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1、CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统3.1 模拟幅度调制模拟幅度调制 数学表达式数学表达式一般模型一般模型h(t)m(t)cosctSm(t)频域表达式频域表达式2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1 1CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟
2、调制系统模拟调制系统幅幅度度调调制制属属于于线线性性调调制制，它它是是通通过过改改变变载载波波的的幅幅度，以实现调制信号频谱的平移及线性变换的。度，以实现调制信号频谱的平移及线性变换的。一一个个正正弦弦载载波波有有幅幅度度、频频率率和和相相位位三三个个参参量量，因因此此，我我们们不不仅仅可可以以把把调调制制信信号号的的信信息息寄寄托托在在载载波波的的幅幅度变化中，还可以寄托在载波的频率或相位变化中。度变化中，还可以寄托在载波的频率或相位变化中。使使高高频频载载波波的的频频率率或或相相位位按按调调制制信信号号的的规规律律变变化化而而振振幅幅保保持持恒恒定定的的调调制制方方式式，称称为为频频频频率
3、率率率调调调调制制制制（FM）和和相位调制相位调制相位调制相位调制(PM)， 分别简称为调频和调相。分别简称为调频和调相。2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2 2CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统因因为为频频率率或或相相位位的的变变化化都都可可以以看看成成是是载载波波角角度度的的变化，故调频和调相又统称为变化，故调频和调相又统称为角度调制角度调制角度调制角度调制
4、。 角角度度调调制制与与线线性性调调制制不不同同，已已调调信信号号频频谱谱不不再再是是调调制制信信号号频频谱谱的的线线性性搬搬移移，而而是是频频谱谱的的非非线线性性变变换换，会会产产生生与与频频谱谱搬搬移移不不同同的的新新频频率率成成分分，故故又又称称为为非非非非线线线线性调制性调制性调制性调制。频频频频率率率率和和和和相相相相位位位位之之之之间间间间存存存存在在在在微微微微分分分分与与与与积积积积分分分分关关关关系系系系，故故故故调调调调频频频频与与与与调调调调相相相相之之之之间间间间存存存存在在在在密密密密切切切切的的的的关关关关系系系系，即即即即调调调调频频频频必必必必调调调调相相相相，
5、调调调调相相相相必必必必调调调调频。频。频。频。鉴于FM用的较多，本节将主要讨论频率调制。2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 3 3CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统3.2 角度调制角度调制 3.2.1 角调制的基本原理角调制的基本原理瞬时相位瞬时相位偏移偏移瞬时频率瞬时频率偏移偏移实现2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copy
6、right 2002 Copyright 4 4CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统 直接和间接调相直接和间接调相直接和间接调相直接和间接调相调频2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 5 5CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制
7、系统直接和间接调频直接和间接调频直接和间接调频直接和间接调频带宽PLLPLL调制器调制器调制器调制器2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 6 6CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统卡森公式：卡森公式：卡森公式：卡森公式：性能瞬时相位瞬时相位偏移偏移瞬时频率瞬时频率偏移偏移实现2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 20
8、02 Copyright 7 7CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统3.2.2 3.2.2 调频系统的解调调频系统的解调 鉴频器鉴频器鉴频器鉴频器带通带通带通带通限幅器限幅器限幅器限幅器微分器微分器微分器微分器包络包络包络包络检波器检波器检波器检波器LPFLPFS SFMFM(t)(t)n ni i(t)(t)mmo o(t)(t) n no o(t)(t)解调器模型解调器模型解调器模型解调器模型鉴频特鉴频特性性2002 Copyright 200
9、2 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 8 8CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统噪声噪声噪声噪声 有用信号有用信号有用信号有用信号 鉴频器鉴频器鉴频器鉴频器微分器微分器微分器微分器包络包络包络包络检波器检波器检波器检波器微分器输出：微分器输出：噪声功率2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 9 9CommunicationC
10、ommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统非湘干解调的门限效应非湘干解调的门限效应非湘干解调的门限效应非湘干解调的门限效应由图可见：（1） mf不同，门限值不同，mf越大，门限点越高。（ 2） (Si/Ni)FM 门 限 值 时 ，(So/No)FM与(Si/Ni)FM呈线性关系，mf越大，输出信噪比改善越明显。 （ 3） (Si/Ni)FM 门 限 值 时 ，(So/No)FM随(Si/Ni)FM的下降而急剧下降。mf越大，(So/No)FM下降越快，甚至比DSB或SSB更差。
11、这表明，FM以带宽换取输出信噪比改善并不是无止境的。改改改改善善善善措措措措施施施施：采用比鉴频器更优越的一些解调方法可以达到改善门限效应的要求，目前用的较多的有“ “预预预预加加加加重重重重” ”和和和和“ “去去去去加加加加重重重重” ”技技技技术术术术、锁锁锁锁相相相相环环环环鉴鉴鉴鉴频频频频法法法法和调调调调频频频频负负负负回回回回授鉴频法授鉴频法授鉴频法授鉴频法等。 4.3 各种模拟调制系统的比较 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1010CommunicationCommunicationCUMT
12、 LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统3.3 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较 设设：1. 1.输入功率相等输入功率相等输入功率相等输入功率相等 S Si i ； 3. 3. 基带信号基带信号基带信号基带信号m(t)m(t)2.2.加性高斯白噪声，加性高斯白噪声，加性高斯白噪声，加性高斯白噪声，2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 11 11CommunicationCommunicationCUMT LIShiyi
13、nCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统6.5. 1 6.5. 1 6.5. 1 6.5. 1 第第第第I I I I类部分响应系统类部分响应系统类部分响应系统类部分响应系统 输出信噪比输出信噪比输出信噪比输出信噪比调频系统与调幅系统的抗噪声性能：2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1212CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制
14、系统模拟调制系统模拟调制系统调频系统与调幅系统的抗噪声性能：调频系统与调幅系统的抗噪声性能：调频系统与调幅系统的抗噪声性能：调频系统与调幅系统的抗噪声性能：可可可可见见见见，在在在在高高高高调调调调频频频频指指指指数数数数时时时时，调调调调频频频频系系系系统统统统的的的的输输输输出出出出信信信信噪噪噪噪比比比比远远远远大大大大于调幅系统。于调幅系统。于调幅系统。于调幅系统。例例例例如如如如，mmf f=5 =5 时时时时，宽宽宽宽带带带带调调调调频频频频的的的的S So o/N/No o是是是是调调调调幅幅幅幅时时时时的的的的112.5112.5倍倍倍倍。这这这这也也也也可可可可理理理理解解解
15、解成成成成当当当当两两两两者者者者输输输输出出出出信信信信噪噪噪噪比比比比相相相相等等等等时时时时，调调调调频频频频信信信信号号号号的的的的发发发发射射射射功率可减小到调幅信号的功率可减小到调幅信号的功率可减小到调幅信号的功率可减小到调幅信号的1/112.51/112.5。应应当当指指出出， 调调频频系系统统的的这这一一优优越越性性是是以以以以增增增增加加加加传传传传输输输输带带带带宽宽宽宽来换取的：来换取的：来换取的：来换取的：2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1313CommunicationCommun
16、icationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统因为：因为：因为：因为：B BFMFM=2(m=2(mf f+1)f+1)fmm=(m=(mf f+1)B+1)BAM AM ，当，当，当，当 mmf f1 1 时，时，时，时， BFMmfBAM所以，又有所以，又有所以，又有所以，又有说说说说明明明明宽宽宽宽带带带带调调调调频频频频输输输输出出出出信信信信噪噪噪噪比比比比相相相相对对对对于于于于调调调调幅幅幅幅的的的的改改改改善善善善与与与与它它它它们们们们带带带带宽比的平方成正比。宽比的平方成正比
17、。宽比的平方成正比。宽比的平方成正比。调频系统，增加传输带宽就可以改善抗噪声性能。调频系统，增加传输带宽就可以改善抗噪声性能。调频系统，增加传输带宽就可以改善抗噪声性能。调频系统，增加传输带宽就可以改善抗噪声性能。调调调调频频频频方方方方式式式式以以以以带带带带宽宽宽宽换换换换取取取取信信信信噪噪噪噪比比比比的的的的特特特特性性性性是是是是十十十十分分分分有有有有益益益益的的的的。在在在在调调调调幅幅幅幅中中中中，信信信信号号号号带带带带宽宽宽宽固固固固定定定定，无无无无法法法法进进进进行行行行带带带带宽宽宽宽与与与与信信信信噪噪噪噪比比比比的的的的互互互互换换换换，这也正是这也正是这也正是这
18、也正是FMFM抗噪声性能优于调幅系统的重要原因。抗噪声性能优于调幅系统的重要原因。抗噪声性能优于调幅系统的重要原因。抗噪声性能优于调幅系统的重要原因。课堂作业2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1414CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统各种模拟调制系统的性能曲线各种模拟调制系统的性能曲线各种模拟调制系统的性能曲线各种模拟调制系统的性能曲线7060504030201
19、001020304050FM:m m=6 6 m=3DSB/SSBAM综合性能比较2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1515CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统方式方式方式方式B B设备设备设备设备复复复复杂杂杂杂性性性性主要主要主要主要应应应应用用用用DSBDSB2Bb2Bb中等：相干解中等：相干解中等：相干解中等：相干解调调调调模模模模拟拟拟拟数据数据数据数据
20、传输传输传输传输; ;低低低低带宽带宽带宽带宽信号信号信号信号FDMFDM系系系系统统统统AMAM2B2Bb b较较较较小小小小 ( (包包包包络络络络与与与与检检检检波波波波) )无无无无线电线电线电线电广播广播广播广播SSBSSBB Bb b较较较较大（相干解大（相干解大（相干解大（相干解调调调调, ,调调调调制器制器制器制器复复复复杂杂杂杂）语语语语音通信音通信音通信音通信, ,话话话话音音音音频频频频分多路通信分多路通信分多路通信分多路通信VSBVSBB Bb b 2B2Bb b较较较较大（相干解大（相干解大（相干解大（相干解调调调调, ,调调调调制器制器制器制器复复复复杂杂杂杂）数据
21、数据数据数据传输传输传输传输; ;宽带宽带宽带宽带( (电视电视电视电视) )系系系系统统统统FMFM2(m2(mf f+1)B+1)Bb b中等中等中等中等( (调调调调制器制器制器制器较较较较复复复复杂杂杂杂）数据数据数据数据传输传输传输传输; ;无无无无线线线线广播广播广播广播, ,微微微微波中波中波中波中继继继继各种系统综合性能比较及其应用：各种系统综合性能比较及其应用：各种系统综合性能比较及其应用：各种系统综合性能比较及其应用： FDM2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1616Communicati
22、onCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统3.4 频分复用系统频分复用系统FDM复用复用: 将若干彼此独立的信号合并为一个可在同一将若干彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。信道上传输的复合信号的方法。 包括：包括：FDM,TDM,CDMA,WDM2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1717CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCU
23、MT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统以以无无线线电电广广播播的的中中波波波波段段为为例例：可可用用波波段段范范围围为为 530KHz1600KHz530KHz1600KHz，而而语语音音信信号号的的频频率率范范围围为为3003003400Hz3400Hz，经经调调制制后后每每一一个广播电台频道的带宽为个广播电台频道的带宽为9K9K。530KHz1600KHz300 9000这一中波波段中就均匀分布着多个电台这一中波波段中就均匀分布着多个电台!上述即为频分复用频分复用频分复用频分复用，它是通过采用不同载波频率的调制完成的。只传输一
24、路信号。只传输一路信号。只传输一路信号。只传输一路信号。浪费！浪费！浪费！浪费！实现原理2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1818CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统 cnLPFLPF LPFLPF LPFLPF LPFLPF LPFLPFBPFBPF1 1BPFBPF2 2BPFBPFn n LPFLPF相相相相加加加加器器器器信信信信道道道道SPFSPF1 1
25、SPFSPF2 2SPFSPFn n c1 c2 c1 c2 cnm1(t)m2(t)mn(t)m1(t)m2(t)mn(t)S( ) m g- cn - c2 - c1 0 c1 c2 cn载波频率选取：2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 1919CommunicationCommunicationCUMT LIShiyinCUMT LIShiyinCh3 Ch3 Ch3 Ch3 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统频分复用信号频谱结构频分复用信号频谱结构载波频率选取：载波频率选取：n路路总带宽：总带宽：S( ) m g- cn - c2 - c1 0 c1 c2 cn优点：优点：信道复用率高，允许复用的路数多，分路也很方便。信道复用率高，允许复用的路数多，分路也很方便。 主要缺点：主要缺点：设备较复杂；因滤波器特性不够理想和信道存在非线设备较复杂；因滤波器特性不够理想和信道存在非线性而产生的路间干扰。性而产生的路间干扰。 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2002 Copyright 2020
