12025/9/21第三章——模擬調(diào)制系統(tǒng)概述線性調(diào)制振幅調(diào)制(AM)雙邊帶(DSB)調(diào)制單邊帶(SSB)調(diào)制殘留邊帶(VSB)調(diào)制非線性調(diào)制基本原理已調(diào)信號頻譜和帶寬角度調(diào)制信號的接收第1頁/共35頁22025/9/21概述調(diào)制：源：信源發(fā)出，由原始消息直接變化成的電信號；頻譜：從零開始較寬的范圍，低頻能量大，甚至含直流分量；特點：不適于信道直接傳輸；基帶信號：目的：使原始電信號適合信道傳輸；方式：按基帶信號的變化規(guī)律改變載波參數(shù)；作用：頻率搬移，適于信道傳輸和復(fù)用；提高抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性和有效性；模擬調(diào)制：用調(diào)制信號連續(xù)變化的模擬量對連續(xù)正/余弦波調(diào)制。調(diào)制信號：m(t)——模擬信號；載波：c(t)=Acos(

0t+φ0)——正弦波；已調(diào)信號s(t)：攜帶調(diào)制信號的信號；第2頁/共35頁32025/9/21概述線性調(diào)制：AM、DSB、SSB、VSB

頻譜結(jié)構(gòu)不變，只是頻譜沿著頻率軸平移；已調(diào)信號幅度隨調(diào)制信號成比例變化；

已調(diào)信號：~線性調(diào)制角度調(diào)制/非線性調(diào)制角度調(diào)制：PM、FM

相位或頻率變化；增加新的頻率成分，帶寬增加；幅度為常數(shù)；第3頁/共35頁42025/9/21第三章——模擬調(diào)制系統(tǒng)概述線性調(diào)制振幅調(diào)制(AM)雙邊帶(DSB)調(diào)制單邊帶(SSB)調(diào)制殘留邊帶(VSB)調(diào)制非線性調(diào)制基本原理已調(diào)信號頻譜和帶寬角度調(diào)制信號的接收第4頁/共35頁52025/9/21線性調(diào)制——一般模型調(diào)制信號已調(diào)信號M(f)f0(a)輸入信號頻譜密度S

(f)f0f-f00(b)輸出信號頻譜密度m(t)和H(f)的不同產(chǎn)生不同形式的調(diào)幅波。第5頁/共35頁62025/9/21線性調(diào)制——振幅調(diào)制(AM)調(diào)制信號：載波：已調(diào)波：載波分量上下帶邊分量AM已調(diào)波的頻譜：第6頁/共35頁72025/9/21C(f)f0-f0fBAMS(f)BAM-f0f0fc(t)A-As(t)t

101+m(t)t

M(f)fmf-fmB0討論：帶寬：BAM=2B0=2fm頻譜：左右搬移±f0，關(guān)于±f0對稱；含載頻分量；頻譜：上/下兩個邊帶；±f0處兩個沖激；調(diào)制不失真條件：

|m(t)|≥0;線性調(diào)制——振幅調(diào)制(AM)：AM頻譜第7頁/共35頁82025/9/21線性調(diào)制——振幅調(diào)制(AM)：解調(diào)包絡(luò)檢波：AM已調(diào)信號外包絡(luò)與調(diào)制信號相同；要求：不發(fā)生過幅調(diào)制，|m(t)|≥0，載波分量足夠大；特點：電路簡單，檢波效率高；檢波后信噪比下降；應(yīng)用：民用調(diào)幅波解調(diào)方式；相干解調(diào)：無條件實現(xiàn)；已調(diào)信號解調(diào)信號第8頁/共35頁92025/9/21線性調(diào)制——振幅調(diào)制(AM)：AM功率分布直流功率交流功率AM信號能量：直流分量占很大一部分；不攜帶信息：故：直流/載波分量可以去除掉；降低傳輸功率，節(jié)省能量；不影響信息傳輸；抑制載波雙邊帶調(diào)制——DSB第9頁/共35頁102025/9/21線性調(diào)制——雙邊帶調(diào)制(DSB)：調(diào)制

調(diào)制信號無直流分量：m(t)

載波：

已調(diào)信號：

已調(diào)信號頻譜密度：DSB已調(diào)信號頻譜：沒有載波分量，僅含上下邊帶；上下邊帶關(guān)于±f0對稱分布，攜帶信息相同；|f|≤f0,下邊帶；|f|≥f0，上邊帶；BDSB=2B0=2fm(a)調(diào)制信號頻譜密度M(f)f0B0(b)已調(diào)信號頻譜密度f00-f0fS(f)下邊帶上邊帶上邊帶BDSB第10頁/共35頁112025/9/21線性調(diào)制——雙邊帶調(diào)制(DSB)：解調(diào)相干解調(diào)：同步本地載波數(shù)學(xué)模型：解調(diào)：已調(diào)信號解調(diào)信號本地載波：同頻、同相完全同步本地載波頻差對解調(diào)的影響：第11頁/共35頁122025/9/21線性調(diào)制——單邊帶調(diào)制(SSB)：調(diào)制HL(f)特性(c)低通濾波器特性和信號頻譜S(f)-f0f0f下邊帶上邊帶S

(f)上邊帶下邊帶(a)濾波前信號頻譜-f00ff0-f0上邊帶(b)高通濾波器特性和信號頻譜f00fHH(f)特性HH(f)特性S(f)上邊帶濾波器要求：邊緣陡峭；m(t)要求：低頻分量少；上下邊帶分開；DSB分析：上下邊帶攜帶有相同信息，濾除其中一個邊帶不影響信號；還可減小發(fā)射功率;利用上邊帶——高通，UPF利用下邊帶——低通，LPF第12頁/共35頁132025/9/21線性調(diào)制——單邊帶調(diào)制(SSB)：解調(diào)相干解調(diào)已調(diào)信號低通濾波本地載波基帶信號(a)載波頻譜f00-f0fC(f)S(f)(b)上邊帶信號頻譜上邊帶上邊帶f00-f0f2f0-2f0(c)載波和上邊帶信號頻譜的卷積結(jié)果f00-f0f2f0-2f0M(f)HL(f)SSB優(yōu)點：節(jié)省帶寬；節(jié)省能量第13頁/共35頁142025/9/21線性調(diào)制——殘留邊帶(VSB)：調(diào)制0ffm-fmM(f)0f0-f0fSDSB(f)0f0-f0fSSSB(f)0f0-f0fSVSB(f)BDSBBSSB調(diào)制信號已調(diào)信號VSB濾波器要求：互補對稱性BVSB第14頁/共35頁152025/9/21線性調(diào)制——殘留邊帶(VSB)：解調(diào)調(diào)制信號已調(diào)信號低通濾波本地載波低通濾波后的信號頻譜：第15頁/共35頁162025/9/21線性調(diào)制——殘留邊帶(VSB)：解調(diào)低通濾波后的信號頻譜：VSB信號無失真解調(diào)的條件：H(f+f0)0f-2f0fm-(f0+fm)0f0-f0f0+fmfH(f)0f-2f02f0fm-fmH(f+f0)+H(f–f0)0f2f0H(f-f0)-fm

H(f)對于f0具有互補對稱性。第16頁/共35頁172025/9/21第三章——模擬調(diào)制系統(tǒng)概述線性調(diào)制振幅調(diào)制(AM)雙邊帶(DSB)調(diào)制單邊帶(SSB)調(diào)制殘留邊帶(VSB)調(diào)制非線性調(diào)制基本原理已調(diào)信號頻譜和帶寬角度調(diào)制信號的接收第17頁/共35頁182025/9/21非線性調(diào)制——基本原理角度調(diào)制：調(diào)制信號調(diào)制載波頻率和相位；信息附加在載波相位上；已調(diào)信號頻譜變化，與調(diào)制信號頻率成非線性關(guān)系；調(diào)制信號：m(t)=Amcos

mt載波：c(t)=Acos

0t已調(diào)信號：第18頁/共35頁192025/9/21非線性調(diào)制——調(diào)相PM波PM波：已調(diào)正弦波瞬時相位與調(diào)制信號m(t)成線性關(guān)系。kP——調(diào)制常數(shù)，代表調(diào)相器靈敏度第19頁/共35頁202025/9/21非線性調(diào)制——調(diào)頻FM波FM波：已調(diào)正弦波瞬時角頻率與調(diào)制信號m(t)成線性關(guān)系。kf——調(diào)制常數(shù)，代表調(diào)頻器靈敏度第20頁/共35頁212025/9/21非線性調(diào)制——PM與FM比較令：m1(t)=∫m(t)dt做調(diào)制信號，調(diào)相：——間接調(diào)頻令：m2(t)=dm(t)/dt做調(diào)制信號，調(diào)頻：——間接調(diào)相第21頁/共35頁222025/9/21非線性調(diào)制——PM與FM比較例：如圖已調(diào)信號波形和角頻率，其中，瞬時角頻率隨時間線性變化,試確定調(diào)制信號的形式。分析：若已調(diào)信號為FM波：若已調(diào)信號為PM波：同一角度調(diào)制結(jié)果，可采用不同調(diào)制方式（FM/PM）實現(xiàn)。只是，選用的調(diào)制信號不同。第22頁/共35頁232025/9/21非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(FM)調(diào)制信號：m(t)=Amcos

mt調(diào)制指數(shù)最大相偏頻率偏移~最大相位偏移第23頁/共35頁242025/9/21非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(FM)~第一類n階貝塞爾函數(shù)

0~載頻

0+nm~邊頻，成對帶寬：B≈2(mf+1)fm第24頁/共35頁252025/9/21非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(FM)kHzkHzkHzkHzkHzkHzkHzkHz

邊頻成對；當調(diào)制信號含有很多頻率分量時：當調(diào)制指數(shù)mf<<1

時，稱為窄帶調(diào)頻。大部分功率集中在有限帶寬內(nèi)；

若忽略掉振幅小于未調(diào)載波振幅1%的邊頻分量，則：第25頁/共35頁262025/9/21非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(FM)~窄帶調(diào)頻第26頁/共35頁272025/9/21非線性調(diào)制——頻譜與帶寬(PM)調(diào)制指數(shù)最大相偏頻率偏移~最大相位偏移第27頁/共35頁282025/9/21非線性調(diào)制——接收角調(diào)信號特點振幅恒定，不含信息；噪聲對信號角度影響??；解調(diào)方法：限幅器+鑒頻器；限幅器+鑒相器；角度調(diào)制：抗干擾能力強！第28頁/共35頁292025/9/21例：某調(diào)頻波，求：（1）已調(diào)信號平均功率；（2）調(diào)制指數(shù)；（3）最大頻偏；（4）調(diào)頻信號寬度。解：非線性調(diào)制——舉例第29頁/共35頁302025/9/21本章作業(yè)P703.1，3.23.6，3.7，3.8第30頁/共35頁312025/9/21Thankyouallforyourattention!AnyQuestionandSuggestionarewelcome!Email:jiluch@126.comCellphone31頁/共35頁322025/9/21調(diào)幅系數(shù)包