通信原理模擬調制系統講1第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)課內容線性調制系統的解調；線性調制系統的抗噪聲性能；非線性調制（角調制）的原理。

2第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調制系統的解調

解調的方式有兩種：相干解調與非相干解調。相干解調適用于各種線性調制系統，非相干解調一般只適用幅度調制（AM）信號。3第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月相干解調器的數學模型

4第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1、幅度調制（AM）和雙邊帶調制（DSB）信號的解調設上圖的輸入為AM信號乘法器輸出為

5第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月通過低通濾波器后

當常數時，解調輸出信號為同理，當時，上述分析即為DSB的結果。其解調輸出信號為6第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月單邊帶（SSB）信號的解調設Sm(t)的輸入為SSB信號與本地載波相乘后輸出為

7第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月經低通濾波后的解調輸出為

當常數時，解調輸出信號為VSB信號的解調方式與上面類似。當滿足同步條件時，經分析可得解調輸出信號為:8第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月[例3.4]某調制系統如下圖所示。為了在輸出端同時分別得到f1(t)及f2(t),試確定接收端的c1(t)及c2(t)

。

9第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月解：發(fā)送端的合成信號。根據原理框圖可知，接收端采用的是相干解調，若假設相干載波為，則解調后的輸出10第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月綜上所述，可以確定同理，假設接收端的相干載波為則解調后的輸出為

11第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月已調信號線性調制系統的抗噪聲性能分析模型帶通濾波器sm(t)n(t)sm(t)ni(t)解調器mo(t)no(t)＋加性白噪聲窄帶加性白噪聲已調信號解調后的調制信號解調后的噪聲信號12第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月ni(t)為平穩(wěn)窄帶高斯白噪聲Ni為解調器輸入噪聲ni(t)的平均功率線性調制系統的抗噪聲性能13第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月若白噪聲的雙邊功率譜密度為n0/2，則有線性調制系統的抗噪聲性能14第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月評價一個模擬通信系統質量的好壞，最終是要看解調器的輸出信噪比(SNR)。線性調制系統的抗噪聲性能15第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調制相干解調的抗噪聲性能DSB調制系統的性能帶通濾波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t)mo(t)no(t)低通濾波器coswct＋線性調制相干解調的抗噪聲性能分析模型16第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調制相干解調的抗噪聲性能乘法器LPF有用信號輸出功率17第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調制相干解調的抗噪聲性能乘法器LPF18第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調制相干解調的抗噪聲性能19第19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月SSB調制系統的性能線性調制相干解調的抗噪聲性能20第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月線性調制相干解調的抗噪聲性能21第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月AM信號可采用相干解調和包絡檢波。相干解調時AM系統的性能分析方法與前面雙邊帶（或單邊帶）的相同。實際中，AM信號常用簡單的包絡檢波法解調。調幅信號包絡檢波的抗噪聲性能22第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月已調信號分析模型帶通濾波器sm(t)n(t)sm(t)ni(t)包絡檢波mo(t)no(t)＋加性白噪聲窄帶加性白噪聲已調信號解調后的調制信號解調后的噪聲信號AM包絡檢波的抗噪聲性能分析模型調幅信號包絡檢波的抗噪聲性能23第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月調幅信號包絡檢波的抗噪聲性能24第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月E(t)是理想包絡檢波器的輸出包絡檢波是信號和噪聲的包絡哦調幅信號包絡檢波的抗噪聲性能25第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月大信噪比情況此時，輸入信號幅度遠大于噪聲幅度，即調幅信號包絡檢波的抗噪聲性能26第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

上式中直流分量A0被電容器阻隔，有用信號與噪聲獨立地分成兩項

，因而可分別計算出輸出有用信號功率及噪聲功率調幅信號包絡檢波的抗噪聲性能27第27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月小信噪比情況此時，噪聲幅度遠大于輸入信號幅度，即調幅信號包絡檢波的抗噪聲性能28第28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月調幅信號包絡檢波的抗噪聲性能不能獨立地分成兩項不能解調出有用信號29第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月小信噪比時存在門限效應；相干解調不存在門限效應；結論：在大信噪比情況下，包絡檢波的性能與相干解調相同；但隨著信噪比的減小，包絡檢波會才出現門限效應，致使解調器的輸出信噪比急劇下降。AM信號包絡檢波抗噪聲性能的特點：調幅信號包絡檢波的抗噪聲性能30第30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月[例3.5]某線性調制系統的輸出信噪比為20dB，輸出噪聲功率為10-9W，由發(fā)射機輸出端到解調器輸入之間總的傳輸損耗為100dB，試求：（1）DSB/SC時的發(fā)射機輸出功率；（2）SSB/SC時的發(fā)射機輸出功率。31第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月解：（1）在DSB/SC方式中，信噪比增益G=2，則調制器輸入信噪比為同時，在相干解調時因此解調器輸入端的信號功率

32第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月考慮發(fā)射機輸出端到解調器輸入端之間的100dB傳輸損耗，可得發(fā)射機輸出功率

（2）在SSB/SC方式中，信噪比增益G=1,則調制器輸入信噪比為33第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月因此，解調器輸入端的信號功率

發(fā)射機輸出功率

34第34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

幅度調制屬于線性調制，它是通過改變載波的幅度，以實現調制信號頻譜的平移及線性變換的。一個正弦載波有幅度、頻率和相位三個參量，因此，我們不僅可以把調制信號的信息寄托在載波的幅度變化中，還可以寄托在載波的頻率或相位變化中。這種使高頻載波的頻率或相位按調制信號的規(guī)律變化而振幅保持恒定的調制方式，稱為頻率調制（FM）和相位調制(PM)。因為頻率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化，故調頻和調相又統稱為角度調制。非線性調制（角調制）的原理35第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月

角度調制與線性調制不同，已調信號頻譜不再是原調制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會產生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為非線性調制。由于頻率和相位之間存在微分與積分的關系，故調頻與調相之間存在密切的關系，即調頻必調相，調相必調頻。鑒于FM用的較多，本節(jié)將主要討論頻率調制。非線性調制（角調制）的原理36第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基本原理

1.頻率的概念：嚴格地說，只有無限長的恒定振幅、恒定頻率和恒定相位的正弦（余弦）波形才具有單一頻率。載波被調制后，不再僅有單一頻率。2.“瞬時頻率”的概念：設一個載波可以表示為式中，0為載波的初始相位；

(t)=0t+0

為載波的瞬時相位;

0=d(t)/dt

為載波的角頻率。現定義瞬時頻率：上式可以改寫為：非線性調制37第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月3.角度調制的定義：

(t)是載波的相位。若使它隨調制信號m(t)以某種方式變化，則稱其為角度調制。（1）相位調制的定義：若使相位(t)隨m(t)線性變化，即令

則稱為相位調制。這時，已調信號的表示式為

此已調載波的瞬時頻率為：

即，在相位調制中瞬時頻率隨調制信號的導函數線性地變化。

非線性調制-基本原理38第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)頻率調制的定義：若使瞬時頻率直接隨調制信號線性地變化，則稱為頻率調制。瞬時角頻率為

瞬時相位為

這時，已調信號的表示式為：

上式表明，載波相位隨調制信號的積分線性地變化。非線性調制-基本原理39第39頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)相位調制和頻率調制的比較：在相位調制中載波相位(t)隨調制信號m(t)線性地變化，而在頻率調制中載波相位(t)隨調制信號m(t)的積分線性地變化。若將m(t)先積分，再對載波進行相位調制，即得到頻率調制信號。類似地，若將m(t)先微分，再對載波進行頻率調制，就得到相位調制信號。僅從已調信號波形上看無法區(qū)分二者。二者的區(qū)別僅在于已調信號和調制信號的關系不同。非線性調制-基本原理40第40頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月窄帶調頻與寬帶調頻窄帶調頻（NBFM）寬帶調頻（WBFM）不滿足滿足41第41頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月調制方式信號帶寬制度增益設備復雜度主要應用DSB2中等較少應用SSB1復雜短波無線電廣播，話音頻分多路VSB略大于