1、1l模擬調(diào)制：模擬調(diào)制：用基帶模擬信號去調(diào)制某載波用基帶模擬信號去調(diào)制某載波 。 l載波：確知的周期性波形載波：確知的周期性波形 余弦波：余弦波：式中，式中，A為振幅；為振幅； 0為載波角頻率；為載波角頻率； 0為初始相位。為初始相位。l定義：定義：調(diào)制信號調(diào)制信號m(t) 基帶模擬信號基帶模擬信號已調(diào)信號已調(diào)信號s(t) 調(diào)制后的載波稱為已調(diào)信號調(diào)制后的載波稱為已調(diào)信號調(diào)制器調(diào)制器 進行調(diào)制的部件進行調(diào)制的部件 圖3.1.1 調(diào)制器調(diào)制器已調(diào)信號s(t)調(diào)制信號m(t)cos()(00tAtc2l調(diào)制的目的：頻譜搬移 搬移到載波頻率附近，適應(yīng)信道傳輸 l模擬調(diào)制的分類：線性調(diào)制：調(diào)幅、單邊帶

2、、雙邊帶、殘留邊帶。 已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu)和調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)相同，只是將調(diào)制信號頻譜沿頻率軸進行了平移。非線性調(diào)制（角度調(diào)制）：頻率調(diào)制、相位調(diào)制。 已調(diào)信號的頻譜結(jié)構(gòu)和調(diào)制信號的頻譜結(jié)構(gòu)有很大的不同。3m(t)，其頻譜為，其頻譜為M(f ) 載載 波波：c(t)相乘結(jié)果：相乘結(jié)果： sm(t)濾波輸出：濾波輸出： s(t)用用“”表示傅里葉變換：表示傅里葉變換：sm(t)調(diào)制信號m(t)AcosctH H( (f f) )已調(diào)信號s(t)()(fMtmM(f)f0Sm(f)f0f-f00(a) 輸入信號頻譜密度(b) 輸出信號頻譜密度線性調(diào)制器的原理模型線性調(diào)制器的原理模型)(cos)(cf

3、StAtmm)()(2)(ccffMffMAfS-m4l基本原理基本原理設(shè)設(shè): m(t) = A0+m(t)， |m(t)| A0， |m(t)|max = m 調(diào)幅度，調(diào)幅度，則有調(diào)幅信號：則有調(diào)幅信號： sAM(t) = A0+m(t)cos ct，式中，式中， A0+m(t) 0，即，即sAM (t) 的包絡(luò)是非負的。的包絡(luò)是非負的。 +A0 = =m(t)0A0+m(t)0A0+m(t)5l頻譜密度頻譜密度 含離散載頻分量含離散載頻分量當當m(t)為余弦波，且為余弦波，且m100時，時，兩邊帶功率之和兩邊帶功率之和 載波功率之半。載波功率之半。-fHm(t)sAM(t)M (f)C(f

4、)c(t)A-AtfHfc-fc2fHSAM (f)2fH-fcfcffftt10A0+m(t)6lAM信號的接收：包絡(luò)檢波信號的接收：包絡(luò)檢波原理：原理：性能：設(shè)輸入電壓為性能：設(shè)輸入電壓為式中，式中，為檢波器輸入噪聲電壓為檢波器輸入噪聲電壓 (通常設(shè)為零均值平穩(wěn)高斯窄帶過程）通常設(shè)為零均值平穩(wěn)高斯窄帶過程）y(t)的包絡(luò)：的包絡(luò)：整流器低通濾波器圖3.2.4 包絡(luò)檢波器解調(diào)調(diào)幅信號ttnttntmtyscccsin)(cos)()(A0)(-n(t)=ttnttnscccsin)(cos)(-)()()(A0)(22tntntmtVscy7檢波后（已濾除直流分量）：檢波后（已濾除直流分量）

5、：輸出信號噪聲功率比：輸出信號噪聲功率比：在檢波前的信號噪聲功率比等于在檢波前的信號噪聲功率比等于檢波前后信噪功率比之比為檢波前后信噪功率比之比為 )()(A0)(tntmtVcy)()()(tntmtvc)(/)(220tntmErc)(/)(A02122tntmEri2222220)(A0)(2)(/)(A021)(/)(tmtmEtntmtntmErrci8l原理：原理：調(diào)制信號調(diào)制信號m(t)沒有直流分量時，得沒有直流分量時，得到到DSB信信號號 。l頻譜：兩個邊帶包含相同的信息頻譜：兩個邊帶包含相同的信息 。圖3.2.5 雙邊帶調(diào)制信號的頻譜(a) 調(diào)制信號頻譜密度M(f)f0(b)

6、 已調(diào)信號頻譜密度f00-f0fSDSB(f)上邊帶上邊帶下邊帶9l解調(diào)：需要本地載波解調(diào)：需要本地載波設(shè)接收的設(shè)接收的DSB信號為信號為 接收端的本地載波為接收端的本地載波為 兩者相乘后，得到兩者相乘后，得到 低通濾波后，得到低通濾波后，得到 僅當本地載波沒有頻率和相位誤差時，輸出信號才等僅當本地載波沒有頻率和相位誤差時，輸出信號才等于于m(t) / 2。和調(diào)制信號僅差一個常數(shù)因子和調(diào)制信號僅差一個常數(shù)因子l優(yōu)缺點：優(yōu)缺點：DSB信號可以節(jié)省發(fā)送功率，但接收電路較為復(fù)雜信號可以節(jié)省發(fā)送功率，但接收電路較為復(fù)雜 圖3.2.6 雙邊帶信號解調(diào)器原理方框圖基帶信號m(t)接收信號sDSB(t)co

7、sctr(t)H(f)ttmccos)()cos(cDt)2cos()cos(21)cos(cos)()(cccDDDtttmtttmtr)cos()(21D ttm10l原理：原理：兩個邊帶包含相同的信息兩個邊帶包含相同的信息只需傳輸一個邊帶：只需傳輸一個邊帶：上邊帶或下邊帶上邊帶或下邊帶要求要求m(t)中無太低頻率中無太低頻率l解調(diào)：解調(diào)：需要本地載波需要本地載波由于由于 若若 z(t) = x(t) y(t) ，則有則有Z( ) = X( ) Y( ) 單邊帶信號解調(diào)時，單邊帶信號解調(diào)時，用載波用載波cos 0t 和接收信號相和接收信號相乘，相當于在頻域中載波頻乘，相當于在頻域中載波頻譜

8、和信號頻譜相卷積。譜和信號頻譜相卷積。 -f0HL(f)特性上邊帶(b) 上邊帶濾波器特性和信號頻譜上邊帶f00f圖3.2.7 單邊帶信號的頻譜上邊帶SDSB(f)上邊帶下邊帶HH(f)特性HH(f)特性(a) 濾波前信號頻譜(c) 下邊帶濾波器特性和信號頻譜SSSB(f)S(f)-f00f-f0f0f下邊帶f011下圖以上邊帶為例，示出用低通濾波器濾出解調(diào)后的信號。下圖以上邊帶為例，示出用低通濾波器濾出解調(diào)后的信號。lSSB優(yōu)點：比優(yōu)點：比DSB信號進一步節(jié)省發(fā)送功率和占用帶寬。信號進一步節(jié)省發(fā)送功率和占用帶寬。圖3.2.8 單邊帶信號的解調(diào)SSSB(f)(b) 上邊帶信號頻譜上邊帶上邊帶f

9、c0-fcf2fc-2fc(a) 載波頻譜fc0-fcfC(f)(c) 載波和上邊帶信號頻譜的卷積結(jié)果fc0-fcf2fc-2fcM(f)HL(f)12lVSB調(diào)制的優(yōu)點：容許調(diào)制信號含有很低頻率分量。調(diào)制的優(yōu)點：容許調(diào)制信號含有很低頻率分量。l原理：原理：VSB仍為線性調(diào)制。仍為線性調(diào)制。 調(diào)制信號和載波相乘后的頻譜為調(diào)制信號和載波相乘后的頻譜為 設(shè)調(diào)制器的濾波器的傳輸函數(shù)為設(shè)調(diào)制器的濾波器的傳輸函數(shù)為H( f )，則濾波輸出的已調(diào)信，則濾波輸出的已調(diào)信號頻譜為號頻譜為sm(t)調(diào)制信號m(t)AcosctH H( (f f) )已調(diào)信號s(t)()(2)(ccffMffMAfS-m)()(

10、)(2)(ccfHffMffMAfS-13現(xiàn)在，求出為了得到現(xiàn)在，求出為了得到VSB信號，信號， H( f )應(yīng)滿足的條件：應(yīng)滿足的條件： 若仍用右圖解調(diào)器，若仍用右圖解調(diào)器， 則接收信號和本地載波相乘則接收信號和本地載波相乘后得到的后得到的r (t)的頻譜為：的頻譜為： 將已調(diào)信號的頻譜將已調(diào)信號的頻譜代入上式，得到代入上式，得到r (t)的頻譜為：的頻譜為： 上式中上式中M(f + 2fc)和和M(f 2fc)兩項可以由低通濾波器濾除，所兩項可以由低通濾波器濾除，所以得到濾波輸出的解調(diào)信號的頻譜密度為：以得到濾波輸出的解調(diào)信號的頻譜密度為：基帶信號m(t)接收信號s(t)cosctr(t)

11、H(f)()(21ccffSffS-)()()(2)(ccfHffMffMAfS-)()()2()()()2(4ccccffHfMffMffHfMffMA-)()()(4ccffHffHfMA-14為了無失真地傳輸，要求上式為了無失真地傳輸，要求上式中中 由于由于所以，上式可以寫為所以，上式可以寫為上式即產(chǎn)生上式即產(chǎn)生VSB信號的條件。信號的條件。)()()(4ccffHffHfMA-CffHffH-)()(ccHfffM當, 0)(HffCffHffH-,)()(cc15上式要求：濾波器的截止特性對上式要求：濾波器的截止特性對于于 fc具有互補的對稱性：具有互補的對稱性：H(f + fc)-

12、(fc+fH)0000ffffc-fcfc+fH-2fc2fc-2fc2fcfH-fHfHfH(f)H(f - fc)H(f + fc) + H(f fc)HffCffHffH-,)()(cc16l使載波的頻率或相位隨基帶信號變化使載波的頻率或相位隨基帶信號變化角度調(diào)制。角度調(diào)制。l“瞬時頻率瞬時頻率”的概念：的概念：設(shè)一個載波可以表示為設(shè)一個載波可以表示為式中，式中， 0為載波的初始相位；為載波的初始相位； (t) = 0t + 0 為載波的瞬時相位為載波的瞬時相位 ; 0 = d (t)/dt 為載波的角頻率。為載波的角頻率。 現(xiàn)現(xiàn)定義瞬時頻率：定義瞬時頻率： 上式可以改寫為：上式可以改寫

13、為：)cos()(cos)(00tAtAtcdttdti)()(0)()(dttti17l角度調(diào)制的定義：角度調(diào)制的定義：由下式可見，由下式可見， (t)是載波的相位。若使它隨調(diào)制信號是載波的相位。若使它隨調(diào)制信號m(t)以某種方式變化，以某種方式變化，則稱其為角度調(diào)制。則稱其為角度調(diào)制。相位調(diào)制的定義：若使相位相位調(diào)制的定義：若使相位 (t)隨隨m(t)線性變化，即令線性變化，即令 則稱為相位調(diào)制。這時，已調(diào)信號的表示式為則稱為相位調(diào)制。這時，已調(diào)信號的表示式為 此已調(diào)載波的瞬時頻率為：此已調(diào)載波的瞬時頻率為： 上式表示，在相位調(diào)制中瞬時頻率隨調(diào)制信號的導(dǎo)函數(shù)線上式表示，在相位調(diào)制中瞬時頻率

14、隨調(diào)制信號的導(dǎo)函數(shù)線性地變化。性地變化。 )cos()(cos)(00tAtAtc)(t)0tmdtdkpi（)()(00tkpmtt)(cos)(00tkpmtAtsPM18頻率調(diào)制的定義：若使瞬時頻率隨調(diào)制信號線性地變化，頻率調(diào)制的定義：若使瞬時頻率隨調(diào)制信號線性地變化，則稱為頻率調(diào)制。這時，瞬時角頻率為則稱為頻率調(diào)制。這時，瞬時角頻率為 及瞬時相位為及瞬時相位為這時，已調(diào)信號的表示式為：這時，已調(diào)信號的表示式為：上式表明，載波相位隨調(diào)制信號的積分線性地變化上式表明，載波相位隨調(diào)制信號的積分線性地變化 。相位調(diào)制和頻率調(diào)制的比較：相位調(diào)制和頻率調(diào)制的比較：n在相位調(diào)制中載波相位在相位調(diào)制中

15、載波相位 (t)隨調(diào)制信號隨調(diào)制信號m(t)線性地變化，而在頻率線性地變化，而在頻率調(diào)制中載波相位調(diào)制中載波相位 (t)隨調(diào)制信號隨調(diào)制信號m(t)的積分線性地變化。的積分線性地變化。 n若將若將m(t)先積分，再對載波進行相位調(diào)制，即得到頻率調(diào)制信號。先積分，再對載波進行相位調(diào)制，即得到頻率調(diào)制信號。類似地，若將類似地，若將m(t)先微分，再對載波進行頻率調(diào)制，就得到相位先微分，再對載波進行頻率調(diào)制，就得到相位調(diào)制信號。調(diào)制信號。n僅從已調(diào)信號波形上看無法區(qū)分二者。僅從已調(diào)信號波形上看無法區(qū)分二者。 )()(0tmktfi000)()()(dttmktdtttfi)(cos)(00dttmk

16、tAtsfFM19角度調(diào)制的波形角度調(diào)制的波形n若若m(t)作直線變化，則已調(diào)信號就是頻率調(diào)制信號。作直線變化，則已調(diào)信號就是頻率調(diào)制信號。n若若m(t)是隨是隨 t 2變化，則已調(diào)信號就是相位調(diào)制信號變化，則已調(diào)信號就是相位調(diào)制信號 角度調(diào)制波形i(b)(a)20設(shè)：設(shè)：調(diào)制信號調(diào)制信號m(t)是一個余弦波，是一個余弦波， 用其對載波作頻率調(diào)制，則載波的瞬時角頻率為用其對載波作頻率調(diào)制，則載波的瞬時角頻率為 上式中，上式中，kf = DD 為最大頻移為最大頻移已調(diào)信號表示式：已調(diào)信號表示式： 式中，式中，D D mD Df / fm為為最大頻率偏移和基帶信號頻率之比，最大頻率偏移和基帶信號頻

17、率之比，稱為調(diào)制指稱為調(diào)制指數(shù)數(shù)mf ，即有：，即有：ttmmcos)(tktmktmfficos)()(00mfmmfkffmDDsin)/(coscoscos)(00ttAtdtktAtsmmmfFMD21是一個含有正弦函數(shù)的余弦函數(shù)，它的展開式為：是一個含有正弦函數(shù)的余弦函數(shù)，它的展開式為：式中，式中，Jn(mf)為第為第一類一類n階貝塞爾函數(shù)，階貝塞爾函數(shù)，它具有如下性質(zhì)：它具有如下性質(zhì)：故上式可以改寫為：故上式可以改寫為： 已調(diào)信號最終表示式已調(diào)信號最終表示式為奇數(shù)時當為偶數(shù)時當nmJmJnmJmJfnfnfnfn)()()()(-xsin)/(coscoscos)(00ttAtdtktAtsmmm