【正文】 0( ) ( )ift K m t????? ?mt? ?FMstV C O第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 壓控振蕩器 ： 每個(gè)壓控振蕩器（ VCO）自身就是一個(gè) FM調(diào)制器，因?yàn)樗?振蕩頻率正比于輸入控制電壓 ，即 LC振蕩器 ：用變?nèi)荻O管實(shí)現(xiàn)直接調(diào)頻。 由于 NBFM信號(hào)最大頻率偏移較小，占據(jù)的帶寬較窄，但是其 抗干擾性能比 AM系統(tǒng)要好得多 ，因此得到較廣泛的應(yīng)用。 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) 】 63 ?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、角度調(diào)制的基本概念 FM和 PM信號(hào)的一般表達(dá)式 角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為 )](cos[)( ttAts cm ?? ??第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 式中， A —— 載波的恒定振幅； [?ct +?（ t） ] ＝ ?（ t） —— 信號(hào)的 瞬時(shí)相位 ； ?（ t） —— 瞬時(shí)相位偏移 。 GAM總是小于 1，說明 包絡(luò)檢波器對(duì)輸入信噪比沒有改善， 而是惡化了 。顯然，輸出信噪比越大越好。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 34 ?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 殘留邊帶濾波器特性的兩種形式 第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 c?10 . 5? ?H ?c?? ??10 . 5( a )( b )0殘留 “ 部分上邊帶 ” 的濾波器特性 殘留 “ 部分下邊帶 ” 的濾波器特性 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 35 ?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 五、線性調(diào)制的一般模型 濾波法模型： 可歸納出濾波法線性調(diào)制的一般模型如下： ?? ?mt ? ?mstcosc t??ht )(]cos)([)( thttmts cm ?? ? )()])([21)( ?????? HMMSccm ????)()( thH ??第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 輸出信號(hào)時(shí)域表示式為： 輸出信號(hào)頻域表達(dá)式為： 式中， 可見， 只要適當(dāng)選擇 H（ ?） ， 便可以得到各種幅度調(diào)制信號(hào)。 再在要求的載頻上進(jìn)行第二次調(diào)制 。只有邊帶功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)，載波分量并不攜帶信息。 則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號(hào)（ 已調(diào)信號(hào) ）可表示為： 式中， m（ t） — 基帶調(diào)制信號(hào)（ 調(diào)制信號(hào) ）。 相干解調(diào)是否存在門限效應(yīng)。 載波調(diào)制： 用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過程。事實(shí)上，任何調(diào)制過程都是一種 非線性的變換過程 。 缺點(diǎn)：不能用包絡(luò)檢波， 需用相干檢波 ，較復(fù)雜。 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(xué)電子信息工程學(xué)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(diǎn)：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。 R CA M 信 號(hào)? ?0A m t?D第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 2）包絡(luò)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。也就是說， DSB信號(hào)的解調(diào)器使信噪比改善一倍 。開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為 門限值 。 如果預(yù)先不知道調(diào)制信號(hào) m（ t）的具體形式，則無法判斷已調(diào)信號(hào)是調(diào)相信號(hào)還是調(diào)頻信號(hào)。 通信原理【 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(xué)電子信息工程學(xué)院 第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 調(diào)頻信號(hào)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(xué)電子信息工程學(xué)院 調(diào)頻信號(hào)的帶寬 理論上 FM信號(hào)頻帶寬度為無限寬，實(shí)際上邊頻幅度隨 n的增大而逐漸減小，因此 FM信號(hào)可近似認(rèn)為具有 有限頻譜 。 方法：倍頻器可以用 非線性器件實(shí)現(xiàn) 。 2） 當(dāng) mf 1時(shí)，上式可以近似為 上式中 fm是 FM的最高頻率， mf是最大頻偏 ?f 與 fm之比 。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 71 ?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 如圖所示： ??mt??FMstF M調(diào) 制 器? ?mt ? ?FMst積 分 器P M調(diào) 制 器??mt? ?PMstP M調(diào) 制 器? ?mt ? ?PMst微 分 器F M調(diào) 制 器（ a）直接調(diào)頻 （ b）間接調(diào)頻 （ c） 直接調(diào)相 （ d） 間接調(diào)相 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) 】 72 ?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、窄帶調(diào)頻（ NBFM） 定義： 如果 FM信號(hào)的最大瞬時(shí)相位偏移滿足下式條件 ）（或 )( ???? ??tf dttmK第三節(jié) 非線性調(diào)制（角度調(diào)制）的原理 則稱為 窄帶調(diào)頻 ；反之，稱為寬帶調(diào)頻。 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) 】 61 ?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) 】 62 ?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 頻率調(diào)制簡(jiǎn)稱 調(diào)頻（ FM） ，相位調(diào)制簡(jiǎn)稱 調(diào)相（ PM） 。即： 兩者的抗噪聲性能是相同的 。 n（ t） —— 信道 加性高斯白噪聲 。 VSB不像 SSB那樣完全抑制 DSB信號(hào)的一個(gè)邊帶，而是 逐漸切割 ，使其殘留 — 小部分，如下圖所示： 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 30 ?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 VSB調(diào)制模型 用 濾波法 實(shí)現(xiàn)，原理與濾波法 SBB調(diào)制器相同。 若 H（ ?） 具有如下 理想低通特性 ： ，則可 濾除 上邊帶。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 13 ?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 頻 譜 若 m（ t）為確知信號(hào)，則 AM信號(hào)的頻譜為 01( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ]2A M c c c cS A M M? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 若 m（ t）為隨機(jī)信號(hào)，則 AM信號(hào)的頻域必須用功率譜描述。 改善系統(tǒng)的抗噪聲性能，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力 ，還 可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 電路通信教研室 含弘光大 繼往開來 通信原理 主講教師：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) 】 2 ?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) ? 學(xué)習(xí)要點(diǎn) 調(diào)制的定義、功能和分類； 線性調(diào)制的原理（表示式、頻譜、帶寬、產(chǎn)生與解調(diào)）； 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，門限效應(yīng)； 調(diào)頻（ FM）、調(diào)相（ PM）的基本概念； 調(diào)頻信號(hào)頻帶寬度的計(jì)算 —— 卡森公式； 調(diào)頻信號(hào)的生產(chǎn)與解調(diào)方法； 預(yù)加重和去加重的概念； FM、 DSB、 SSB、 VSB、 AM的性能比較； 頻分復(fù)用、復(fù)合調(diào)制和多級(jí)調(diào)制的概念。 把多個(gè)基帶信號(hào)分別搬移到不同的載頻處，以 實(shí)現(xiàn)信道的多 路復(fù)用 ， 提高信道利用率 。但是，可以采用其他的解調(diào)方法，如同步檢波。 ? ?mt ? ?D SBst?? ?ct載 波? ?H ?? ?SSBstH（ ?） 為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù) 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 21 ?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 若 H（ ?） 具有如下 理想高通特性 ： 1,( ) ( )0,cU SBcHH ???? ??????? ? ???1,( ) ( )0,cLSBc???? ???第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 ，則可 濾除 下邊帶。 通信原理【 第五章：模擬調(diào)制系統(tǒng) 】 29 ?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 ? ??M ????cfcf?0D S BS S BV S B殘留邊帶（ VSB）調(diào)制頻譜 四、殘留邊帶（ VSB）調(diào)制 第一節(jié) 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理 原理： 殘留邊帶調(diào)制是介于 SSB與 DSB之間的一種折中方式，既克服了 DSB信號(hào)占用 頻帶 寬的缺點(diǎn)，又解決了 SSB信號(hào) 實(shí)現(xiàn) 中的困難。 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) 】 44 ?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) 】 45 ?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、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能分析模型 ? ?omt帶 通濾 波 器? ?mst解 調(diào) 器? ?ont? ?mst? ?int?? ?nt第二節(jié) 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 圖中 sm （ t） —— 已調(diào)信號(hào)， mo（ t） —— 輸出 有用信號(hào)。 如果我們?cè)?相同的 輸入信號(hào)功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的基帶信號(hào)帶寬條件下，對(duì)這兩種調(diào)制方式進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的 輸出信噪比是相等 的。但當(dāng)輸入信噪比低于門限值時(shí)，會(huì)出現(xiàn) 門限效應(yīng) ，這時(shí)解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。 )](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(hào)先微分，而后進(jìn)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(hào)先積分，而后進(jìn)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) 】 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(dāng) mf 1時(shí)，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 。 原理：以理想平方律器件