— 調(diào)制信號 ，均值為 0； A0 —— 常數(shù)，表示疊加的 直流分量 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 14 ?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 tttt? ?mt? ?0A m t?載 波? ?AMst?H?H?? ? ?M ?? ?AMS ?c?? c??0載頻分量 載頻分量 上邊帶 上邊帶 下邊帶 下邊帶 第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 頻譜圖 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 15 ?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 1）帶 寬 AM信號是 帶有載波分量的雙邊帶信號 ，帶寬是基帶信號帶寬 fH 的兩倍： 。 DSB特點： 1）有上下兩邊帶（ 頻帶利用率低 ）； 2） 無載波分量 ； 3） 符號變化時， 載波相位倒相 ； 4） 幅度由 控制； 5）若 帶寬為 B， 則 帶寬為 2B。 在 600Hz過渡帶和不太高的載頻情況下，濾波器不難實現(xiàn)；但 當載頻較高時，采用一級調(diào)制直接濾波的方法已不可能實現(xiàn)單邊帶調(diào)制 。 缺點： 寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實現(xiàn) ，通常采用 維弗法 來實現(xiàn)。 于是，低通濾波器的 輸出頻譜 為 ? ? 1 [ ( 2 ) ) ] ( )2p c cS M M H? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? )()2()(21 cc HMM ????? ????通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 33 ?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 顯然，為保證解調(diào)輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信號 m（ t），上式中的傳遞函數(shù)必須滿足： ? ?1( ) ( ) ( ) ( )2d c cS M H H? ? ? ? ? ?? ? ? ?( ) ( )c c HHH? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?常 數(shù) ，第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 式中， ?H—— 調(diào)制信號的截止角頻率。例如， 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 42 ?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 3）性能分析 設(shè)輸入信號是 ttmAts cAM ?cos)]([)( 0 ?? cH fRCf ???? /1? ?0 ()ds t A m t??第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 選擇 RC滿足如下關(guān)系： 式中， fH —— 調(diào)制信號的最高頻率。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 46 ?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 噪聲分析 ni（ t）為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲，它的表示式為 ttnttntn sci 00 sin)(cos)()( ?? ?? )](cos[)()( 0 tttVti ?? ?? isci Ntntntn ??? )()()( 222BnN i 0?第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 或 由于 式中， Ni—— 解調(diào)器輸入噪聲的平均功率。這是因為采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。 0( ) ( ) [ ( ) ( ) ] c os ( ) si n( ) c os[ ( ) ]m i c c s ccs t n t A m t n t t n t tE t t t????? ? ? ? ??? 220( ) [ ( ) ( ) ] ( )csE t A m t n t n t? ? ? ?????????? )()()()(0 tntmAtnarctgtcs?第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 57 ?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（大信噪比情況） 輸入信號幅度遠大于噪聲幅度，即 )()()]([ 220 tntntmA sc ???? 220( ) [ ( ) ( ) ] ( )csE t A m t n t n t? ? ? ?0 ( ) ( )cA m t n t? ? ?第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 由上式可見， 有用信號與噪聲獨立地分成兩項 ，因而可分別計算它們的功率。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 60 ?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 ? 討 論 門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的 非線性解調(diào)作用引起的 。 已調(diào)信號頻譜不再是原調(diào)制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換 ，會產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為 非線性調(diào)制 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 67 ?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 單音調(diào)制 FM與 PM 設(shè)調(diào)制信號為單一頻率的正弦波，即 ( ) c os c os 2m m m mm t A t A f t???? )](cos[)( tmKtAts pcPM ?? ?PM ( ) c os[ c os ]c p m ms t A t K A t????c os[ s ]c p mA t m c o t????第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 1）用它對載波進行相位調(diào)制 時，將上式代入 得到 式中， mp = Kp Am —— 調(diào)相指數(shù) ，表示最大的相位偏移。另外， NBFM的 一個邊帶和 AM反相 。 通常采用的原則是，信號的頻帶寬度應(yīng)包括幅度大于未調(diào)載波的 10%以上的邊頻分量。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 83 ?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 調(diào)頻信號的功率分配 調(diào)頻信號的平均功率為 ? ?2F M F MP s t? ? ?2F M F MP s t?22 ()2 nfnA Jm?? ? ?? ?2 ( ) 1nfnJm?? ? ??? 22F M cAPP??第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 由帕塞瓦爾定理可知 利用貝塞爾函數(shù)的性質(zhì) 得到 可見，調(diào)頻信號的平均功率等于未調(diào)載波的平均功率，即調(diào)制后總的功率不變 ，只是將原來載波功率中的一部分分配給每個邊頻分量。 原理：以理想平方律器件為例，其輸出 輸入特性為 )()(20 tasts i? )](cos[)( ttAtsci ?? ??)]}(22cos[1{21)( 20 ttaAts c ?? ???第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 當輸入信號為調(diào)頻信號時，有 由上式可知，濾除直流成分后，可得到一個新的調(diào)頻信號，其載頻和相位偏移均增為 2倍，由于相位偏移增為 2倍，因而調(diào)頻指數(shù)也必然增為 2倍。 缺點：頻率穩(wěn)定度不高。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 82 ?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 1） 當 mf 1時，上式可以近似為 mFM fB 2? fBFM ?? 2第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 ，稱為 窄帶調(diào)頻的帶寬 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 77 ?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 Jn （ mf）貝塞爾函數(shù)曲線 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) 】 78 ?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 將 代入 tnmJmJtm mfnnfmf ?? 2cos)(2)()sincos(120 ????? tnmJtm mfnnmf ?? )12sin()(2)sinsin(112 ?? ????( ) 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? ? ? ?? ? ? ?第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 01( ) ( ) c os ( ) [ c os( ) c os( ) ]F M f c f c m c ms t A J m t A J m t t? ? ? ? ?? ? ? ? ?2 ( ) [ c os( 2 ) c os( 2 ) ]f c m c mA J m t t? ? ? ?? ? ?+ 2( ) [ c os( 3 ) c os( 3 ) ]f c m c mAJ m t t? ? ? ?? ? ? ?— ( ) c os( )n f c mnA J m n t???? ? ???= 得 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 79 ?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 調(diào)頻信號的頻域表達式 ? ?( ) ( ) ( ) ( )F M n f c m c mS A J m n n? ? ? ? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ??第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 ? 討 論 ： 1） FM的頻譜由 載波分量 ?c和 無數(shù)邊頻（ ?c? n?m） 組成。 )](cos[)( tmKtAts pcPM ?? ?( ) c os[ ( ) ]F M c fs t A t K m d? ? ??? ?第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 比較下面兩式 可見，如果將調(diào)制信號先微分，而后進行調(diào)頻，則得到的是調(diào)相波，這種方式叫 間接調(diào)相 ；同樣，如果將調(diào)制信號先積分，而后進行調(diào)相，則得到的是調(diào)頻波，這種方式叫 間接調(diào)頻 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 64 ?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 相位調(diào)制（ PM） 瞬時相位偏移隨調(diào)制信號作線性變化，即 )()( tmKt p?? )](cos[)( tmKtAtspcPM ?? ? )](cos[)( ttAts cm ?? ??第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 式中， Kp —— 調(diào)相靈敏度 ，含義是單位調(diào)制信號幅度引起 PM信號的相位偏移量，單位是 rad/V。但當輸入信噪比低于門限值時，會出現(xiàn) 門限效應(yīng) ，這時解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。 對于 AM調(diào)制系統(tǒng)，在 大信噪比 時，采用包絡(luò)檢波器解調(diào) 時的性能與同步檢測器時的性能幾乎一樣。 如果我們在 相同的 輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方式進行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的 輸出信噪比是相等 的。式中 輸入信噪比 Si /Ni 的定義是： 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 48 ?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、 DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能 DSB相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型 ()mst L P F B P F