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1、第三章第三章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)引言引言1幅度調(diào)制的原理及抗噪聲性能幅度調(diào)制的原理及抗噪聲性能2非線性調(diào)制的原理及抗噪聲性能非線性調(diào)制的原理及抗噪聲性能3各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較4本章內(nèi)容本章內(nèi)容:頻分復(fù)用頻分復(fù)用(FDM)5復(fù)合調(diào)制及多級(jí)調(diào)制的概念復(fù)合調(diào)制及多級(jí)調(diào)制的概念62本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 模擬通信系統(tǒng)的原理，各種模擬調(diào)制模擬通信系統(tǒng)的原理，各種模擬調(diào)制方式及抗噪聲性能比較！方式及抗噪聲性能比較！模擬調(diào)制模擬調(diào)制:線性調(diào)制線性調(diào)制:AM,DSB,SSB,VSB:AM,DSB,SSB,VSB 非線性調(diào)制非線性調(diào)制:FM,PM:FM,PM35.1 5.1 引言引言調(diào)制

2、：用調(diào)制信號(hào)去控制載波某個(gè)參數(shù)調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波某個(gè)參數(shù)(幅度、頻率、相位幅度、頻率、相位)。調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) m(t)（信息信號(hào)）（信息信號(hào)）調(diào)制器調(diào)制器已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)s(t)（傳輸信號(hào)）（傳輸信號(hào)）載波信號(hào)載波信號(hào)c(t)(單音正弦波單音正弦波)連續(xù)變化的模擬量連續(xù)變化的模擬量模擬調(diào)制模擬調(diào)制離散的數(shù)字量離散的數(shù)字量(二進(jìn)制數(shù)字脈沖二進(jìn)制數(shù)字脈沖)數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制(單頻正弦波單頻正弦波)連續(xù)波形連續(xù)波形連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖波形脈沖波形脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制(矩形周期脈沖矩形周期脈沖)4調(diào)制的分類調(diào)制的分類載波信號(hào)不同：載波信號(hào)不同：調(diào)制信號(hào)不同：調(diào)制信號(hào)不同：模擬調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是連

3、續(xù)變化的模擬信號(hào)模擬調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是連續(xù)變化的模擬信號(hào)數(shù)字調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是離散的數(shù)字信號(hào)數(shù)字調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是離散的數(shù)字信號(hào)連續(xù)波調(diào)制：載波信號(hào)是連續(xù)波形連續(xù)波調(diào)制：載波信號(hào)是連續(xù)波形脈沖調(diào)制：載波信號(hào)是脈沖波形脈沖調(diào)制：載波信號(hào)是脈沖波形5調(diào)制的分類調(diào)制的分類被調(diào)制載波參數(shù)不同：被調(diào)制載波參數(shù)不同：幅度調(diào)制：載波幅度隨調(diào)制信號(hào)變化幅度調(diào)制：載波幅度隨調(diào)制信號(hào)變化頻率調(diào)制：載波頻率隨調(diào)制信號(hào)變化頻率調(diào)制：載波頻率隨調(diào)制信號(hào)變化相位調(diào)制：載波相位隨調(diào)制信號(hào)變化相位調(diào)制：載波相位隨調(diào)制信號(hào)變化頻譜的變化：頻譜的變化：已調(diào)信號(hào)與輸入信號(hào)頻譜之已調(diào)信號(hào)與輸入信號(hào)頻譜之間間呈線性搬移呈線性搬移已調(diào)信號(hào)與輸

4、入信號(hào)頻譜之間已調(diào)信號(hào)與輸入信號(hào)頻譜之間呈非線性搬移呈非線性搬移線性調(diào)制：線性調(diào)制：非線性調(diào)制：非線性調(diào)制：sm(f)線性調(diào)制非線性調(diào)制m(f)sm(f)頻譜之間呈線性搬移關(guān)系：頻譜之間呈線性搬移關(guān)系：AM、ASK頻譜之間沒有線性對(duì)應(yīng)關(guān)系：頻譜之間沒有線性對(duì)應(yīng)關(guān)系：FM、PM、FSK 65.2.1 5.2.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理設(shè)正弦型載波為設(shè)正弦型載波為:式中，式中，A A 載波幅度；載波幅度；c c 載波角頻率；載波角頻率；0 0 載波初始相位。載波初始相位。幅度調(diào)制信號(hào)幅度調(diào)制信號(hào)(已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào))可表示成可表示成:式中，式中，m m(t t)基帶調(diào)制信號(hào)基帶調(diào)制信號(hào)。7假設(shè)

5、假設(shè)m m(t t)M M()，則已調(diào)信號(hào)的頻譜為，則已調(diào)信號(hào)的頻譜為:結(jié)論結(jié)論:已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)正比變化已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)正比變化,頻譜是基帶信號(hào)頻譜的簡(jiǎn)單搬移。頻譜是基帶信號(hào)頻譜的簡(jiǎn)單搬移。由于這種搬移由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制又稱為線性調(diào)制。是線性的，因此幅度調(diào)制又稱為線性調(diào)制。注意注意:“:“線性線性”并不意味著已調(diào)信號(hào)與調(diào)制并不意味著已調(diào)信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間符合線性變換關(guān)系。信號(hào)之間符合線性變換關(guān)系。8Otm(t)調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)疊加直流疊加直流m0Ot0 0m0+m(t)OtAmaxOts sAM(t t)Amin時(shí)域表示時(shí)域表示（1）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅 AM9

6、時(shí)域波形時(shí)域波形 當(dāng)當(dāng)m m0 0|mm(t t)|)|maxmax時(shí)已時(shí)已調(diào)信號(hào)包絡(luò)與調(diào)制信調(diào)信號(hào)包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)波形相同，用包絡(luò)號(hào)波形相同，用包絡(luò)檢波法可以恢復(fù)出原檢波法可以恢復(fù)出原始調(diào)制信號(hào)。始調(diào)制信號(hào)。否則否則,出現(xiàn)出現(xiàn)“過調(diào)過調(diào)幅幅”現(xiàn)象現(xiàn)象，包絡(luò)檢波，包絡(luò)檢波失效。失效。Amin A max10 m(t)max m0將會(huì)出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而產(chǎn)生包絡(luò)失真將會(huì)出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而產(chǎn)生包絡(luò)失真,不能用包不能用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)，為保證無失真解調(diào)，可以采用相干解調(diào)絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)，為保證無失真解調(diào)，可以采用相干解調(diào) 當(dāng)滿足條件當(dāng)滿足條件 m(t)max m0時(shí)，時(shí)，AM信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成正信號(hào)的

7、包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成正比，比，可以用包絡(luò)檢波法很容易恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)可以用包絡(luò)檢波法很容易恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)重要參數(shù)：調(diào)幅指數(shù)AMAM調(diào)制波形分析調(diào)制波形分析Otm(t)AmaxOts sAMAM(t t)Amin滿調(diào)幅滿調(diào)幅,=1，此時(shí)，此時(shí)m=m0 欠調(diào)幅欠調(diào)幅，一般一般 小于小于1過調(diào)幅過調(diào)幅，大于大于1，Amin為負(fù)值為負(fù)值11頻譜頻譜AM信號(hào)的頻譜包含信號(hào)的頻譜包含:載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶 上邊帶與原調(diào)制上邊帶與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊同，下邊帶是上邊帶的鏡像。帶的鏡像。載頻分量載頻分量下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶單音調(diào)制單音調(diào)制12帶寬

8、與功率分配帶寬與功率分配調(diào)制信號(hào)功率：調(diào)制信號(hào)功率：調(diào)制信號(hào)帶寬是基帶信號(hào)帶寬調(diào)制信號(hào)帶寬是基帶信號(hào)帶寬f fH H的兩倍：的兩倍：所以所以載波功率載波功率邊帶功率邊帶功率13調(diào)制效率調(diào)制效率 有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）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。占信號(hào)總功率的比例稱為調(diào)制效率。AM調(diào)制方式調(diào)制效率低！調(diào)制方式調(diào)制效率低！“滿調(diào)幅滿調(diào)幅”時(shí)，如果時(shí)，如果m(t)為矩形波形，則最大可得到為矩形波形，則最大可得到 AM=50%，而，而m(t)為正弦波時(shí)可得到為正弦波時(shí)可得到 AM=33.3%。一般情況下，一般情況下，調(diào)幅指數(shù)調(diào)幅指數(shù)都小于都小于

9、1，調(diào)制效率很低，即，調(diào)制效率很低，即載波分量占據(jù)大部分信號(hào)功率，有信息的兩個(gè)邊帶占載波分量占據(jù)大部分信號(hào)功率，有信息的兩個(gè)邊帶占有的功率較小。有的功率較小。14優(yōu)點(diǎn)：可以采用包絡(luò)檢波法解調(diào)，不需本：可以采用包絡(luò)檢波法解調(diào)，不需本地同步載波信號(hào)，接收機(jī)成本很低。地同步載波信號(hào)，接收機(jī)成本很低。缺點(diǎn)：AM信號(hào)的調(diào)制效率比較低信號(hào)的調(diào)制效率比較低AMAM調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)問題：能否去掉不帶信息的載波，問題：能否去掉不帶信息的載波，提高調(diào)制效率？提高調(diào)制效率？抑制載波雙邊帶調(diào)制抑制載波雙邊帶調(diào)制15（2 2）雙邊帶調(diào)制（）雙邊帶調(diào)制（DSBDSB）時(shí)域表示式：無直流分量時(shí)域表示式：無直流分量A

10、 A0 0頻域表達(dá)式：無載頻分量頻域表達(dá)式：無載頻分量 16 時(shí)域表示時(shí)域表示抑制載波OtOtm(t)DSB信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致需采用相干解調(diào)（同步檢波）需采用相干解調(diào)（同步檢波）調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)m(t)的過零點(diǎn)處高頻載波相位有的過零點(diǎn)處高頻載波相位有180o突變突變（2 2）雙邊帶調(diào)制（）雙邊帶調(diào)制（DSBDSB）17DSBDSB信號(hào)頻譜分析信號(hào)頻譜分析DSB信號(hào)節(jié)省了載波功率，調(diào)制效率為信號(hào)節(jié)省了載波功率，調(diào)制效率為100頻帶寬度仍是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍頻帶寬度仍是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的問

11、題：能否只傳輸其中一個(gè)邊帶，問題：能否只傳輸其中一個(gè)邊帶，節(jié)省帶寬？節(jié)省帶寬？單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制18（3 3）單邊帶調(diào)制（）單邊帶調(diào)制（SSBSSB）雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜M M()的所有頻譜的所有頻譜信息，因此可以信息，因此可以只傳輸其中一個(gè)邊帶只傳輸其中一個(gè)邊帶。既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。19F+(w)/2F-(w)/2F+(w-wc)/4F-(w+wc)/4F+(w+wc)/4F-(w-wc)/4低通濾波器低通濾

12、波器高通濾波器高通濾波器20SSBSSB信號(hào)的頻域表示式信號(hào)的頻域表示式濾除下邊帶濾除下邊帶:濾除上邊帶濾除上邊帶:21以下邊帶為例：以下邊帶為例：其中，其中，22SSBSSB信號(hào)的時(shí)域表示信號(hào)的時(shí)域表示SSB的時(shí)域表示式：的時(shí)域表示式：所以所以:上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶23SSBSSB時(shí)域波形時(shí)域波形一般情況：一般情況：?jiǎn)我粽{(diào)制：?jiǎn)我粽{(diào)制：24SSBSSB調(diào)制小結(jié)調(diào)制小結(jié) SSB SSB信號(hào)信號(hào)DSBDSB一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，因?yàn)樗陌j(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變波，因?yàn)樗陌j(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以需采用相干解調(diào)?；?，所以需采用相干解調(diào)。工程實(shí)現(xiàn)

13、困難？工程實(shí)現(xiàn)困難？25（4 4）殘留邊帶調(diào)制（）殘留邊帶調(diào)制（VSBVSB）殘留邊帶調(diào)制是介于殘留邊帶調(diào)制是介于SSBSSB與與DSBDSB之間的一種折之間的一種折中方式，它克服了中方式，它克服了DSBDSB信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了又解決了SSBSSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)中的困難。信號(hào)實(shí)現(xiàn)中的困難。損失部分損失部分殘留部分殘留部分26濾波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制濾波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制 濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要求進(jìn)濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要十分陡峭的截止特性，因而它行設(shè)計(jì)，不需要十分陡峭的截止特性，因而它比單邊帶濾波器容易設(shè)計(jì)。比單邊帶濾波器容易設(shè)計(jì)。

14、殘留邊帶信號(hào)的頻譜殘留邊帶信號(hào)的頻譜:27殘留邊帶濾波器設(shè)計(jì)殘留邊帶濾波器設(shè)計(jì) 從接收端分析濾從接收端分析濾波器的設(shè)計(jì)條件波器的設(shè)計(jì)條件!乘法器輸出乘法器輸出:對(duì)應(yīng)頻譜對(duì)應(yīng)頻譜:搬移到搬移到2 c c的高頻分量的高頻分量,低通濾波后去除低通濾波后去除!28殘留邊帶濾波器設(shè)計(jì)殘留邊帶濾波器設(shè)計(jì):低通濾波器的輸出低通濾波器的輸出:若輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào)若輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào)m(t)，則傳遞，則傳遞函數(shù)必須滿足：函數(shù)必須滿足：其中，其中，H 調(diào)制信號(hào)的截止角頻率。調(diào)制信號(hào)的截止角頻率。29 殘留邊帶濾波器的特性殘留邊帶濾波器的特性H H()在在 c c處必須具有處必須具有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）互

15、補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）特性特性,相干解調(diào)時(shí)才能無失真地從相干解調(diào)時(shí)才能無失真地從殘留邊帶信號(hào)中恢復(fù)所需的調(diào)制信殘留邊帶信號(hào)中恢復(fù)所需的調(diào)制信號(hào)。號(hào)。30殘留邊帶濾波器特性的兩種形式殘留邊帶濾波器特性的兩種形式殘留殘留“部分上邊帶部分上邊帶”殘留殘留“部分下邊帶部分下邊帶”31VSBVSB時(shí)域波形時(shí)域波形一般情況：一般情況：?jiǎn)我粽{(diào)制：?jiǎn)我粽{(diào)制：32AMDSBSSBVSB2fH時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式帶寬帶寬2fHfHfH2fH調(diào)制方式調(diào)制方式各種線性調(diào)制方式各種線性調(diào)制方式33例例5-15-1已知調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式為已知調(diào)幅信號(hào)的表達(dá)式為SAM(t)=1.25cos2(104)t+4cos2(1.1104)

16、t+1.25 cos2(1.2104)t試求：試求：1)載頻為多少？載頻為多少？2)調(diào)幅指數(shù)為多少？調(diào)幅指數(shù)為多少？3)調(diào)制頻率為多少？調(diào)制頻率為多少？1)載頻為：載頻為：2)調(diào)幅指數(shù)為調(diào)幅指數(shù)為:3)調(diào)制頻率為：調(diào)制頻率為：解：解：34幅度調(diào)制都屬于線性調(diào)制，它的解調(diào)方式有兩種：幅度調(diào)制都屬于線性調(diào)制，它的解調(diào)方式有兩種：非相干解調(diào)：非相干解調(diào)：利用信號(hào)的幅度信息。僅適用于標(biāo)準(zhǔn)利用信號(hào)的幅度信息。僅適用于標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)。相干解調(diào)：有本地載波參與解調(diào)，利用信號(hào)的幅度相干解調(diào)：有本地載波參與解調(diào)，利用信號(hào)的幅度 信息和相位信息，可適用于各種幅度調(diào)信息和相位信息，可適用于各種

17、幅度調(diào) 制方式信號(hào)的解調(diào)。制方式信號(hào)的解調(diào)。(6)(6)線性調(diào)制的解調(diào)線性調(diào)制的解調(diào)35 原理：為了無失真地恢復(fù)基帶信號(hào)，接收端原理：為了無失真地恢復(fù)基帶信號(hào)，接收端必須提供必須提供與發(fā)送端載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的與發(fā)送端載波嚴(yán)格同步（同頻同相）的本地載波（稱為相干載波），本地載波（稱為相干載波），它與接收信號(hào)相乘它與接收信號(hào)相乘低通濾波后，可得到原始的調(diào)制信號(hào)。低通濾波后，可得到原始的調(diào)制信號(hào)。相干解調(diào)器的一般模型相干解調(diào)器的一般模型 I I、相干解調(diào)、相干解調(diào) 36相干解調(diào)器時(shí)域分析相干解調(diào)器時(shí)域分析已調(diào)信號(hào)的表達(dá)式已調(diào)信號(hào)的表達(dá)式:與相干載波相乘與相干載波相乘:低通濾波低通濾波:各種線

18、性調(diào)制方式各種線性調(diào)制方式sI(t)都包含了都包含了m(t)信息信息!37 經(jīng)乘法器后：經(jīng)乘法器后：低通濾波：低通濾波：相干解調(diào)利用了已調(diào)信號(hào)中的幅度和相位信息。提取相干解調(diào)利用了已調(diào)信號(hào)中的幅度和相位信息。提取同相分量而抑制正交分量，能夠無失真的恢復(fù)出原調(diào)制信同相分量而抑制正交分量，能夠無失真的恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào)，可用于各種調(diào)制方式。號(hào)，可用于各種調(diào)制方式。相干解調(diào)器頻域分析相干解調(diào)器頻域分析輸入信號(hào)輸入信號(hào)：38不同調(diào)制方式的相干解調(diào)不同調(diào)制方式的相干解調(diào)低通濾波和隔直后，低通濾波和隔直后，2 2）雙邊帶信號(hào)）雙邊帶信號(hào)與本地載波與本地載波c(tc(t)相乘相乘,低通濾波后，低通濾波后，1

19、1）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)393 3、單邊帶信號(hào)、單邊帶信號(hào) 本地載波本地載波c(tc(t)相乘相乘經(jīng)低通濾波后，經(jīng)低通濾波后，4 4、殘留邊帶信號(hào)、殘留邊帶信號(hào)與本地載波與本地載波c(tc(t)相乘相乘經(jīng)低通濾波后，經(jīng)低通濾波后，40標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)檢波輸入信號(hào)是AM信號(hào)且滿足條件則經(jīng)包絡(luò)檢波和低通后取出的幅度為 再經(jīng)隔直流電路，得到包絡(luò)檢波非相干解調(diào)的最常用電路。具有電路簡(jiǎn)單、檢波效率高等優(yōu)點(diǎn)。但只能用于AM波的解調(diào)。DCRsd(t)sAM(t)II II、非相干解調(diào)、非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波)415.2.2 5.2.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能AWGN平

20、穩(wěn)窄帶高斯噪聲同相分量正交分量平均功率為N i若白噪聲的單邊功率譜密度為n0帶寬應(yīng)等于已調(diào)信號(hào)的頻帶寬度，當(dāng)然也是窄帶噪聲ni(t)的帶寬，若（AM/DSB）帶通濾波器的帶寬是2fH42噪聲分析噪聲分析n ni i(t t)為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲:解調(diào)器輸入噪聲功率解調(diào)器輸入噪聲功率:帶通濾波器帶寬帶通濾波器帶寬單邊功率譜密度單邊功率譜密度43信噪比增益信噪比增益(制度增益制度增益)用用G G便于比較同類調(diào)制系統(tǒng)采用不同解調(diào)器時(shí)便于比較同類調(diào)制系統(tǒng)采用不同解調(diào)器時(shí)的性能的性能,也反映了調(diào)制制度的優(yōu)劣。也反映了調(diào)制制度的優(yōu)劣。信噪比增益定義信噪比增益定義:其中其中,44（1 1）D

21、SBDSB調(diào)制系統(tǒng)的性能調(diào)制系統(tǒng)的性能 由于相干解調(diào)器是線性系統(tǒng)，可以分別計(jì)由于相干解調(diào)器是線性系統(tǒng)，可以分別計(jì)算解調(diào)器輸出的信號(hào)功率和噪聲功率。算解調(diào)器輸出的信號(hào)功率和噪聲功率。45DSBDSB系統(tǒng)信噪比增益系統(tǒng)信噪比增益DSBDSB調(diào)制系統(tǒng)的信噪比增益為調(diào)制系統(tǒng)的信噪比增益為2,2,即解調(diào)器即解調(diào)器使信噪比改善一倍。使信噪比改善一倍。原因是采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正原因是采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被抑制。交分量被抑制。49SSBSSB系統(tǒng)信噪比增益系統(tǒng)信噪比增益 SSB SSB系統(tǒng)中，信號(hào)和噪聲有相同表示形系統(tǒng)中，信號(hào)和噪聲有相同表示形式，相干解調(diào)過程中，式，相干解調(diào)過程中，

22、信號(hào)和噪聲中的正信號(hào)和噪聲中的正交分量均被抑制交分量均被抑制，故信噪比沒有改善。，故信噪比沒有改善。52DSBDSB和和SSBSSB兩者的輸出信噪比是在不同的輸入信兩者的輸出信噪比是在不同的輸入信號(hào)功率情況下得到的號(hào)功率情況下得到的。如果我們?cè)谙嗤妮斎胄盘?hào)功率如果我們?cè)谙嗤妮斎胄盘?hào)功率Si，相同輸入，相同輸入噪聲功率譜密度噪聲功率譜密度n0，相同基帶信號(hào)帶寬條件下，相同基帶信號(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)它們的輸出信噪比輸出信噪比是相等的。是相等的。結(jié)論：結(jié)論：DSBDSB和和SSBSSB信號(hào)的抗噪聲性能是相同的，但雙邊帶信信號(hào)的抗

23、噪聲性能是相同的，但雙邊帶信號(hào)所需的傳輸帶寬是單邊帶的號(hào)所需的傳輸帶寬是單邊帶的2 2倍倍 53m0為載波幅度，m(t)為調(diào)制信號(hào)。這里仍假設(shè)m(t)的均值為0，解調(diào)器的輸入信號(hào)解調(diào)器的輸入信號(hào)解調(diào)器的輸入噪聲解調(diào)器的輸入噪聲解調(diào)器的輸入信噪比解調(diào)器的輸入信噪比解調(diào)器的輸出信號(hào)解調(diào)器的輸出信號(hào)解調(diào)器的輸出噪聲解調(diào)器的輸出噪聲解調(diào)器的輸出信噪比解調(diào)器的輸出信噪比(3)AM(3)AM相干解調(diào)的抗噪聲性能相干解調(diào)的抗噪聲性能54（4 4）AMAM包絡(luò)檢波的性能包絡(luò)檢波的性能檢波輸出電壓正比于輸入信號(hào)的包絡(luò)變化檢波輸出電壓正比于輸入信號(hào)的包絡(luò)變化 55解調(diào)器輸入信噪比計(jì)算解調(diào)器輸入信噪比計(jì)算輸入信號(hào)功

24、率輸入信號(hào)功率:輸入噪聲功率輸入噪聲功率:輸入信噪比輸入信噪比:帶通濾波器帶寬帶通濾波器帶寬2f2fH H56解調(diào)器輸入是信號(hào)加噪聲的混合波形解調(diào)器輸入是信號(hào)加噪聲的混合波形:當(dāng)包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)為當(dāng)包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)為1 1時(shí)，則檢波器時(shí)，則檢波器的輸出就的輸出就E(t)。輸出信號(hào)包絡(luò)的計(jì)算輸出信號(hào)包絡(luò)的計(jì)算其中其中,57輸出信噪比計(jì)算輸出信噪比計(jì)算大信噪比情況大信噪比情況有用信號(hào)與噪聲獨(dú)立分成兩項(xiàng)有用信號(hào)與噪聲獨(dú)立分成兩項(xiàng)58輸出信號(hào)功率輸出信號(hào)功率:輸出噪聲功率輸出噪聲功率:輸出信噪比輸出信噪比:信噪比增益信噪比增益:59小信噪比情況小信噪比情況小信噪比情況小信噪比情況其中其中R(t

25、)和和 (t)代表噪聲的包絡(luò)及相位：代表噪聲的包絡(luò)及相位：60輸出信噪比不隨著輸入信噪比按比例下降，輸出信噪比不隨著輸入信噪比按比例下降，而是急劇惡化，這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的而是急劇惡化，這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門限效應(yīng)門限效應(yīng),出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值門限值。因?yàn)橐驗(yàn)檩敵鰶]有單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)，有用信號(hào)被噪聲擾亂輸出沒有單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)，有用信號(hào)被噪聲擾亂61n在在小小信信噪噪比比情情況況下下，包包絡(luò)絡(luò)檢檢波波無無法法提提取取有有用用信信號(hào)的現(xiàn)象稱為解調(diào)器的號(hào)的現(xiàn)象稱為解調(diào)器的“門限效應(yīng)門限效應(yīng)”。n開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值。開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱

26、為門限值。n門門限限效效應(yīng)應(yīng)是是由由包包絡(luò)絡(luò)檢檢波波器器的的非非線線性性解解調(diào)調(diào)作作用用所所引起的。引起的。n相相干干解解調(diào)調(diào)的的方方法法解解調(diào)調(diào)各各種種線線性性調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào)時(shí)時(shí)不不存存在在門門限限效效應(yīng)應(yīng)。原原因因是是信信號(hào)號(hào)與與噪噪聲聲可可分分別別進(jìn)進(jìn)行行解解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨(dú)存在有用信號(hào)項(xiàng)。調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨(dú)存在有用信號(hào)項(xiàng)。門限效應(yīng)門限效應(yīng)62門限效應(yīng)小結(jié)門限效應(yīng)小結(jié)1.1.門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的。相干解調(diào)不存在門限效應(yīng)引起的。相干解調(diào)不存在門限效應(yīng),因?yàn)樾盘?hào)與因?yàn)樾盘?hào)與噪聲分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是存在單噪

27、聲分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是存在單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)。獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)。2.2.大信噪比情況下，大信噪比情況下，AMAM信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能與相干解調(diào)基本相同。當(dāng)輸入信噪比低于門限與相干解調(diào)基本相同。當(dāng)輸入信噪比低于門限值時(shí)，包絡(luò)檢波將會(huì)出現(xiàn)門限效應(yīng)，輸出信噪值時(shí)，包絡(luò)檢波將會(huì)出現(xiàn)門限效應(yīng)，輸出信噪比急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。比急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。63討論討論 1.AM 1.AM信號(hào)的調(diào)制制度增益信號(hào)的調(diào)制制度增益G GAMAM隨隨m m0 0的減小而增加。的減小而增加。2.G 2.GAMAM總是小于總是小于1 1，這說明對(duì)輸入信噪比沒有改善，這說明對(duì)輸入信噪比沒有改善，反

28、而惡化了。反而惡化了。3.AM 3.AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時(shí)，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時(shí)，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時(shí)的性能與同步檢測(cè)器時(shí)幾乎一樣。但隨著信噪比調(diào)時(shí)的性能與同步檢測(cè)器時(shí)幾乎一樣。但隨著信噪比的減小，包絡(luò)檢波器將在一個(gè)特定輸入信噪比值上出的減小，包絡(luò)檢波器將在一個(gè)特定輸入信噪比值上出現(xiàn)門限效應(yīng)；一旦出現(xiàn)門限效應(yīng)，解調(diào)器的輸出信噪現(xiàn)門限效應(yīng)；一旦出現(xiàn)門限效應(yīng)，解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化。比將急劇惡化。例如：對(duì)于例如：對(duì)于100%的調(diào)制，且的調(diào)制，且m(t)是單頻正弦信號(hào)，這是單頻正弦信號(hào)，這時(shí)時(shí)AM 的最大信噪比增益為的最大信噪比增益為2/3。64調(diào)制的作用調(diào)制的作用、調(diào)制

29、的分類調(diào)制的分類AM、DSB、SSB和和VSB調(diào)制調(diào)制（時(shí)域、頻域、功率分析）（時(shí)域、頻域、功率分析）線性調(diào)制的一般模型（線性調(diào)制的一般模型（濾波法和相移法）相干相干/非相干解調(diào)非相干解調(diào)調(diào)幅指數(shù)、調(diào)制效率調(diào)幅指數(shù)、調(diào)制效率VSB濾波器需滿足的特性濾波器需滿足的特性濾波法和相移法產(chǎn)生濾波法和相移法產(chǎn)生抗噪聲性能分析抗噪聲性能分析AM信號(hào)相干信號(hào)相干/非相干解調(diào)非相干解調(diào)制度增益制度增益 小信噪比門限效應(yīng)小信噪比門限效應(yīng)頻率相位誤差的影響頻率相位誤差的影響655.35.3非線性調(diào)制的原理及抗噪聲性能非線性調(diào)制的原理及抗噪聲性能角度調(diào)制時(shí)間域上的特點(diǎn)：角度調(diào)制時(shí)間域上的特點(diǎn)：幅度始終不變；幅度始終

30、不變；角度（頻率、相位）在變化。角度（頻率、相位）在變化。載波的相位角受調(diào)制信號(hào)的控制而變化，產(chǎn)生具有恒載波的相位角受調(diào)制信號(hào)的控制而變化，產(chǎn)生具有恒定振幅和瞬時(shí)相角定振幅和瞬時(shí)相角(t)的正弦波，稱之為角度調(diào)制。的正弦波，稱之為角度調(diào)制。相位調(diào)制相位調(diào)制 PM 頻率調(diào)制頻率調(diào)制 FM非線性調(diào)制m(f)sm(f)頻譜之間沒有線性對(duì)應(yīng)關(guān)系 角度調(diào)制方式調(diào)制前后頻率分量不是線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，角度調(diào)制方式調(diào)制前后頻率分量不是線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)調(diào)制后將原來的頻譜擴(kuò)展到非常寬的頻率范圍之內(nèi)經(jīng)調(diào)制后將原來的頻譜擴(kuò)展到非常寬的頻率范圍之內(nèi)傳輸，所以屬于非線性調(diào)制。傳輸，所以屬于非線性調(diào)制。665.3.1 5.3.

31、1 非線性調(diào)制的原理非線性調(diào)制的原理1 1、未調(diào)制載波、未調(diào)制載波2、角調(diào)制后、角調(diào)制后瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率瞬時(shí)頻率偏移瞬時(shí)頻率偏移m(t)A(t)幅度調(diào)制幅度調(diào)制 m(t)角度調(diào)制角度調(diào)制固有相位固有相位固有頻率固有頻率67相位調(diào)制相位調(diào)制(PM)(PM)定義定義:瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，即隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，即 式中式中K KPMPM-調(diào)相靈敏度，單位是調(diào)相靈敏度，單位是rad/Vrad/V。時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式:68瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位：調(diào)相波的表達(dá)式：調(diào)相波的表達(dá)式：KPM稱為調(diào)相靈敏度，單位為弧度稱為調(diào)相靈敏度，單位為弧度/伏

32、伏瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移:瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)隨調(diào)制信號(hào)m(t)而線性變化；而線性變化；最大相移：最大相移：69調(diào)相波的表達(dá)式：調(diào)相波的表達(dá)式：瞬時(shí)頻率：瞬時(shí)頻率：瞬時(shí)頻率偏移：瞬時(shí)頻率偏移：最大頻偏：最大頻偏：70瞬時(shí)頻率：瞬時(shí)頻率：最大頻偏：最大頻偏：最大相偏：最大相偏：調(diào)相指數(shù)調(diào)相指數(shù)瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位：?jiǎn)我粽{(diào)相單音調(diào)相 71 定義定義:瞬時(shí)頻率偏移瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)成比例變化，隨調(diào)制信號(hào)成比例變化，頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)(FM)相位偏移相位偏移:時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式:式中式中K KFMFM-調(diào)頻靈敏度，單位是調(diào)頻靈敏度，單位是rad/srad/s V V。72瞬時(shí)

33、頻率：KFM稱為調(diào)頻靈敏度，單位為弧度/秒/伏瞬時(shí)頻率偏移:瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)而線性變化；最大頻偏：調(diào)頻波的表達(dá)式：調(diào)頻波的表達(dá)式：73調(diào)頻波的表達(dá)式：調(diào)頻波的表達(dá)式：瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位偏移：瞬時(shí)相位偏移：最大相移：最大相移：74調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù)教材為教材為mf 最大相偏：最大相偏：瞬時(shí)頻率：瞬時(shí)頻率：最大頻偏：最大頻偏：瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位：?jiǎn)我粽{(diào)頻單音調(diào)頻75PMPM與與 FMFM的關(guān)系的關(guān)系 1.PM 1.PM的的相位偏移隨調(diào)制信號(hào)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)m(t)m(t)線性變化，線性變化，F(xiàn)MFM的的相位偏移隨相位偏移隨m(tm(t)的積分的積分呈線性變化。呈線性變化。2.2.如果不知道調(diào)制信號(hào)如果不知道調(diào)制信號(hào)m(tm(t)，則，則無法從已調(diào)無法從已調(diào)信號(hào)判斷是調(diào)相信號(hào)還是調(diào)頻信號(hào)信號(hào)判斷是調(diào)相信號(hào)還是調(diào)頻信號(hào)。76FMFM與與PMPM之間的聯(lián)系之間的聯(lián)系 （a a