模拟调制系统PPT学习教案

1、会计学1模拟模拟(mn)调制系统调制系统第一页，共124页。24.1 4.1 幅度调制原理幅度调制原理4.2 4.2 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能4.3 4.3 非线性调制（角调制）的原理非线性调制（角调制）的原理4.4 4.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能4.5 4.5 各种各种( ( zhn zhn) )模拟调制系统模拟调制系统的性能比较的性能比较4.6 4.6 频分复用和调频立体声频分复用和调频立体声第第4章章 模拟调制模拟调制(tiozh)系系统统第1页/共124页第二页，共124页。3第第4章章 模拟调制模拟调制(tiozh)系系统统4.1.1 幅度调

2、制的一般幅度调制的一般(ybn)模型模型1滤波法幅度调制器的一般模型幅度调制，就是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律而变化的过程，已调信号是基带信号频谱的平移及线性变换。主要(zhyo)有：调幅（AM）、双边带调制（DSB-SC)、单边带调制（SSB-SC)、 残留边带调制（VSB-SC)。设正弦型载波为 )cos()(0twAtcc式中，A为载波幅度；c为载波角频率；0为载波初始相位（以后可假定0为0，A为1，而不失讨论的一般性）。 4.1 4.1 幅度调制原理幅度调制原理第2页/共124页第三页，共124页。4第第4章章 模拟调制模拟调制(tiozh)系系统统滤波法幅度调

3、制器的一般(ybn)模型第3页/共124页第四页，共124页。5关系。事实上，任何调制过程(guchng)都是一种非线性的变换过程(guchng)。( )()2mccASMM第4页/共124页第五页，共124页。6第第4章章 模拟调制模拟调制(tiozh)系统系统u移相法模型u将上式展开，则可得到另一种形式的时域表示式，即u式中u上式表明，sm(t)可等效为两个互为正交调制分量的合成。u由此可以得到移相法线性调制的一般(ybn)模型如下： )(cos)()(thttmtscm( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st( )( )( )IIs th tm t( )( )cos

4、Ich th tt( )( )( )QQsthtm t( )( )sinQchth tt第5页/共124页第六页，共124页。7第第4章章 模拟模拟(mn)调制系统调制系统它同样(tngyng)适用于所有线性调制。( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st第6页/共124页第七页，共124页。800( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm tt01( ) ()()()()2AMccccSAMM 第7页/共124页第八页，共124页。9第8页/共124页第九页，共124页。10载频分量载频分量上边带上边带下边带下边带第9页/共124页第十页，共124

5、页。11波功率，n 边带功率。HAMfB222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstAm ttAtm ttA m tt0)(tmScAMPPtmAP2)(22202/ )(2tmPs第10页/共124页第十一页，共124页。12 2220SAMAMmtPPAmt22( )/2mmtA 222222002mAMmmtAAAAmt第11页/共124页第十二页，共124页。13ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS第12页/共124页第十三页，共124页。14相移法。第13页/共124页第十四页，共124页。15n若具有

6、如下理想(lxing)低通特性：n则可滤除上边带。1,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH第14页/共124页第十五页，共124页。16 ( )( )SSBDSBSSH第15页/共124页第十六页，共124页。17第16页/共124页第十七页，共124页。18n若保留下边带，则有tAtmmmcos)(ttcccos)(tAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(1( )cos()2USBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAtAt1( )cos()2LSBmCmstAt11coscossinsin22m

7、mcmmcAttAtt两式仅正负号不同第17页/共124页第十八页，共124页。19ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)(tAtAmmmmsinso c11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt第18页/共124页第十九页，共124页。20式中上式中的-jsgn可以看作是希尔伯特滤波器传递函数，即11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAttttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(的希尔伯特变换是)()(tmtm为的傅里叶变换)()(Mtmsgn)()(jMM1,0sgn1,0sgn)(/

8、 )()(jMMHh第19页/共124页第二十页，共124页。21第20页/共124页第二十一页，共124页。22第21页/共124页第二十二页，共124页。23第22页/共124页第二十三页，共124页。24第23页/共124页第二十四页，共124页。25 ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH第24页/共124页第二十五页，共124页。26 VSB2( )cospcststt ( )VSBVSBstScccosct ()()pVSBcVSBcSSS第25页/共124页第二十六页，共124页。27 ()()pVSBcVSBcSSS ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH

9、1(2)()2pccSMMH1( )(2)()2ccMMH1( )( )()()2dccSMHH第26页/共124页第二十七页，共124页。281( )( )()()2dccSMHH()()ccHHH常数，第27页/共124页第二十八页，共124页。29第28页/共124页第二十九页，共124页。30波(zib)（称为相干载波(zib)），它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。第29页/共124页第三十页，共124页。31( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st ( )cos111( )( )cos2( ) in2222pmcII

10、cQcsts tts ts tts t st 1( )2dIsts t 1( )2dIststm t第30页/共124页第三十一页，共124页。32高频率n在大信号检波时（一般大于0.5 V），二极管处于受控的开关状态，检波器的输出为n隔去直流后即可得到原信号m(t)。ttmAtscAMcos)()(0cHfRCf /1 0( )dstAm t第31页/共124页第三十二页，共124页。33n(zoshng)n m(t) 输出有用信号n no(t) 输出噪声(zoshng)第32页/共124页第三十三页，共124页。34ttnttntnsci00sin)(cos)()()(cos)()(0tt

11、tVtniisciNtntntn)()()(222BnNi0第33页/共124页第三十四页，共124页。352oo2oo( )( )Sm tNn t解调器输出有用信号的平均功率解调器输出噪声的平均功率iiNSNSG/00)()(22tntsNSimii功率解调器输入噪声的平均平均功率解调器输入已调信号的第34页/共124页第三十五页，共124页。36噪声功率。 ( )ms t LPF BPF )(tn ( )ms t )(tni )(tno o( )m t cosct 第35页/共124页第三十六页，共124页。37ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos

12、)(2o1( )( )2m tm t22oo1( )( )4Sm tm t第36页/共124页第三十七页，共124页。38ttnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)(2sin)(2cos)(21)(21ttnttntncsccco1( )( )2cn tn t22oo1( )( )4cNn tn t2o0111( )444iiNn tNn B第37页/共124页第三十八页，共124页。39)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(2122oo01( )( )414im tSm tNn

13、BN第38页/共124页第三十九页，共124页。40oo/2/DSBiiSNGSN第39页/共124页第四十页，共124页。41o01144iNNn Bttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(o1( )( )4mtm t22oo1( )( )16Sm tm t第40页/共124页第四十一页，共124页。42 )(21)(2141sin)(cos)(41)(2222tmtmttmttmtsSccmi( )( )m tm t因与的幅度相同，所以具有相同的平均功率，故上式)(412tmSiBntmBntmNSii02024)()(41第41页/共124页第四十二页，共124页。4322

14、oo001( )( )16144m tSm tNn Bn Boo/1/SSBiiSNGSN第42页/共124页第四十三页，共124页。44第43页/共124页第四十四页，共124页。45 ( )mst BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )m t 包络检波 第44页/共124页第四十五页，共124页。46ttmAtscmcos)()(0ttnttntncsccisin)(cos)()(2)(2)(2202tmAtsSmiBntnNii02)(BntmANSii02202)(第45页/共124页第四十六页，共124页。47时，则检波器的输出就是E(t)。0( )( )(

15、 )( )cos( )sin( )cos( )miccsccstn tAm tn ttn ttE ttt220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()(0tntmAtnarctgtcs第46页/共124页第四十七页，共124页。48)()()(220tntntmAsc220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()( 2)()(22020tntntntmAtmAtEscc200120000( )2( )( )2( )( ) 1( )( )( ) 1( )cccAm tAm t n tn tAm tAm tn tAm tAm t0( )( )

16、cAm tn t12(1)1,12xxx 当时第47页/共124页第四十八页，共124页。492o( )Sm t22o0( )( )ciNn tn tn B2oo0( )Sm tNn B2oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t第48页/共124页第四十九页，共124页。502oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t32AMG第49页/共124页第五十页，共124页。51220( )( )( )csAm tn tn t220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()(2)()()()(02220tmAtntntntmAtEcsc)()(

17、2)()(022tmAtntntncsc)()()()(21)()(22022tntntmAtntntnsccsc)(cos)()( 21)(0ttRtmAtR)()()(22tntntRsc)()()(tntnarctgtcs第50页/共124页第五十一页，共124页。52)()(0tmAtR)(cos)()(1)(ttRtmAtR)(cos)()( 21)()(0ttRtmAtRtE）时1(21)1 (21xxx)(cos)()(ttmAtR第51页/共124页第五十二页，共124页。53第52页/共124页第五十三页，共124页。54n角度调制：频率调制和相位调制的总称。n已调信号频谱不

18、再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分(chng fn)，故又称为非线性调制。n与幅度调制技术相比，角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能。第53页/共124页第五十四页，共124页。55)(cos)(ttAtscm第54页/共124页第五十五页，共124页。56)()(tmKtp)(cos)(tmKtAtspcPM)(cos)(ttAtscm第55页/共124页第五十六页，共124页。57)()(tmKdttdf( )( )ftKmd( )cos( )FMcfstAtKmd)(cos)(ttAtscm第56页/共124页第五十七页，共124页

19、。58)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd第57页/共124页第五十八页，共124页。59( )coscos2mmmmm tAtAf t)(cos)(tmKtAtspcPMPM( )coscoscpmmstAtK AtcosscpmAtm cot第58页/共124页第五十九页，共124页。60( )coscos2mmmmm tAtAf tFM( )coscoscfmmstAtK Ad ( )cos( )FMcfstAtKmdcosncfmAtm sitfmfmmmK AfmffmK Afmfmf 第59页/共124页第六十页，共124页。61信号(xnh

20、o)波形第60页/共124页第六十一页，共124页。62频。)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd第61页/共124页第六十二页，共124页。63 （a）直接调频 （b）间接调频(c) 直接调相 (d) 间接调相第62页/共124页第六十三页，共124页。64）（或 5 . 06)(tfdmK第63页/共124页第六十四页，共124页。65( )cos( )tFMcfstAtKmdcoscos( )sinsin( )ttcfcfAtKmdAtKmd1tfdmK)(cos( )1sin( )( )tfttffKmdKmdKmd( )os( )sintNBFM

21、cfcstActAKmdt第64页/共124页第六十五页，共124页。66)()(sin)()(cos)()(ccccccjttMtmjMdttm)()(（设m(t)的均值为0） ()()1( )sin2cccccMMm t dttNBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM第65页/共124页第六十六页，共124页。671( ) ()()()()2AMccccSAMM NBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM第66页/共124页第六十七页，共124页。68和矢量图如下：tAtmmmcos)( )cos( )sintNBFMcfcstAtAKmdt1co

22、ssinsincmfmcmAtAA Kttcoscos()cos()2mFccmcmmAA KAttt(cos)cosAMmmcsAAttscoscoscmmcAcotAtcoscos()cos()2mccmcmAAttt第67页/共124页第六十八页，共124页。69第68页/共124页第六十九页，共124页。70比AM系统要好得多，因此得到较广泛的应用。第69页/共124页第七十页，共124页。71n式中 Jn (mf) 第一类n阶贝塞尔函数tfAtAtmmmmm2coscos)(sincos)(tmtAtsmfcFM( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstA

23、tmtAtmttnmJmJtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmJtmmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112第70页/共124页第七十一页，共124页。72第71页/共124页第七十二页，共124页。73tnmJmJtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmJtmmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstAtmtAtmt)cos(21)cos(21sinsin)cos(21)cos(21coscosBABABABABABA为奇数时当nmJmJfn

24、fn)()(为偶数时当nmJmJfnfn)()(第72页/共124页第七十三页，共124页。7401( )()cos()cos()cos() FMfcfcmcmstAJ mtAJ mtt2()cos(2)cos(2) fcmcmAJmtt+2()cos(3)cos(3) fcmcmAJmtt-()cos()nfcmnAJ mnt=( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 第73页/共124页第七十四页，共124页。75( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 第74页/共124页第七十五页，共124页。76第75页/共124页第七十六页，共124页。771)个，相邻边频之间的频

25、率间隔为fm，所以调频波的有效带宽为n它称为卡森（Carson）公式。)( 2) 1( 2mmfFMfffmB第76页/共124页第七十七页，共124页。78mFMfB2)( 2) 1( 2mmfFMfffmBfBFM 2第77页/共124页第七十八页，共124页。79 2FMFMPst 2FMFMPst22()2nfnAJm2()1nfnJm22FMcAPP第78页/共124页第七十九页，共124页。80nLC振荡器：用变容二极管实现直接调频。0( )( )iftK m t第79页/共124页第八十页，共124页。81第80页/共124页第八十一页，共124页。82第81页/共124页第八十

26、二页，共124页。83( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt ( )m t 载波coscAt 积分器 NBFM( )St 2/ 第82页/共124页第八十三页，共124页。84其载频和相位偏移均增为2倍，由于相位偏移增为2倍，因而调频指数也必然增为2倍。n同理，经n次倍频后可以使调频信号的载频和调频指数增为n倍。)()(20tastsi)(cos)(ttAtsci)(22cos121)(20ttaAtsc第83页/共124页第八十四页，共124页。85300025/1075/31ffn第84页/共124页第八十五页，共124页。861212112)(fnnfffnnfc第8

27、5页/共124页第八十六页，共124页。87n（2）调频发射信号）调频发射信号(xnho)的载频为的载频为-3113251.67 1015 10mfmfMHz2 .91)109 .101020064(48)(632112ffnnfc第86页/共124页第八十七页，共124页。88kHzfnnf8 .7625486412112. 51015108 .7633mfffm第87页/共124页第八十八页，共124页。89( )cos( )tFMcfstAtKmdo( )( )fm tK m t第88页/共124页第八十九页，共124页。90第89页/共124页第九十页，共124页。91( )( )si

28、n( )tdcfcfs tAK m ttKmd o( )( )dfm tK K m t第90页/共124页第九十一页，共124页。92 NBFM( )st LPF BPF )(tSi o( )m t ( )c t 微分 )(tSp ( )dst 第91页/共124页第九十二页，共124页。93( )cos( ) sintNBFMcfcstAtA Kmdtttccsin)( )sin2( ) (1 cos2)22tpcfcAAsttKmdt tFddmKAts)(2)()(2)(0tmAKtmF NBFM( )st LPF BPF )(tSi o( )m t ( )c t 微分 )(tSp (

29、)dst 第92页/共124页第九十三页，共124页。94单边功率谱密度为n0的高斯白噪声 FM( )st BPF )(tn )(tSi )(tni LPF )(tno o( )m t 限幅 鉴频 第93页/共124页第九十四页，共124页。95FM( )cos( )tcFstAtKmd2/2ASiFMiBnN0FMiiBnANS022第94页/共124页第九十五页，共124页。96o( )( )dfm tK K m t222oo( )( )dfSm tK Km t第95页/共124页第九十六页，共124页。97s( )s( )cos( )sin( ) cos( )sincicccscccsc

30、Acotn tAcotn ttn ttAn ttn tt coscA ttt 22( )( )csA tAn tnt ( )arctan( )scn ttAn t第96页/共124页第九十七页，共124页。98ns(t)ni(t)量。 ( )arctan( )scn ttAn t ( )( )arctanarctan( )sscn tn ttAn tA ( )sn ttA sddddtdntKntKdtAdt第97页/共124页第九十八页，共124页。99 sddddtdntKntKdtAdt 222222Hfjff 22222FM02,2dddiKKBPfHfPff nfAA第98页/共12

31、4页第九十九页，共124页。100第99页/共124页第一百页，共124页。101 2220o222302483mmmmffddffdmK nNPf dff dfAK n fA第100页/共124页第一百零一页，共124页。102n将这些关系代入上面(shng min)输出信噪比公式，n得到：222o23o03( )8fmA K m tSNn fttmmcos)(sincos)(tmtAtsmfcFMffmmmKfmf22oo03/22fmSAmNn f第101页/共124页第一百零二页，共124页。103GFM =450数，可使调频系统的抗噪声性能迅速改善。2ooFMFM/3/2fiimSN

32、BGmSNf)(2) 1(2mmfFMfffmB23(1)FMffGmm33FMfGm第102页/共124页第一百零三页，共124页。104n将两者相比，得到2oo0( )Sm tNn B22( )2Am t 2oo0/2SANn B2oo0/22mSANn foo2FMooAM/3/fSNmSN第103页/共124页第一百零四页，共124页。105oo2FMooAM/3/fSNmSNFMAM2(1)(1)fmfBmfmB第104页/共124页第一百零五页，共124页。106nFMAM2(1)(1)fmfBmfmBFMAMfBm BFMAMfBmB2ooFMFMooAMAM/3/SNBSNBoo2FMooAM/3/fSNmSN第105页/共124页第一百零六页，共124页。107第106页/共124页第一百零七页，共124页。108第107页/共124页第一百零八页，共124页。109/Ni)FM呈线性关系，且mf 越大，输出信噪比的改善越明显。第108页/共124页第一百零九页，共124页。110的门限电平低610dB。n还可以(ky)采用“预加重”和“去加重”技术来进一步改善调频解调器的输出信噪比。这也相当于改善了门限。第109页/共1