第3章模拟信号的调制与解调

1、第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 13.1 3.1 模拟信号的线性调制原理及抗噪声性能模拟信号的线性调制原理及抗噪声性能3.2 3.2 模拟信号的非线性调制原理及抗噪声性能模拟信号的非线性调制原理及抗噪声性能3.3 3.3 模拟调制方式的性能比较模拟调制方式的性能比较第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 2引引 言言 在通信系统中，对模拟基带信号进行调制在通信系统中，对模拟基带信号进行调制/解调传输的目解调传输的目的是为了让多个基带信号经过调制后在信道上一定的频带内同的是为了让多个基

2、带信号经过调制后在信道上一定的频带内同时传输；并且采用调制方式传输还能增强信号的抗噪声能力。时传输；并且采用调制方式传输还能增强信号的抗噪声能力。除此之外，采用调制解调传输还可实现传输带宽与信噪比之间除此之外，采用调制解调传输还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。的互换。调制解调的功能从频域去看就是对基带信号的频谱搬调制解调的功能从频域去看就是对基带信号的频谱搬移或者变换。移或者变换。信源信源调制调制发滤波器发滤波器信道信道收滤波器收滤波器 解解调制调制信宿信宿n(t)n(t)(Cw w本章研究各种调制、解调方式的实现方法及系统可靠性和有效性。本章研究各种调制、解调方式的实现方法及系统可靠性和有

3、效性。点点点的单向频带模拟传输通信系统：点的单向频带模拟传输通信系统：第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 3PM:PM:FM:FM:AM:AM:正弦调制信号正弦调制信号正弦模拟调制的几种波形图正弦模拟调制的几种波形图1 1）正弦调制）正弦调制：载波为载波为C(t)=cosC(t)=cosc ct t的连续波形。的连续波形。 （1 1）模拟调制）模拟调制: m(t): m(t)为模拟信号，为模拟信号，AMAM、DSB-SCDSB-SC、SSBSSB、VSBVSB、FMFM、PMPM（2 2）数字调制）数字调制: m(t): m(t)为数字信号，为数字信号，ASKASK、

4、FSKFSK、PSKPSK等。等。调制信号调制信号m(t)m(t)调制器调制器Sm(t)Sm(t)C(t)C(t)载波载波 调制从载波形式考虑可分为两调制从载波形式考虑可分为两种基本类型（正弦波和脉冲），但种基本类型（正弦波和脉冲），但两种基本类型又都有几种不同的调两种基本类型又都有几种不同的调制方式。制方式。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 42 2）脉冲调制）脉冲调制：载波：载波C(t)C(t)为脉冲周期信号。为脉冲周期信号。（1 1）脉冲无编码调制：用模拟信号）脉冲无编码调制：用模拟信号m(t)m(t)改变脉冲的幅度改变脉冲的幅度(PAM)(PAM)、宽度、宽

5、度 (PDM)(PDM)、相位、相位(PPM)(PPM)后所产生的已调信号。后所产生的已调信号。（2 2）脉冲编码调制）脉冲编码调制(PCM)(PCM)：用模拟信号：用模拟信号m(t)m(t)对脉冲串进行幅度调制后得对脉冲串进行幅度调制后得 到到PAMPAM，再对，再对PAMPAM的每个脉冲幅度进行量化编码，所得到的编码数的每个脉冲幅度进行量化编码，所得到的编码数 据称为据称为m(t)m(t)的的PCMPCM信号。信号。（3 3）增量调制）增量调制(M)(M)：根据对模拟信号：根据对模拟信号m(t)m(t)的采样信号与预测信号之差的采样信号与预测信号之差 进行一位编码的调制，即在进行一位编码的

6、调制，即在MM中每一采样点输出一比特编码。中每一采样点输出一比特编码。（4 4）脉冲数字调制：）脉冲数字调制：m(t)m(t)为数字信号为数字信号，常为多进制脉位调相，常为多进制脉位调相PPMPPM。3 3）复合调制）复合调制：对同一载频进行两种或更多种的调制称为复合调制。：对同一载频进行两种或更多种的调制称为复合调制。 例如：对同一个载波进行一次调频后再进行一次振幅调制，所得结例如：对同一个载波进行一次调频后再进行一次振幅调制，所得结果为调频调幅波；在这里两次调制的调制信号可以不相同。果为调频调幅波；在这里两次调制的调制信号可以不相同。4 4）多级调制）多级调制：用同一调制信号实施两次或更多

7、次的调制过程，如：用同一调制信号实施两次或更多次的调制过程，如AM/FMAM/FM是先用是先用m(t)m(t)进行进行AMAM调制，再用此调制，再用此AMAM信号对另一载波进行信号对另一载波进行FMFM调制。调制。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 5 我们把我们把输出已调信号输出已调信号Sc(t)Sc(t)的频谱和调制信号的频谱和调制信号X(t)X(t)的频谱之间呈线的频谱之间呈线性搬移关系的调制方式称为线性调制。性搬移关系的调制方式称为线性调制。如常规的双边带调制如常规的双边带调制(AM)(AM)、抑、抑制载波的双边带调制制载波的双边带调制(DSB-SC)(DSB

8、-SC)、单边带调制、单边带调制(SSB)(SSB)及残留边带调制及残留边带调制(VSB)(VSB)均属于线性调制。均属于线性调制。线性调制方法：线性调制方法： 用滤波法产生用滤波法产生AMAM、DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB信号的原理如下：信号的原理如下：AM: AM: A+m(t)A+m(t)0C(t):C(t):tcoscw wH(f)H(f)h(t)h(t)S Sm m(t)(t)DSB,VSB,SSB: m(t)DSB,VSB,SSB: m(t)S(t)0) t (m= =HLffS(t)3.1 3.1 模拟信号的模拟信号的线性调制原理线性调制原理及抗噪声性能及抗噪声性能第

9、第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 6)()(fMtmF)()(2)(fMfAtmAF ccFcfffffCt= w w)(cos调 制 器调 制 器输 入 端输 入 端信 号 的信 号 的频谱：频谱：ccccFffffAffMffMfStS= 21)( )( ccFffMffMfStS= 21)()(乘法器输出信号的频谱：乘法器输出信号的频谱：)()()(21)()(fSfSfHfStSmFm或或= 调制器输出信号的频谱：调制器输出信号的频谱：傅里叶变换公式：傅里叶变换公式：第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 7采用不同的采用不同的H(f)H

10、(f)可得到可得到AMAM、DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB信号的频谱。信号的频谱。M(f)M(f) -f -fH H - -f fL L 0 f0 fL L f fH H)()(2fMfA f ff f -f -fH H - -f fL L 0 f0 fL L f fH HC(f)C(f)S(f)S(f)S(f)S(f)-f-fc c0 f0 fc c-f-fH H f fc c f fc c+f+fH Hf ff f0 0-f-fc cf fc cS(f)S(f)-f-fc c0 f0 fc c-f-fH H f fc c f fc c+f+fH Hf f线性幅度调制器工作原理频域

11、说明图线性幅度调制器工作原理频域说明图A+m(t):m(t):cos(w wt):第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 83.1.1.1 3.1.1.1 常规双边带调制（常规双边带调制（AMAM）原理：）原理： 常规双边带调制就是标准幅度调制。常规双边带调制就是标准幅度调制。它用调制信号去控制高频载波它用调制信号去控制高频载波的振幅，使已调波的振幅按照调制信号的振幅规律的振幅，使已调波的振幅按照调制信号的振幅规律线性变化线性变化。 H(f)H(f)为为理想带通滤波器，滤波器带宽为理想带通滤波器，滤波器带宽为2fH。SAM(t)=A+m(t)cosct AM AM信号信号

12、波形如下图所示，其频谱波形如下图所示，其频谱同上图的同上图的S S(f)(f)，信号带宽，信号带宽B=2fH3.1.1 3.1.1 模拟信号的线性调制方式模拟信号的线性调制方式AMAM调制信号波形图调制信号波形图A+MA+M（t t）0A+MA+M（t t）0 在这种调制方式中，在这种调制方式中，描述调制信号对已调信号描述调制信号对已调信号影响的指标为调幅度影响的指标为调幅度，它，它被定义为调制信号幅度与被定义为调制信号幅度与直流分量直流分量A之比。用之比。用m表表示，为了便于解调处理，示，为了便于解调处理，一般取一般取m1。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 9DS

13、BSCDSBSC调制信号波形图调制信号波形图3.1.1.2 3.1.1.2 抑制载波的双边带调制（抑制载波的双边带调制（DSB-SCDSB-SC）原理：）原理： 在此，除调制信号本身无直流分量外，在此，除调制信号本身无直流分量外，H(f)H(f)还为理想带通滤波器，还为理想带通滤波器，滤波器带宽为滤波器带宽为2f2fH H。即调制信号中即调制信号中A=0A=0。S SDSBDSB(t)=m(t)cos(t)=m(t)cosc ct t，DSB-SCDSB-SC信号信号波形如下图所示，波形如下图所示，频谱同频谱同S(f)S(f)，B=2fB=2fH H。3.1.1.3 3.1.1.3 单边带调制

14、单边带调制(SSB)(SSB)原理：原理： 这里调制信号中这里调制信号中A=0A=0。H(f)H(f)还为理想带通滤波器，但滤波器带宽则为还为理想带通滤波器，但滤波器带宽则为f fH H-f-fL L。SSSB(t)=m(t)cos0t ，SSBSSB信信号波形的频谱与号波形的频谱与S(f)S(f)类似类似，但仅有一个边带谱，已调波带宽，但仅有一个边带谱，已调波带宽BfH。tsin) t (m21tcos) t (m21ccw ww w= =) )第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 10f fc c+f+fL L f fo o f fc c+f+fH Hf f H(f

15、) H(f)由由得上边带得上边带USBUSBf fc c-f-fH H f fo o f fc c-f-fL Lf f H(f) H(f)由由得下边带得下边带LSBLSB3.1.1.4 3.1.1.4 残留边带调制残留边带调制(VSB)(VSB)原理：原理： 当当f fL L很小时，无法用滤波法得到很小时，无法用滤波法得到SSBSSB信号，而只能得到信号，而只能得到VSBVSB信号。信号。调制信号形式与调制信号形式与DSBDSB和和SSBSSB相同，相同，H(f)H(f)带宽在一到二倍信号带宽之间。带宽在一到二倍信号带宽之间。 m(t)m(t)S Sm m(t)(t)G GT T(f)(f)C

16、(f)C(f)n(t)n(t)G GR R(f)(f)tcoscw w载波同步载波同步tcoscw wLPFLPFVSBVSB信号信号U(t)U(t)m m0 0(t)(t)n n0 0(t)(t)非标准的非标准的VSBVSB信号信号VSBVSB系统模型框图系统模型框图第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 110fHfLPF收滤波器收滤波器LPFLPF载波同步载波同步m m0 0(t)a ab btcoscw wc cd dAM信号相干解调器原理框图信号相干解调器原理框图3.1.2 3.1.2 模拟线性调制已调波的解调模拟线性调制已调波的解调) t (m21) t (m

17、t2cos1) t (mA21tcos) t (mAoLPFcc2=ww隔直隔直3.1.2.1 AM3.1.2.1 AM已调波的解调原理：已调波的解调原理：包络检波：要求包络检波：要求A+m(t)0A+m(t)0，即，即m1,m1,像像调制波形图调制波形图(c)(c)不满足此要求。不满足此要求。相干解调：也称为载波同步解调。要求解调电路要先恢复同步载波。相干解调：也称为载波同步解调。要求解调电路要先恢复同步载波。包络检波（非相干解调）包络检波（非相干解调）载波同步实现方法：收端用锁相环或窄带带通滤波器提取相干载波。载波同步实现方法：收端用锁相环或窄带带通滤波器提取相干载波。DSB返回返回SSB

18、返回返回第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 12-f-fc cf fc c0 0-f-fc cf fc c0 0-2f-2fc c2f2fc c0 00 0-f-fH Hf fH Hf ff ff ff fa ab bc cd dAMAM信号相干解调器原理频域说明图信号相干解调器原理频域说明图第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 13-f-fc cf fc c0 0-f-fc cf fc c0 0-2f-2fc c2f2fc c0 00 0-f-fH Hf fH Hf ff ff ff fa ab bc cd dDSBSCDSBSC信号相干解调

19、器原理频域说明图信号相干解调器原理频域说明图3.1.2.2 3.1.2.2 抑制载波的双边带抑制载波的双边带(DSB-SC)(DSB-SC)已调波的解调原理：已调波的解调原理：不能用包络检波法解调不能用包络检波法解调DSB信号。因其已调波包络不能代表调制信号。信号。因其已调波包络不能代表调制信号。相干解调：解调方框图相干解调：解调方框图同同AMAM相干解调相干解调。载波同步实现方法：载波同步实现方法： 1 1）发端插入小功率导频，收端用锁相环或窄带带通滤波器提取相发端插入小功率导频，收端用锁相环或窄带带通滤波器提取相干导频，再由导频合成相干载波。干导频，再由导频合成相干载波。 2 2）不用发送

20、导频，在收端将已调信号进行全波整流，从全波整流）不用发送导频，在收端将已调信号进行全波整流，从全波整流后的信号中利用锁相环或窄带滤波器提取二倍载频分量，经整形、二分后的信号中利用锁相环或窄带滤波器提取二倍载频分量，经整形、二分频及相位调整后就可得到同步载频信号。频及相位调整后就可得到同步载频信号。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 14强载波强载波AcosAcosc ct t的获取方法：的获取方法：(1)(1)发端插入小功率导频，在收端提取后放大、合成、处理得到。发端插入小功率导频，在收端提取后放大、合成、处理得到。(2)(2)不发导频，用收端的振荡器输出不发导频，用

21、收端的振荡器输出 作为强载波。作为强载波。 tcosAcw3.1.2.3 3.1.2.3 单边带单边带(SSB)(SSB)已调波的解调原理：已调波的解调原理：相干解调：解调方框图相干解调：解调方框图同同AMAM相干解调相干解调。插入强载波插入强载波包络检波：包络检波： 就是将与发端载频同步的正弦信号和就是将与发端载频同步的正弦信号和SSBSSB信号混合后再用包信号混合后再用包络检波法完成络检波法完成SSBSSB信号的解调。信号的解调。ttmAttmttmAcccw ww ww wcos)(21sin)(21cos)(21)此为此为AM信号信号,故可用包络检波法解调故可用包络检波法解调SSB信号

22、。信号。Hz15fffcc = =D D语音单边带允许频率误差：语音单边带允许频率误差：第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 15收滤波器收滤波器LPFLPF载波同步载波同步m m0 0(t)a ab btcoscw wc cd d0fHfLPF3.1.2.4 3.1.2.4 残留边带残留边带(VSB)(VSB)已调波的解调原理：已调波的解调原理：相干解调：解调方框图同相干解调：解调方框图同AMAM相干解调。相干解调。插入强载波插入强载波包络检波。包络检波。tsin) t (mtsin) t (m21tcos) t (m21tsin) t (m21tcos) t (m2

23、1tsin) t (m21tcos) t (m21tsin) t (m21tcos) t (m21) t (ScccccccccVSBw ww ww ww ww ww ww ww ww w) ) ) ) ) ) = = = =第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 16ttmAtASccVSBw ww wcos)(21cos AM信号信号 -f -fc c-f-fa a -f -fc c 0 f 0 fc c f fc c-f-fa aH(f)H(f)H(f)=HH(f)=H1 1(f)+H(f)+H2 2(f)+H(f)+H3 3(f)(f)f ff fH H1 1(f

24、)(f)0 00 0f fH H2 2(f)(f)0 0f fH H3 3(f)(f)H H1 1(f)(f)形成下边带信号形成下边带信号, ,基带信号基带信号 m(t)H H2 2(f)(f)形成上边带信号形成上边带信号, ,基带信号基带信号 m(t)H H3 3(f)(f)形成下边带信号形成下边带信号, ,基带信号基带信号 - -m(t)m(t)m(t)H(f)H(f)m(t)m(t) 0 f 0 fa af fH(f)H(f)1 11 11/21/2-1/2-1/21/21/2残留边带信号解调低通滤波器的幅频特性残留边带信号解调低通滤波器的幅频特性第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调

25、模拟信号的调制与解调 173.1.3 3.1.3 模拟线性调制系统的抗噪声性能模拟线性调制系统的抗噪声性能 分析分析AMAM，DSBDSB，SSBSSB相干解调抗噪性能，相干解调抗噪性能，AMAM包络检波的门限效应。包络检波的门限效应。1 1）相干解调：）相干解调：BPF带宽带宽W等于信号带宽等于信号带宽B，Bni(t)时，时，E(t)A+m(t)+nc(t)，经低通隔直后：，经低通隔直后： mo(t)=m(t)，no(t)=nc(t)，再在，再在G=(S0/N0)/(Si/Ni)将各量用上将各量用上面实际值代替，化简可得面实际值代替，化简可得:32GtcosA) t (m) t (mA) t

26、 (m2Gm222=时，当w2 2）AMAM包络检波的门限效应。包络检波的门限效应。 当当 A+m(t)1时时,包络检波的可靠性同相干解调。包络检波的可靠性同相干解调。fffH H时，时，B=2fB=2f，即与基带信号频率无关。，即与基带信号频率无关。 Kf 调频灵敏度调频灵敏度=d) (mK) t (ft瞬时相位：瞬时相位：max2) t (mKff=DDw(t)=Kfm(t)|max，瞬时及最大频偏：瞬时及最大频偏：第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 25=nmcmcfnFMnnmJASw ww ww w w ww ww w w w)()(频谱：频谱：无穷多个频率

27、分量，其幅度正比于无穷多个频率分量，其幅度正比于Jn(mf) n阶贝赛尔函数。阶贝赛尔函数。 由于当由于当n mf+1时时Jn(mf)比较小，忽略不计。所以，调频信比较小，忽略不计。所以，调频信号有效带宽：号有效带宽： B=2(mf+1)fm=2(mf+1)fH FMFM的频谱：的频谱：设设m(t)=AmcosmtSFM(t)=Acos(ct+mfsinmt)，mmffAKmw w= =第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 26 从频谱图可以看出，从频谱图可以看出，f fc c两边分量不对称，因此对调频信号不两边分量不对称，因此对调频信号不能用单边带频谱信号传输信息。同

28、时占用非常大的信道带宽。能用单边带频谱信号传输信息。同时占用非常大的信道带宽。窄带调频：窄带调频： 当当6)( dttmKF 时为窄带调频。时为窄带调频。窄带调频时已调信号带宽等于窄带调频时已调信号带宽等于AM信号带宽，但制度增益比信号带宽，但制度增益比AM时大得多。时大得多。例：例：mf=3时，调频信号的频谱如下图：时，调频信号的频谱如下图：tsindt) t (mKtcos) t (ScFcNBFMw ww w 依据上述条件化简得：依据上述条件化简得：第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 27调频方法：调频方法：实现调频信号有三种方法，即直接、倍频和锁相。实现调频信

29、号有三种方法，即直接、倍频和锁相。1 1）直接调频：）直接调频：优点：优点：可得到较大的频偏；可得到较大的频偏；存在问题存在问题: : 载频载频f fc c不稳定，需有稳频措施。不稳定，需有稳频措施。 VCOVCO一般为一般为LCLC、RCRC振荡器，频率稳定度为振荡器，频率稳定度为1010-3-3。2 2）窄带调频）窄带调频倍频：倍频：m(t)m(t)VCOVCO dt) t (mKtcosAFcw wtcoscw w-90-90积分器积分器m(t)m(t)- -+ +倍频器倍频器来自晶振来自晶振tsincw wNBFM第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 283 3

30、）锁相调频：）锁相调频：由稳频晶振及锁相环电路两部分组成基本电路。由稳频晶振及锁相环电路两部分组成基本电路。 )(cos)(=dttmVKtrNAtouw w条件：环路自然谐振频率条件：环路自然谐振频率f fn nfm时，时，当当，在环路锁定后，在环路锁定后，VCOVCO的输出的输出)(sin)(dttKtAtufci=mw w当当)(cos)(dttuKtUtucvcoo=w w与输入在相位上差一个定值。与输入在相位上差一个定值。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 323 3）NBFMNBFM的相干解调：的相干解调： tsindt) t (mKtcos) t (Sc

31、FcNBFMw ww w = = 窄带调频信号：窄带调频信号：NBFMNBFM微分微分低通低通tsincw w SNBX0(t)经低通滤波后输出：经低通滤波后输出：K Kf fm(t)(t)= =dttdSNB)(tmKf)( tccos2 2w wkf(t)t-1/2sin2) t (ScNBw w= =tsindt) t (mKcFw w 2第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 33)()(cos)(sin)(cos)()(cos)()(xcos)()(fttttAttnttnttAtndttKtAtntSnccsccciciFM w ww ww w w ww w=

32、 ) t (n A AS SFMFM (t) (t)b bn ni i(t)(t)S SFMFM(t)+n(t)+ni i(t)(t)FMFM抗噪性能：抗噪性能：限幅鉴频方式：限幅鉴频方式：1 1）大信噪比）大信噪比 ：1)(iNSS SFMFM(t)(t)n(t)n(t)带通带通限限 幅幅放放 大大微分微分包包 络络检波器检波器低通低通h hL L(t)(t)S SFMFM(t)(t)n ni i(t)(t)FDFD) t (xo) t (nox xo o(t)(t)n no o(t)(t)u ui i(t)(t)第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 34经限幅放大后

33、的输出：经限幅放大后的输出：b bn nc c(t)(t)n ns s(t)(t) nc(t)、ns(t)不相关，两者同时达最大值不相关，两者同时达最大值概率很小，概率很小，b由由ns(t)和和nc(t)合成。合成。AtnAbarctgtcn)()( 考虑到上述因素，可认为：考虑到上述因素，可认为： )()(2)()(,2)()(1,)()(cos)(22tntnbdttdtontxKtomHzVKFDtttAtuscnFDnci=鉴频器输入噪声幅度鉴频器输入噪声幅度鉴频输出：鉴频输出：则则增益增益设设 w w第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 35dttdnAtnt

34、mKtmcFo)(21)(,2)()(0 =)()( )(,2)()(thtontntmKtmLoFo= 由于由于LPF截至频率为截至频率为fH，故：，故：FM功率越大（功率越大（A越大），噪声功率谱就会越小。越大），噪声功率谱就会越小。 与与FM信号幅度无关，信号幅度无关，与与Kf2成正比，即与成正比，即与B2成正成正比。比。) t (m4KS222Fo = = = = =其它其它,02Bf,nAf)f (PA4)f (P022n222nco w w2B 2B0 0)f (Pcnf f)f (Pon2B 2B0 0f ff f0 0-f-fH Hf fH H)f (Ponn n0 0-f-f

35、H Hf fH Hf f2 2n n0 0/A/A2 2K2H（w w）2P（f）H（w w）为求导运算的傅氏）为求导运算的傅氏变换，即变换，即jw w FD实际输出：实际输出：第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 36=其它其它,0,)()()(022HLnnffnAffHfPfPoo常称常称FD输出输出no(t)为三角噪声。为三角噪声。【no(t)也为三角噪声也为三角噪声】 与与FMFM信号的功率成反比，与信号的功率成反比，与K KF F、B B无关。无关。 由于一般由于一般FMFM信号带宽信号带宽B B较大，而鉴频输出信号功率与较大，而鉴频输出信号功率与B B2

36、2成正成正比，但噪声功率与比，但噪声功率与B B无关，故无关，故FMFM的制度增益高，抗噪能力强。的制度增益高，抗噪能力强。 maxFooHooi2i2) t (mKn2fn2)ff(n2BnN,A21S = =D D D D= = = =2o3HffnoA3nf2df)f (PNHHo= = = 第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 37sincos)(,cos)(tmtAtStAtmmfcmmmw ww ww w=设调频信号为一正弦信号，则：设调频信号为一正弦信号，则： 323)1(3fffmmmG=可得：可得：3H222Fo2i3Ho222F2of4) t (mK

37、B3G,Bn2A)NS(,fn8) t (mKA3)NS( = = = =2fmoimfoi3fi3fomfnS23fmn2Sm3)NS(m3)NS(= = = =第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 38小信噪比小信噪比 门限效应：门限效应：o)NS(i)NS(i)NS(=10dB=10dB 4 2 4 2 0 0) t (n t tt t) t (no常规噪声常规噪声脉冲噪声脉冲噪声常规噪声谱常规噪声谱脉冲噪声谱脉冲噪声谱2B -f-fH H0 0f fH H2Bf f急剧下降。急剧下降。急剧增大急剧增大冲噪声急剧增多冲噪声急剧增多信号跳周使脉信号跳周使脉时时OiN

38、SFMNS)(,N,10)(o 使用锁相鉴频器可使门限扩展使用锁相鉴频器可使门限扩展至至6dB6dB。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 39 m(t)m(t)预加重预加重FMFM信道信道FDFD去加重去加重n no o(t)(t)H HL1L1(f)(f)f fH Hf ff fH HL2L2(f)(f)f fH Hf fH HL1L1(f)(f)H HL2L2(f)(f)f fH H0 0 H HL1L1、2 2(f)(f)特性对特性对n no o (t)(t)中的高频噪声衰减大，从中的高频噪声衰减大，从而使而使n no o(t)(t)的高频噪声功率谱密度小、的高

39、频噪声功率谱密度小、N No o减小。减小。 可改善可改善dB6NSo）（预加重预加重 / / 去加重技术去加重技术 改善改善oNS）（2B 2B0 0)f (Pcnf f)f (Pon2B 2B0 0f ff f0 0-f-fH Hf fH H)f (Ponn n0 0-f-fH Hf fH Hf f2 2n n0 0/A/A2 2第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 40m m1 1(t)(t)压缩压缩m m2 2(t)(t)FMFM信道信道FDFDn n1 10 0(t)(t)m m2 2(t)(t)扩张扩张m m3 3(t)(t)n n2 20 0(t)(t)信

40、噪比不变信噪比不变压缩压缩小信号小信号扩张扩张大信号大信号扩张扩张压缩压缩大信号大信号扩张扩张小信号小信号压缩压缩,)()()()(;)()()()(23231212 tmtmtmtmtmtmtmtm 无信号时，无信号时，n10(t)一般较小，处于压缩的动态范围内，故扩一般较小，处于压缩的动态范围内，故扩张后使输出噪声减小，起到静噪作用。张后使输出噪声减小，起到静噪作用。 但还是足够大。但还是足够大。大信号恶化，大信号恶化，小信号时值改大。小信号时值改大。102NS压扩技术压扩技术改善小信号改善小信号oNS)( 压扩技术是模拟信号经频率调制信道传输时改善小信号信压扩技术是模拟信号经频率调制信道

41、传输时改善小信号信噪比的一个通用技术。其应用于调频系统工作原理如下：噪比的一个通用技术。其应用于调频系统工作原理如下：第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 413.2.2 3.2.2 模拟信号的相位调制模拟信号的相位调制 所谓相位调制，就是指高频载波的瞬时相位偏移随调制信号所谓相位调制，就是指高频载波的瞬时相位偏移随调制信号m(t)m(t)的幅度作线性变化，该已调信号称为调相信号。对于调相已调信号，的幅度作线性变化，该已调信号称为调相信号。对于调相已调信号，当载波的初始相位为零时，其时域表示式为：当载波的初始相位为零时，其时域表示式为：SPM(t)=Acosw wCt+

42、KPM m(t)K KPM PM 调相灵敏度，调相灵敏度，dt) t (d mK) t (PM= =D Dw w,) t (mK) t (PM= = (t)(t)与与m(t)m(t)瞬时幅度成比例，瞬时幅度成比例，w w(t)(t)与与m(t)m(t)变化速率成比例。变化速率成比例。瞬时相位和频偏：瞬时相位和频偏：最大频偏：最大频偏：fmaxdt) t (dmKPM= =D D2 即：最大频偏出现在最快变化处。即：最大频偏出现在最快变化处。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 42 对一个模拟调相已调波，其频谱分析是与调频类似对一个模拟调相已调波，其频谱分析是与调频类似

43、的，它的频谱同样可用多阶贝塞尔函数的求和表示。的，它的频谱同样可用多阶贝塞尔函数的求和表示。调调相已调波信号频谱与调频已调波信号频谱的差别仅在于相已调波信号频谱与调频已调波信号频谱的差别仅在于各边频分量的相移不同各边频分量的相移不同。因此，调相信号的频带宽度也。因此，调相信号的频带宽度也可近似地用下式表示：可近似地用下式表示： B=2(f+fB=2(f+fH H) ) 与基带信号有关，是变化的；由于调相已调波占用与基带信号有关，是变化的；由于调相已调波占用信道带宽随调制信号的瞬时频率改变，这样就导致实际信道带宽随调制信号的瞬时频率改变，这样就导致实际使用中信道的利用率很低，故实际中很少用这种方式。使用中信道的利用率很低，故实际中很少用这种方式。这里也就不做过多的介绍了。这里也就不做过多的