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1、会计学1模拟调制模拟调制(tiozh)系统详解系统详解第一页，共107页。一、调制与解调一、调制与解调1.1.调制：用信号调制：用信号m(t)m(t)去控制载波去控制载波s(t)s(t)的某一个的某一个(或几个或几个)参参数数(cnsh)(cnsh)，调制调制(基带基带)信号信号 高频振荡波高频振荡波(正弦、脉冲正弦、脉冲)使之按使之按m(t)m(t)的规律而变化的规律而变化 已调波已调波(频带频带)信号信号2.2.解调：将已调波上所携带的信号取下来，恢复原基带信解调：将已调波上所携带的信号取下来，恢复原基带信号号 3.1 调制调制(tiozh)系系统简介统简介 第1页/共107页第二页，共1
2、07页。3.3.调制的目的调制的目的:提高频率以便发射提高频率以便发射 提高系统的性能提高系统的性能 有效有效(yuxio)(yuxio)利用频带利用频带4.4.调制的实质调制的实质:频谱搬移（基带频谱搬移（基带频带）频带）第2页/共107页第三页，共107页。0 0m mM()M()调制调制0S S()()0 0已调已调波波0S S()()0 0已调已调波波解调解调0 0m mM()M()0C()C()0 0载波载波(zib)第3页/共107页第四页，共107页。二、调制的分类：二、调制的分类：P4P4 载波载波(zib)(zib)调制信号调制信号1.1.正弦波调制：正弦波正弦波调制：正弦波
3、 （连续波）（连续波）2.2.脉冲调制脉冲调制:脉冲脉冲 模拟模拟(mn)信号信号:模拟模拟(mn)调制调制(3章章)数字信号数字信号:数字调制数字调制(6章章)模拟信号模拟信号:脉冲脉冲(michng)模拟调制模拟调制(4章章)数字信号数字信号:脉冲脉冲(michng)编码编码(数字数字)调制调制(4章章)第4页/共107页第五页，共107页。三、模拟调制三、模拟调制(tiozh)(tiozh)（线性、非线性调制（线性、非线性调制(tiozh)(tiozh)）载波载波已调信号可以表示为：已调信号可以表示为：幅度(fd)调制频率(pnl)调制相位调制S(t)=A(t)cos(t)t+()S(t
4、)=A0cos0t+0-三要素三要素幅度调制系统幅度调制系统 角度调制系统角度调制系统 线性线性 非线性非线性S(t)t0第5页/共107页第六页，共107页。一、标准调幅一、标准调幅(dio f)(dio f)（AMAM）系统）系统（一）（一）AMAM调制调制1.1.定义定义:用信号用信号m(t)m(t)去控制载波去控制载波s(t)s(t)的振幅，使已调波的的振幅，使已调波的包络包络 按照按照m(t)m(t)的规律线性变化。的规律线性变化。S(t)t0载波振幅载波角频率载波起始相位 3.2 幅度幅度(fd)调制调制系统系统 第6页/共107页第七页，共107页。2.2.AMAM信信号号(xn
5、ho)(xnho)表表达达式式 设m(t)为调制(tiozh)信号，载波为已调波为已调波为随随m(t)变化而变化变化而变化载波振幅载波角频率载波起始相位第7页/共107页第八页，共107页。S(t)S(t)t t0m(t)(t)t t0 0sAM(t)(t)t t0 0载波载波(zib)调制调制(tiozh)信号信号 已调波已调波第8页/共107页第九页，共107页。3.AM3.AM产生产生(chnshng)(chnshng)的数学模型的数学模型 ：AM调制器调制器m(t)cos(0t)(tSAM 0A第9页/共107页第十页，共107页。【例1】设调制信号m(t)=Amcos(mt+m)，载
6、波s(t)=A0cos(0t+0)求(1)AM信号的表达式;(2)画出AM波形(bxn)、频谱并计算其带宽。)cos()()(000+=ttmAtsAM解：（解：（1）已调波）已调波将将m(t)代入代入=A01+Am/A0 cos(mt+m)cos(0t+0)其中其中(qzhng)AM=Am/A0-调幅指数，调幅指数，AM1第10页/共107页第十一页，共107页。(2)波形(bxn)和频谱波形波形(b xn)t0 0A A0 0t tm(t)(t)0 0m(t)+At)+A0 0t0 0sAM(t)(t)t0S(t)第11页/共107页第十二页，共107页。频谱频谱设设 m=0=0 =A0+
7、Amcos(mt)cos(0t)=A0 cos(0t)+Amcos(mt)cos(0t)=A0 cos(0t)+（Am/2）cos(0+m)t +（Am/2）cos(0-m)t第12页/共107页第十三页，共107页。频谱频谱0 0M()0 0S()调制调制(tiozh)信号：信号：m(t)=Amcos(mt+m)，载波：，载波：s(t)=A0cos(0t+0)已调波：已调波：A0 cos(0t)+（Am/2）cos(0+m)t+（Am/2）cos(0-m)tm-m0-0sAM()0 002m调制调制(tiozh)信号信号载波载波(zib)已调波已调波带宽带宽=2m第13页/共107页第十四页
8、，共107页。【例2】已知调制信号m(t)=8cos2104t，载波s(t)=20cos21.1106t求(1)载波和调制信号的振幅、频率、调幅指数;(2)AM信号的表达式;(3)画出AM波形、频谱并计算(jsun)其带宽。第14页/共107页第十五页，共107页。【例3】已知调制信号为方波m(t)=4/sint+1/3(sin3t)+1/5(sin5t)+载波s(t)=A0cos(0t)求(1)AM信号的表达式;(2)画出AM波形(bxn)、频谱并计算其带宽。第15页/共107页第十六页，共107页。实验(shyn)(时域)信号信号(xnho)发生器发生器 m(t)AM/发生器发生器 s(t
9、)sAM(t)示波器示波器要求要求:(1)用示波器两通道观测调制信号和载波用示波器两通道观测调制信号和载波(zib)波形波形;(2)用示波器两通道观测调制信号和已调波波形用示波器两通道观测调制信号和已调波波形;(3)选择其它波形选择其它波形;思考思考:已调波包络怎样变化已调波包络怎样变化?已调波频率怎样变化已调波频率怎样变化?第16页/共107页第十七页，共107页。4.4.一般情况一般情况AMAM的波形的波形(b xn)(b xn)和频谱图形：和频谱图形：m(t)(t)t t0mm0M()000S(t)t0sAM(t)t0000SAM()USBUSBLSBLSB2m2mS()调制(tiozh
10、)信号时域时域频域频域载波(zib)已调波已调波 带宽带宽=m带宽带宽=2m第17页/共107页第十八页，共107页。结论结论(jiln)(jiln)：时域：已调波包络与调制信号成线性关系，频率为载频时域：已调波包络与调制信号成线性关系，频率为载频 频域：调制过程使基带信号的频谱搬移到频域：调制过程使基带信号的频谱搬移到00处，频谱处，频谱 中含有载频和上、下两个边带，已调波带宽为原基带信中含有载频和上、下两个边带，已调波带宽为原基带信 号带宽的两倍，即号带宽的两倍，即WAM=2 m WAM=2 m AM AM调制是属于线性调制调制是属于线性调制 第18页/共107页第十九页，共107页。实验
11、(shyn)(频域)信号信号(xnho)发生器发生器 m(t)AM/发生器发生器 s(t)sAM(t)示波器示波器要求要求:(1)观测调制信号频谱观测调制信号频谱-注意注意(zh y)频率间隔频率间隔;(2)观测载波频谱观测载波频谱-注意注意(zh y)频率间隔频率间隔;(3)观测已调波频谱观测已调波频谱-注意注意(zh y)中心频率中心频率;(4)分别改变幅度和频率。分别改变幅度和频率。频谱分析仪频谱分析仪第19页/共107页第二十页，共107页。解调：将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出解调：将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出 原始信号。原始信号。解调方式：相干解
12、调解调方式：相干解调 非相干解调非相干解调 1.1.相干调解：在收端有一本地载波相干调解：在收端有一本地载波,与发送与发送(f sn)(f sn)载波保持载波保持同频同相，可不失真地恢复原信号同频同相，可不失真地恢复原信号 数学模型：数学模型：（二）（二）AMAM解调解调(ji dio)(ji dio)cos(cos(0 0t+)t+)S SAMAM(t)(t)fd(t)(t)LPFp(t)本地本地(bnd)载波载波第20页/共107页第二十一页，共107页。（1 1）解析分析）解析分析 sAM(t)=A0+m(t)cos(0t+0)-sAM(t)=A0+m(t)cos(0t+0)-同频同频
13、乘法器输出：乘法器输出：p(t)=sAM(t)cos(0t+)=A0+m(t)cos(0t+0)p(t)=sAM(t)cos(0t+)=A0+m(t)cos(0t+0)cos(0t+)cos(0t+)=1/2A0+m(t)cos(20t+0+)+cos(0-)=1/2A0+m(t)cos(20t+0+)+cos(0-)通过通过(tnggu)LPF(tnggu)LPF后后 ：fd(t)=1/2A0+m(t)cos(0-)fd(t)=1/2A0+m(t)cos(0-)当当00 即同频同相时即同频同相时 fd(t)=1/2A0+m(t)m(t)fd(t)=1/2A0+m(t)m(t)若若0 0 ，信
14、号失真。，信号失真。cos(cos(0 0t+)t+)S SAMAM(t)(t)fd(t)(t)LPFp(t)第21页/共107页第二十二页，共107页。（2 2）图解）图解(tji)(tji)分析分析 cos0tt0 0m(t)(t)t0 00 02020P()P()sAM(t)(t)t t0 00 00 00S SAM()()00 00S()第22页/共107页第二十三页，共107页。2.2.非相干解调非相干解调 在接收端解调信号时不需要本地在接收端解调信号时不需要本地(bnd)(bnd)载波，利用已调信号中的包络信息载波，利用已调信号中的包络信息来恢复原始信号。来恢复原始信号。AM AM
15、信号非相干解调方法通常采用包络检波法。信号非相干解调方法通常采用包络检波法。电路电路(dinl)第23页/共107页第二十四页，共107页。m(t)(t)t t0 0sAM(t)(t)t t0 0充电充电(chng din)放电放电(fng din)LPF第24页/共107页第二十五页，共107页。实验(shyn)(解调)信号信号(xnho)发生器发生器 m(t)AM/发生器发生器 s(t)sAM(t)示波器示波器要求要求:(1)观测观测(gunc)包络检波时的波形包络检波时的波形;(2)观测观测(gunc)相干解调时的波形。相干解调时的波形。AM/解调器解调器第25页/共107页第二十六页，
16、共107页。二、抑制载波双边带二、抑制载波双边带(DSB)(DSB)调幅系统调幅系统 标准调幅标准调幅(AM)(AM)的缺点：的缺点：在标准调幅中含有载波分量，但载波分量并不携带在标准调幅中含有载波分量，但载波分量并不携带(xidi)(xidi)有用消息，却耗散大量的功率。有用消息，却耗散大量的功率。改进：改进：将不携带将不携带(xidi)(xidi)消息的载波分量抑制掉，仅传输携消息的载波分量抑制掉，仅传输携带带(xidi)(xidi)消息的两个边带。这就是抑制载波双边带调消息的两个边带。这就是抑制载波双边带调幅幅(DSB)(DSB)。000 0SAM()mm0 0M()抑制抑制(yzh)掉
17、掉第26页/共107页第二十七页，共107页。1.DSB1.DSB的时域表达式的时域表达式 ：（一）（一）DSBDSB调制调制(tiozh)(tiozh)第27页/共107页第二十八页，共107页。2.2.数学模型：数学模型：cos(cos(0 0t+t+0 0）m(t)t)S SDSBDSB(t)(t)第28页/共107页第二十九页，共107页。3.3.波形波形(b xn)(b xn)及频谱及频谱m(t)(t)t00 0mmM()M()0 00 00 0coscos0 0t tt00 00 00 0 S SDSB()()USBUSBLSBLSB2 2 m mS SDSBDSB(t)(t)t0
18、反相点反相点结论：结论：时域：波形有反向点时域：波形有反向点频域：载波被抑制频域：载波被抑制(yzh)(yzh)频谱中只有上、下边频谱中只有上、下边 带，带，WDSB=2 m WDSB=2 m 效率高效率高 第29页/共107页第三十页，共107页。(二二)解调：相干解调解调：相干解调模型（同模型（同AMAM）乘法器输出乘法器输出(shch)(shch)：通过通过LPFLPF后后 ：cos(cos(0 0t+)t+)S SDSBDSB(t)(t)fd(t)(t)LPFp(t)当当0 若若0，信号，信号(xnho)失真。失真。第30页/共107页第三十一页，共107页。三、单边带调制三、单边带调
19、制(tiozh)(SSB)(tiozh)(SSB)DSBDSB信号的缺点：信号的缺点：传输带宽需要两倍基带信号带宽，所以它的信道利用率不高。传输带宽需要两倍基带信号带宽，所以它的信道利用率不高。0WmWmM()M()000S SDSB()()USBUSBLSBLSB2m000S SSSB下下()m000S SSSB上上()()m 在在DSBDSB信号频谱中，位信号频谱中，位于于00处的两侧出现了两处的两侧出现了两个与个与M()M()形状完全相同的形状完全相同的频谱频谱 ，即上边带和下边带，即上边带和下边带中都含有中都含有M()M()的全部的全部(qunb)(qunb)消息消息 故可只传送一个边
20、带故可只传送一个边带第31页/共107页第三十二页，共107页。1.1.表达式表达式（一（一)SSB)SSB调制调制(tiozh)(tiozh)其中其中(qzhng):(qzhng):为为m(t)m(t)的正交分量的正交分量 “-”“-”为上边带为上边带 “+”“+”为下边带为下边带+第32页/共107页第三十三页，共107页。2.2.频谱频谱(不要求不要求(yoqi)(yoqi)波形波形)0 0mmM()M()0 000S SDSB()()USBUSBLSBLSB2m000S SSSB下下()m000S SSSB上上()()m结论结论(jiln)(jiln)：节省带宽节省带宽 节省功率节省功
21、率 WSSB=m WSSB=m 第33页/共107页第三十四页，共107页。3.SSB3.SSB信号的产生信号的产生(chnshng)(chnshng)（1 1）滤波法）滤波法S SSSBSSB(t)(t)cos(cos(0 0t+t+0 0）m(t)t)HSSB()S SDSBDSB(t)(t)000S SDSB()()USBUSBLSBLSB000S SSSB上上()()0WmWmM()M()第34页/共107页第三十五页，共107页。设单音调制信号设单音调制信号m(t)=Amcosmt,载波载波(zib)s(t)=cos0t，则两者相乘后得到的则两者相乘后得到的DSB信号为：信号为：滤出
22、上边带，滤出上边带，则则 滤出下边带，则滤出下边带，则第35页/共107页第三十六页，共107页。上、下边带的表达式合并上、下边带的表达式合并(hbng)(hbng)可写成：可写成：（2 2）相移法产生）相移法产生(chnshng)SSB(chnshng)SSB cos0tSSSB()m(t)-/2-/2sin0t-USB+LSB对任意对任意m(t)m(t)(二二)SSB)SSB的解调的解调(ji dio)-(ji dio)-相干相干解调解调(ji dio)(ji dio)+第36页/共107页第三十七页，共107页。四、残留边带四、残留边带(VSB)(VSB)调幅系统调幅系统(xtng)-(
23、xtng)-应用：电视图像传应用：电视图像传送送 双边带信号浪费边带，单边带信号的产生需要锐截止双边带信号浪费边带，单边带信号的产生需要锐截止特性的滤波器不容易实现。当所传信号的频谱具有丰富特性的滤波器不容易实现。当所传信号的频谱具有丰富的低频分量时的低频分量时(例如电视、电报例如电视、电报)，SSBSSB的上、下边带就很的上、下边带就很难分离。故可采用带宽介于单边带调制与双边带调制之难分离。故可采用带宽介于单边带调制与双边带调制之间的一种调制方式，这就是残留边带调制间的一种调制方式，这就是残留边带调制(VSB)(VSB)。000S SDSB()()USBUSBLSBLSB2m0 000S S
24、SSB上上()()第37页/共107页第三十八页，共107页。（一）（一）VSBVSB调制调制 除传送一个边带除传送一个边带(bin di)(bin di)外，还保留另一边带外，还保留另一边带(bin(bin di)di)的一部份。的一部份。数学模型：数学模型：cos0tm(t)(t)SVSB(t)HV()滤波器滤波器HV()HV()不需要十分不需要十分(shfn)(shfn)陡峭的滤波特性陡峭的滤波特性 第38页/共107页第三十九页，共107页。残留边带滤波器特性残留边带滤波器特性 ：在在|0|0|附近具有滚降特性附近具有滚降特性 对于对于|0|0|上半幅度点呈现奇对称上半幅度点呈现奇对称
25、(互补对称互补对称)在边带范围在边带范围(fnwi)(fnwi)内其它处是平坦的内其它处是平坦的H H()0-00 0H H(-0 0)+H+H(+0 0)=K0 0（二）VSB解调(ji dio)-相干解调(ji dio)第39页/共107页第四十页，共107页。【例4】已知调制信号(xnho)频谱如图所示,画出AM、DSB、SSB的频谱，并求调制信号(xnho)、AM、DSB、SSB的带宽。f f（HzHz）M M(f f)2k2k0 0第40页/共107页第四十一页，共107页。3.3 3.3 角度调制角度调制(tiozh)(tiozh)系统系统1.1.定义定义:用调制信号用调制信号m(
26、t)m(t)去控制载波去控制载波(zib)s(t)(zib)s(t)的频率或相位的频率或相位,称称为频为频 率调制率调制(FM)(FM)或相位调制或相位调制(PM),(PM),统称为角度调制。统称为角度调制。一、基本概念一、基本概念ttt第41页/共107页第四十二页，共107页。2.2.瞬时瞬时(shn sh)(shn sh)频率频率(t)(t)与瞬时与瞬时(shn sh)(shn sh)相相角角(t)(t)的关系的关系 未调制的正弦载波：未调制的正弦载波：瞬时瞬时(shn sh)(shn sh)频率频率 瞬瞬时时(shn sh)(shn sh)相角相角微分微分 积分积分第42页/共107页
27、第四十三页，共107页。其中其中-0 0：载波的固定：载波的固定(gdng)(gdng)角频率角频率;0 0：载波的起始相角；：载波的起始相角；Kp Kp：调相器灵敏度，弧度：调相器灵敏度，弧度/伏伏3.3.相位调制相位调制(tiozh)(tiozh)（PM PM）:已调波的瞬时相角已调波的瞬时相角(t)(t)与与调制调制(tiozh)(tiozh)信号信号m(t)m(t)呈呈 线性关系线性关系（1 1）瞬时）瞬时(shn(shn sh)sh)相角相角（2 2）瞬时频率）瞬时频率瞬时相移瞬时相移瞬时频偏瞬时频偏结论：结论：PMPM的瞬时相角与的瞬时相角与m(t)m(t)呈线性关系呈线性关系;瞬
28、时频率与瞬时频率与m(t)m(t)的微分呈线性关系的微分呈线性关系第43页/共107页第四十四页，共107页。（3 3）单音频）单音频(ynpn)(ynpn)信号的信号的PMPM波表达式波表达式 则：则：其中其中(qzhng)(qzhng)：称为调相指数称为调相指数 最大相移最大相移 =最大频偏最大频偏=A Am mK Kp pm mPM波表达式波表达式第44页/共107页第四十五页，共107页。4.4.频率调制频率调制(tiozh)(tiozh)（FMFM）:已调波的瞬时频率已调波的瞬时频率(t)(t)与调制与调制(tiozh)(tiozh)信号信号m(t)m(t)呈呈 线性关系线性关系 （
29、1 1）瞬时频率）瞬时频率(t)(t)其中其中:0 0：固有：固有(gyu)(gyu)角频率角频率;Kf;Kf：调频器灵敏度，弧度：调频器灵敏度，弧度/秒秒伏伏 （2 2）瞬时相角）瞬时相角结论：结论：FMFM波的瞬时频率波的瞬时频率(pnl)(pnl)与与m(t)m(t)呈线性关系呈线性关系;瞬时相角与瞬时相角与m(t)m(t)的积分呈线性关系的积分呈线性关系第45页/共107页第四十六页，共107页。（3 3）单音频）单音频(ynpn)(ynpn)信号的信号的FMFM波表达波表达式式 FM波表达式波表达式第46页/共107页第四十七页，共107页。其中其中 称为调频称为调频(dio pn)
30、(dio pn)指数指数 最大频偏最大频偏最大相位偏移最大相位偏移 第47页/共107页第四十八页，共107页。5.FM5.FM与与PMPM的关系的关系(gun x)(gun x)因此因此(ync)(ync)，调频和调相并无本质上的区别。，调频和调相并无本质上的区别。积分积分 PMm(t)FM 微分微分 FMm(t)PM第48页/共107页第四十九页，共107页。单音频调制单音频调制(tiozh)(tiozh)时，调频波和调相波的波形时，调频波和调相波的波形 PM PM波形波形(b xn)FM(b xn)FM波形波形(b xn)(b xn)m(t)m(t)调制调制(tiozh)信号信号瞬时频偏
31、瞬时频偏已调波已调波第49页/共107页第五十页，共107页。调频波调频波FMFM和调幅和调幅(dio f)(dio f)波波AMAM的比较的比较 等频不等幅等频不等幅调制调制(tiozh)信号信号AMFMS SAMAM(t)(t)t0 0m(t)t0SFM(t)t0 等幅不等频等幅不等频第50页/共107页第五十一页，共107页。【练习(linx)】已知调制信号波形如图所示,画出FM和AM波形.调制调制(tiozh)信号信号AMFMm(t)t0第51页/共107页第五十二页，共107页。实验(shyn)(时域)信号信号(xnho)发生器发生器 m(t)信号信号(xnho)发生器发生器 调频端
32、调频端s(t)sFM(t)示波器示波器要求要求:(1)用示波器两通道观测调制信号和载波波形用示波器两通道观测调制信号和载波波形;(2)用示波器两通道观测调制信号和已调波波形用示波器两通道观测调制信号和已调波波形;(3)选择其它波形选择其它波形;思考思考:已调波包络怎样变化已调波包络怎样变化?已调波频率怎样变化已调波频率怎样变化?第52页/共107页第五十三页，共107页。二、窄带调频二、窄带调频(NBFM)(NBFM)系统系统 （一）（一）NBFMNBFM调制调制 1.1.定义：如果调频波的最大相位偏移满足如下定义：如果调频波的最大相位偏移满足如下(rxi)(rxi)条件条件 称为窄带称为窄带
33、(zhi di)(zhi di)调频。在这种情况下调频。在这种情况下,调频波占有比较窄的频带宽调频波占有比较窄的频带宽度。度。2.NBFM2.NBFM表达式表达式 已知已知FMFM波表达式为波表达式为 第53页/共107页第五十四页，共107页。设设0=00=0，并将其按三角函数，并将其按三角函数(snjihnsh)(snjihnsh)展开，则有展开，则有 注：在以上推导中利用注：在以上推导中利用(lyng)(lyng)了近似关系：了近似关系：x1 x1时，时，cosx cosx 1 1 和和sinx sinx x x。3.3.数学模型数学模型第54页/共107页第五十五页，共107页。讨论：
34、讨论：NBFMNBFM与与AMAM的比较的比较相同点：相同点：结构相似结构相似,都包含有载波和上、下两个边带都包含有载波和上、下两个边带 已调信号的带宽都为调制信号的两倍已调信号的带宽都为调制信号的两倍,即即W=2m W=2m 不同点：不同点：NBFM NBFM信号的边带分量与频率有关信号的边带分量与频率有关(yugun)(yugun)两个边带的相位不一样。负频域的边带分量相位翻转两个边带的相位不一样。负频域的边带分量相位翻转180018004.4.频谱频谱第55页/共107页第五十六页，共107页。（二）（二）NBFMNBFM的解调的解调 窄带调频波和调幅信号一样窄带调频波和调幅信号一样(y
35、yng)(yyng)，可采用相干，可采用相干解调和非相干解调两种方法。而窄带调频多采用相干解解调和非相干解调两种方法。而窄带调频多采用相干解调。调。第56页/共107页第五十七页，共107页。三、宽带调频三、宽带调频(dio pn)(WBFM)(dio pn)(WBFM)系统系统 （一）（一）WBFM WBFM 调制调制1.1.定义：不满足定义：不满足 为为WBFM WBFM 2 2 单音调频单音调频(dio pn)(dio pn)的的WBFMWBFM表达式表达式第57页/共107页第五十八页，共107页。其中其中(qzhng)(qzhng)：Jn(FM)Jn(FM)，称为贝塞尔函数，称为贝塞
36、尔函数3.3.频谱频谱第58页/共107页第五十九页，共107页。由载频分量和无穷多个边频分量组成，是非由载频分量和无穷多个边频分量组成，是非(shfi)(shfi)线性调制线性调制 边频分量对称地分布在载频的两侧，相邻边频的间隔为边频分量对称地分布在载频的两侧，相邻边频的间隔为m m 对称的边频分量幅度相等，但对称的边频分量幅度相等，但n n为偶数时幅度的符号相同，而为偶数时幅度的符号相同，而n n为奇数时幅度的符号相反为奇数时幅度的符号相反 边频分量幅度随边频分量幅度随n n的增加而下降的增加而下降相邻频率相邻频率(pnl)间间的间隔的间隔n为奇数为奇数(j sh)时，上、时，上、下边频幅
37、度下边频幅度的符号相反的符号相反n为偶数时，上、为偶数时，上、下边频幅度的符号下边频幅度的符号相同相同第59页/共107页第六十页，共107页。实验(shyn)(频域)信号信号(xnho)发生器发生器 m(t)射频射频(sh pn)/噪声噪声 发生器发生器 s(t)sFM(t)示波器示波器要求要求:(1)观测调制信号频谱观测调制信号频谱-注意频率间隔注意频率间隔;(2)观测载波频谱观测载波频谱-注意频率间隔注意频率间隔;(3)观测已调波频谱观测已调波频谱-注意中心频率注意中心频率;(4)分别改变幅度和频率。分别改变幅度和频率。频谱分析仪频谱分析仪第60页/共107页第六十一页，共107页。4.
38、4.单频调制单频调制(tiozh)(tiozh)时的频带宽度时的频带宽度 设设FMFM信号的有效频带取到信号的有效频带取到+1+1次边频，则由于相邻频谱分量的间隔为次边频，则由于相邻频谱分量的间隔为m m。单音频调制。单音频调制(tiozh)(tiozh)时，时，FMFM信号的带宽为信号的带宽为 调频调频(dio pn)(dio pn)信号的带宽也可信号的带宽也可写为写为这这个个关关系系称称为为(chn(chn wi)wi)卡卡森森公公式式 若若FM 1FM 1FM 1，则，则第61页/共107页第六十二页，共107页。（1 1）直接调频法：用调制信号直接改变决定）直接调频法：用调制信号直接改
39、变决定(judng)(judng)载波频率的电抗元载波频率的电抗元件的参数，使输出信号件的参数，使输出信号SFM(t)SFM(t)的瞬时频率随调制信号线性变化。的瞬时频率随调制信号线性变化。直接调频法的优点：可以得到很大的频偏。直接调频法的优点：可以得到很大的频偏。主要缺点：载波频率会发生主要缺点：载波频率会发生(fshng)(fshng)漂移，需附加稳频电路。漂移，需附加稳频电路。5.5.调频信号调频信号(xnho)(xnho)的产生的产生:直接调频法、倍频法直接调频法、倍频法 第62页/共107页第六十三页，共107页。（2 2）倍频法：由窄带调频通过倍频产生宽带）倍频法：由窄带调频通过倍
40、频产生宽带(kun di)(kun di)调频信号调频信号的方法。它是由倍频器和混频器适当配合组成的。的方法。它是由倍频器和混频器适当配合组成的。第63页/共107页第六十四页，共107页。（二）（二）WNFMWNFM的解调的解调(ji dio)(ji dio)宽带调频信号的解调宽带调频信号的解调(ji dio)(ji dio)主要采用非相干解调主要采用非相干解调(ji dio)(ji dio)，非相干解调，非相干解调(ji dio)(ji dio)的电路类型很多，例的电路类型很多，例如：相位鉴频器、比例鉴频器、晶体鉴频器等。如：相位鉴频器、比例鉴频器、晶体鉴频器等。鉴频器的数学模型：鉴频器的
41、数学模型：第64页/共107页第六十五页，共107页。经过经过(jnggu)(jnggu)微微分电路后分电路后 可见可见(kjin)(kjin)，调频信号经微分后变成了调幅调频波，其幅，调频信号经微分后变成了调幅调频波，其幅度变化为度变化为 经过经过(jnggu)(jnggu)包络检波器并隔除直流分量后，输出为包络检波器并隔除直流分量后，输出为 m(t)m(t)设调频波为设调频波为 调幅调幅 调频调频第65页/共107页第六十六页，共107页。【例5】设一调幅(diof)信号由载波电压100cos(2106t)加上电压50cos12.56tcos(2106t)组成。(1)画出已调波的时域波形；
42、(2)画出已调信号的频谱；(3)写出AM波表达式并求A0、Am、f0、fm、AM、BAM。解：（解：（1 1）第66页/共107页第六十七页，共107页。(2)(2)(3)(3)AM波表达式波表达式 SAM（t）=（100+50cos12.56t）cos(2106t)A0=100；Am=50 f0=106（Hz）；）；fm=2（Hz）am=0.5；BAM=2fm=4（Hz）sAM(f)f f（HzHz）0 0106106+2106-210025第67页/共107页第六十八页，共107页。【例【例6】已知调幅波的表达式为】已知调幅波的表达式为S(t)=0.125cos(2104t)+4cos(2
43、1.1104t)+0.125cos(21.2104t)试求试求(1)载频是什么？载频是什么？(2)调幅指数为多少？调幅指数为多少？(3)调制调制(tiozh)频率是多少？频率是多少？解解 S(t)=0.125cos(2104t)+4cos(21.1 104t)+0.125cos(21.2 104t)(1)f0=1.1 104(Hz)(2)AM=0.1252/4=0.0625 (3)fm=0.1 104(Hz)第68页/共107页第六十九页，共107页。【例7】已知调制(tiozh)信号频谱如图所示,画出AM、DSB、SSB的频谱，并求调制(tiozh)信号、AM、DSB、SSB的带宽。f f（
44、HzHz）M M(f f)5k5k0 01k1kf f（HzHz）AMAM0 0f f0 0+5k+5kf f0 0f f0 0-5k-5kf f（HzHz）DSBDSB0 0f f0 0+5k+5kf f0 0-5k-5kf f（HzHz）SSB(USB)SSB(USB)0 0f f0 0+5k+5kf f0 0+1k+1kB=4kHzB=4kHzB=10kHzB=10kHzB=10kHzB=10kHzB=4kHzB=4kHz第69页/共107页第七十页，共107页。【例8】已知调制信号(xnho)m(t)=4cos2104t（v）载波s(t)=16cos5106t（v），FM=50求(1)
45、写出AM和FM表达式；(2)求AM和FM的带宽。第70页/共107页第七十一页，共107页。3.4 3.4 模拟模拟(mn)(mn)调制系统的抗噪声性能调制系统的抗噪声性能一、概述一、概述（一）有噪声解调器的数学模型（一）有噪声解调器的数学模型 调制系统的抗噪声性能，主要由解调器的抗噪声性调制系统的抗噪声性能，主要由解调器的抗噪声性能来衡量能来衡量(hng ling).(hng ling).对模拟通信系统来说，解调器对模拟通信系统来说，解调器的抗噪声性能主要是用的抗噪声性能主要是用“信噪比信噪比”来衡量来衡量(hng(hng ling)ling)，信噪比指的是信号和噪声的平均功率之比，信噪比指
46、的是信号和噪声的平均功率之比，用用S/NS/N表示。表示。第71页/共107页第七十二页，共107页。S(t)S(t)为解调器输入端的已调信号，为解调器输入端的已调信号，n(t)n(t)为加性高斯白噪声为加性高斯白噪声;带通滤波器带通滤波器BPFBPF：滤出有用：滤出有用(yu yn)(yu yn)信号，滤除带外噪声信号，滤除带外噪声;经带通滤波器后经带通滤波器后n(t)n(t)变为窄带噪声变为窄带噪声ni(t)ni(t)各种通信各种通信(tng xn)系统有噪声解调器的数学模型系统有噪声解调器的数学模型第72页/共107页第七十三页，共107页。Si Si、S0S0分别表示解调器输入端和输出
47、分别表示解调器输入端和输出(shch)(shch)端的有用信号功率端的有用信号功率;Ni Ni和和N0N0分别表示解调器输入端和输出分别表示解调器输入端和输出(shch)(shch)端的噪声功率端的噪声功率;Si/Ni:Si/Ni:解调器的输入信噪比解调器的输入信噪比;S0/N0:S0/N0:解调器的输出解调器的输出(shch)(shch)信噪比信噪比;信噪比增益定义为信噪比增益定义为 信噪比增益越高，则解调器的抗噪声性能愈好。信噪比增益越高，则解调器的抗噪声性能愈好。S Si iN Ni iS S0 0N N0 0第73页/共107页第七十四页，共107页。（一）相干（一）相干(xinggn
48、)(xinggn)解调的抗噪解调的抗噪声性能声性能 数学模型数学模型 二、调幅系统二、调幅系统(xtng)(xtng)的抗噪声性能的抗噪声性能第74页/共107页第七十五页，共107页。1.1.以以DSBDSB为例求信噪比增益为例求信噪比增益(zngy)G(zngy)G12SSi i为输入信号功率为输入信号功率(均方值均方值)S Si i=m=m2 2(t)(t)n02N Ni i为输入噪声功率为输入噪声功率(n(n0 0/2/2为噪声的功率谱密为噪声的功率谱密度度)N Ni i=2fm m2=2n0 0fm mff02fmn0/2Sni(f)0 输入信噪输入信噪比比第75页/共107页第七十
49、六页，共107页。输出输出(shch)(shch)信信噪比噪比cos(cos(0 0t+)t+)S SSSBSSB(t)(t)LPFp(t)S S0 0为输出信号功率为输出信号功率N N0 0为输出噪声功率为输出噪声功率 信噪比增益信噪比增益第76页/共107页第七十七页，共107页。2.2.经推导经推导,各调幅系统的信噪比增益各调幅系统的信噪比增益(zngy)(zngy)分别分别为为 第77页/共107页第七十八页，共107页。几点结论：几点结论：AMAM信号经相干解调后，即使在最好的情况下，也不能改善其输入信号经相干解调后，即使在最好的情况下，也不能改善其输入信噪比，而信噪比一般都会恶化。
50、信噪比，而信噪比一般都会恶化。DSBDSB可以改善其输入信噪比可以改善其输入信噪比3dB3dB，即信噪比改善了两倍。，即信噪比改善了两倍。SSBSSB和和VSBVSB即不改善也不恶化其输入信噪比。即不改善也不恶化其输入信噪比。信噪比增益只适用于同一系统不同解调。信噪比增益只适用于同一系统不同解调。注意：这并不说明注意：这并不说明DSBDSB的抗噪声性能优于的抗噪声性能优于SSBSSB。因为信噪比增益仅。因为信噪比增益仅仅适用于同类调制系统作为仅适用于同类调制系统作为(zuwi)(zuwi)衡量不同解调器的抗噪衡量不同解调器的抗噪声性能，而不能用在不同调制系统抗噪声性能比较上，声性能，而不能用在