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1、通 信 原 理第4讲 模拟调制系统 (模拟线性系统抗噪声性能、模拟非 线性调制、频分复用)2复习-线性调制的一般模型n 滤波法模型n 移相法模型233.1 线性调制（幅度调制）原理3.2 线性调制系统的抗噪声性能3.3 非线性调制（角度调制）原理3.4 各种模拟调制系统比较3.5 频分复用和模拟调制系统的应用第三章 模拟调制系统343.2 线性调制系统的抗噪声性能 解调器分析模型3.2.1 分析模型n(t) ：高斯白噪声，经窄带滤波器后成ni(t) 453.2 线性调制系统的抗噪声性能 3.2.1 分析模型56定义 ：3.2 线性调制系统的抗噪声性能 3.2.1 分析模型67(1) DSB相干
2、解调分析模型3.2 线性调制系统的抗噪声性能 (2) SSB相干解调分析模型783.2 线性调制系统的抗噪声性能 课后作业:认真阅读教材的5.2.25.2.4节, 推导出 DSB、SSB和AM相干解调的调制制度增益, 比较的DSB和SSB相干解调的抗干扰性能。89（1）分析模型AM包络检波解调的性能3.2.4 AM调制系统的性能3.2 线性调制系统的抗噪声性能 910（2）输入信噪比3.2 线性调制系统的抗噪声性能 1011（3）GAM计算3.2 线性调制系统的抗噪声性能 首先研究解调器输入端包络，看包络中的信号与噪声1112说明信号、噪声可 区分！3.2 线性调制系统的抗噪声性能 1213结
3、论：AM包络检波时信噪比不能无限降低，存在一个 门限。低于此门限，性能将急剧下降！门限效应3.2 线性调制系统的抗噪声性能 AM相干解调不存在门限效应。此时输出中全为噪声！13143.1 线性调制（幅度调制）原理3.2 线性调制系统的抗噪声性能3.3 非线性调制（角度调制）原理3.4 各种模拟调制系统比较3.5 频分复用和模拟调制系统的应用第三章 模拟调制系统14153.3 非线性调制（角度调制）原理n 线性调制和非线性调制 线性调制-频谱线性搬移(保持基带谱形状不变)! 非线性调制-搬移后谱结构改变(属非线性搬移)n 非线性调制分类 FM：改变载波频率 PM：改变载波相位 角度均有变化 统称
4、角度调制角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能。15163.3 非线性调制（角度调制）原理n 3.3.1 基本概念任意一个幅度不 变的正弦函数正弦波的 瞬时相位 正弦波的瞬 时角频率 未调制载波角度调制信号16173.3 非线性调制（角度调制）原理瞬时相位瞬时相位偏移瞬时角频率瞬时角频偏17183.3 非线性调制（角度调制）原理n 相位调制(PM)：瞬时相位偏移随调制信号 m(t)而线性变化 Kp 调相灵敏度，单位是rad/V。n 频率调制(FM)：Kf 调频灵敏度，单位是rad/sV。18193.3 非线性调制（角度调制）原理n 调频和调相信号的产生（a）直接调频 （b）间接调频(c) 直
5、接调相 (d) 间接调相适用于宽 带调制 适用于宽 带调制 适用于窄 带调制 适用于窄 带调制 19203.3 非线性调制（角度调制）原理n 单频调制 PM与FMmp = Kp Am 调相指数，表示最大的相 位偏移。20213.3 非线性调制（角度调制）原理调频指数 最大角频偏 最大频偏21223.3 非线性调制（角度调制）原理n PM和FM区别： nPM是相位偏移随调制信号m(t)线性变化 ;nFM是相位偏移随m(t)的积分呈线性变化。讨论：如果预先不知道调制信号m(t)的具体形式，能否判断已调信号是调相信号还是调频信号？22233.3 非线性调制（角度调制）原理n PM 信号和FM 信号波
6、形(a) PM 信号波形 (b) FM 信号 波形 23243.3 非线性调制（角度调制）原理n 3.3.2 窄带调频（NBFM）和宽带调频（ WBFM）n 定义：如果FM信号的最大瞬时相位偏移 满足下 式条件则称为窄带调频；反之，称为宽带调频 。A124253.3 非线性调制（角度调制）原理窄带调频都含有载波 和边带频率加权引起频 谱的失真 频率加权引起 频谱的失真 25263.3 非线性调制（角度调制）原理n 3.3.3 宽带调频n 设单音调制信号为n 调频信号的时域表达式：Jn(mf)为第一类n阶贝塞尔 （Bessel）函数 n 调频信号的频域表达式：26273.3 非线性调制（角度调制
7、）原理频谱包含无穷多个频率分量 ，因此，理论上调频波的频 带宽度为无限宽。边频幅度Jn(mf)随着n 的增大而逐渐减小， 调频信号可近似认为 具有有限频谱。27283.3 非线性调制（角度调制）原理n 调频信号的带宽：卡森公式 n mf 1时，BFM=2fmax，这是宽带调频情况 ，带宽由最大频偏决定。 n 任意限带信号调频带宽估算公式BFM=2(DFM+1) fm，其中n 实际应用中，当D2时，BFM=2(D+2) fm更好。频偏比 28293.3 非线性调制（角度调制）原理n 2.3.4 调频信号的产生n 直接调频法：n 间接法：倍频法先产生窄带调频信号，再倍频为宽带信号。间接调频： 积分
8、 + 调相29303.3 非线性调制（角度调制）原理n 窄带调频信号的产生30313.3 非线性调制（角度调制）原理n 宽带调频信号的产生n 采用倍频法产生宽带调频信号问题：倍频后的频率不符合载波频率的要求时，怎么办？31323.3 非线性调制（角度调制）原理n 解决方法： 混频器进行下变频问题：倍频后的频率不符合载波频率的要求时，怎么办？混频器设计阿姆斯特朗法32333.3 非线性调制（角度调制）原理混频器只改变载频 而不影响频偏 选择倍频次数n1=64，n2=48，混频器参考频率 f2=10.9MHz，则调频发射信号的载频33343.3 非线性调制（角度调制）原理n 2.3.5 调频信号的
9、解调n 非相干解调调频信号的瞬时角频偏正比于调制信号 的幅度，因而调频信号的解调器必须能够产 生正比于输入频率变化的输出电压。完成这 种频率-电压转换的器件是鉴频器。34353.3 非线性调制（角度调制）原理n 相干解调相干解调仅适用于窄带调频信号。35363.1 线性调制（幅度调制）原理3.2 线性调制系统的抗噪声性能3.3 非线性调制（角度调制）原理3.4 各种模拟调制系统比较3.5 频分复用和模拟调制系统的应用第三章 模拟调制系统36373.4 各种模拟调制系统的比较调制 方式传输带宽设备复 杂程度主要应用AM2fm简单中短波无线电广播DSB2fm中等应用较少SSBfm复杂短波无线电广播
10、、话音频 分复用、载波通信、数据 传输VSB略大于fm 近似SSB复杂电视广播、数据传输FM中等超短波小功率电台（窄带 FM）；调频立体声广播等 高质量通信（宽带FM）37383.4 各种模拟调制系统的比较 抗噪声性能n WBFM抗噪声性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪声性能次 之，AM抗噪声性能最差。n 当输入信噪比较高时，FM的调频指数 mf越大，抗噪声性 能越好。38393.4 各种模拟调制系统的比较 频带利用率n SSB的带宽最窄，其频带利用率最高n FM占用的带宽随调频指数mf 的增大而增大，其频带利用率最低n FM以牺牲有效性换取可靠性 应用n AM：中波和短波调幅广播n SSB
11、：短波电台、频分复用设备n VSB：广播电视系统n FM：长距离高质量的通信系统39403.1 线性调制（幅度调制）原理3.2 线性调制系统的抗噪声性能3.3 非线性调制（角度调制）原理3.4 各种模拟调制系统比较3.5 频分复用和模拟调制系统的应用第三章 模拟调制系统4041n频分复用原 理SSB将信道带宽分割成互 不重叠的频带，每个 频带传输一路信号。防护频带优点：可以提高信号传输的有效性; 缺点：因滤波器特性不够理想和信道内存在 非线性而产生路间干扰。3.5 频分复用和模拟调制系统的应用41423.5 频分复用和模拟调制系统的应用频分复用系 统BPF调制器LPF消息信号 CH2BPF调制
12、器LPF消息信号 CHnBPF调制器LPF消息信号 CH1信道发送端42433.5 频分复用和模拟调制系统的应用频分复用系 统接收端LPF解调器BPF消息信号 CH2LPF解调器BPF消息信号 CHnLPF解调器BPF消息信号 CH1信道4344n应用实例：载波电话系统n传输模拟话音，每路话音限带于3003400Hz；话音 调制采用单边带调制SSB；n采用频分复用体制，每路话音间隔4kHz，保留足够的间隔。标准化的复用等级3.5 频分复用和模拟调制系统的应用44453.5 频分复用和模拟调制系统的应用4546n利用调频技术传输高质量音乐信号(15KHz) ，分配频段88-108MHz 。 调频
13、立体声广播对于单声道普通调频广播，最高调制频率 15KHz，最大频偏取为75KHz，则FM带宽为：对于立体声调频广播，带宽同样为180KHz。3.5 频分复用和模拟调制系统的应用4647n首先将立体声多路信号频分复用。问：为何调频立体声广播声音优于调幅广播？上述复用信号作为基带信号，进行窄带FM， 带宽仍为180KHz 。3.5 频分复用和模拟调制系统的应用4748电电台名称频频点（MHz）快乐乐886频频道88.6汽车车音乐电乐电 台电电台89.3湖南人民广播电电台经济频经济频 道90.1湖南人民广播电电台交通频频道91.8湖南金鹰鹰之声（金鹰鹰955电电台）95.5湖南人民广播电电台文艺频艺频 道97.5长长沙人民广播电电台品味音乐乐广播102.2湖南人民广播电电台新闻频闻频 道103.2星沙之声广播电电台105.1长长沙音乐乐广播电电台106.1湖南人民广播电电台生活之声106.9地面调频广播系统频段划分3.5 频分复用和模拟调制系统的应用484990.1MHz，湖南经济频道91.8MHz，湖南交通频道495090.1MHz，湖南经济频道5051第3章小结l线性调制原理及实现方法l线性调制一般模型l线性调制相干解调与包络检波l线性调制抗噪声性能l角度调制原理l频率调制及解调l频分复用和模拟调制系统应用作业： 5-12, 5-17, 5-18 51
