《通信原理_第10讲_模拟调制系统(4)_电07》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理_第10讲_模拟调制系统(4)_电07（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、通信原理通信原理 （第十讲）（第十讲）（第十讲）（第十讲）宋宋 鹏鹏电子工程系电子工程系9/5/20241Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng内内 容容第一章第一章 绪论（绪论（3）第二章第二章 确知信号（确知信号（2）第三章第三章 随机过程（随机过程（5）第四章第四章 信道（信道（2）第五章第五章 模拟调制系统（模拟调制系统（8）第六章第六章 数字基带传输系统（数字基带传输系统（8）第七章第七章 数字带通传输系统（数字带通传输系统（6）第八章第八章 新型数字调制技术（新型数字调制技术（3）第九章第九章 模拟信号的数
2、字传输（模拟信号的数字传输（8）第十章第十章 数字信号的最佳接收（数字信号的最佳接收（4）第十三章第十三章 同步原理（同步原理（4）习题（2）总结（2）9/5/20242Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng第五章第五章 模拟调制系统模拟调制系统5.0 一些基本概念一些基本概念5.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理5.2 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能5.3 非线性调制（角度调制）原理非线性调制（角度调制）原理5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能5.5 各种模拟调制系
3、统的比较各种模拟调制系统的比较5.6 频分复用频分复用5.7 广播与电视广播与电视5.8 小结小结9/5/20243Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng第五章重点第五章重点1. 概念：概念：AM、DSB、SSB、VSB和和PM、FM的基本概念、的基本概念、特点和应用；产生与解调方法（会画原理框图）；特点和应用；产生与解调方法（会画原理框图）；AM、DSB波形和频谱（会画）；波形和频谱（会画）；VSB边带滤波特性；边带滤波特性；可靠性比较，可靠性比较，有效性比较；门限的概念；多级调制、复合调制和有效性比较；门限的概念；
4、多级调制、复合调制和FDM的概的概念念。2. 计算：计算：AM、DSB、SSB、PM、FM的表达式；功率和带的表达式；功率和带宽的计算；宽的计算；AM、DSB、SSB、FM抗噪声性能分析、抗噪声性能分析、 Si/Ni、S0/N0 和和 G 的计算与比较的计算与比较；单音调频的调频指数、相偏及频；单音调频的调频指数、相偏及频偏；卡森公式。偏；卡森公式。9/5/20244Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能一、一、输入信噪比输入信噪比二、二、大信噪比时的解调增益大信噪比时的
5、解调增益三、三、小信噪比时的门限效应小信噪比时的门限效应四、四、预加重和去加重预加重和去加重9/5/20245Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能重点讨论重点讨论FM非相干解调时的抗噪声性能非相干解调时的抗噪声性能分析模型：分析模型：n(t) 均值为零，单边功率谱密度为均值为零，单边功率谱密度为 n0 的高斯白噪声的高斯白噪声9/5/20246Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系
6、统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能设输入调频信号为：设输入调频信号为：故其输入信号功率为：故其输入信号功率为：输入噪声功率为：输入噪声功率为： BFM 调频信号的带宽，即带通滤波器的带宽调频信号的带宽，即带通滤波器的带宽因此输入信噪比为：因此输入信噪比为：一、输入信噪比一、输入信噪比9/5/20247Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能 在输入信噪比足够大的条件下，信号和噪声的相互作在输入信噪比足够大的条件下，信号和噪声的相互作用可以忽略，这时可以把信号和噪声分开来计算
7、。用可以忽略，这时可以把信号和噪声分开来计算。(1) 计算输出信号平均功率计算输出信号平均功率：输入噪声为输入噪声为 0 时，解调输出信时，解调输出信号为：号为： 故输出信号平均功率为：故输出信号平均功率为：二、大信噪比时的解调增益二、大信噪比时的解调增益9/5/20248Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(2) 计算输出噪声平均功率计算输出噪声平均功率假设调制信号假设调制信号 m(t) = 0，则加到解调器输入端的是未调载，则加到解调器输入端的是未调载波与窄带高斯噪
8、声之和，即：波与窄带高斯噪声之和，即：二、大信噪比时的解调增益二、大信噪比时的解调增益包络包络相位偏移相位偏移9/5/20249Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(2) 计算输出噪声平均功率计算输出噪声平均功率在大信噪比时：即在大信噪比时：即 A nc(t) 和和 A ns(t) 时，相位偏移：时，相位偏移： 可近似为：可近似为：当当x 1 时有近似式：时有近似式： 结论：在大信噪比情况下，宽带调频系统的制度增益是很高的，即抗在大信噪比情况下，宽带调频系统的制度增益是
9、很高的，即抗噪声性能好。例如，调频广播中常取噪声性能好。例如，调频广播中常取mf=5，则制度增益，则制度增益GFM =450。也。也就是说，加大调制指数，可使调频系统的抗噪声性能迅速改善。就是说，加大调制指数，可使调频系统的抗噪声性能迅速改善。二、大信噪比时的解调增益二、大信噪比时的解调增益9/5/202416Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(6) 调频系统与调幅系统比较调频系统与调幅系统比较在大信噪比情况下，在大信噪比情况下，AM信号信号 包络检波器的输出信噪比为
10、：包络检波器的输出信噪比为：若设若设AM信号为信号为100%调制。且调制。且m(t)为单频余弦波信号，则为单频余弦波信号，则m(t)的平均的平均功率为：功率为： 因而：因而：式中，式中，B为为AM信号的带宽，它是基带信号带宽的两倍，即信号的带宽，它是基带信号带宽的两倍，即B=2fm，故，故有：有：二、大信噪比时的解调增益二、大信噪比时的解调增益9/5/202417Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(7) 讨论：讨论：在大信噪比情况下，若系统接收端的输入在大信噪比情况下
11、，若系统接收端的输入 A 和和 A0 相同，则宽带调频相同，则宽带调频系统解调器的输出信噪比是调幅系统的系统解调器的输出信噪比是调幅系统的3mf2倍。例如，倍。例如，mf=5 时，宽带时，宽带调频的调频的 S0/N0 是调幅时的是调幅时的 75 倍。倍。调频系统的这一优越性是以增加其传输带宽来换取的。因为，对于调频系统的这一优越性是以增加其传输带宽来换取的。因为，对于AM信号而言，传输带宽是信号而言，传输带宽是 2fm，而对，而对WBFM信号而言，相应于信号而言，相应于 mf=5时的传输带宽为时的传输带宽为 12fm，是前者的，是前者的6倍。倍。WBFM信号的传输带宽信号的传输带宽 BFM 与
12、与AM信号的传输带宽信号的传输带宽 BAM 之间的一般关之间的一般关系为：系为：二、大信噪比时的解调增益二、大信噪比时的解调增益9/5/202418Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(7) 讨论：讨论：当当 mf 1时，上式可近似为：时，上式可近似为：故有：故有：在上述条件下，在上述条件下， 变为：变为：结论：结论：宽带调频输出信噪比相对于调幅的改善与它们带宽宽带调频输出信噪比相对于调幅的改善与它们带宽比的平方成正比。调频是以带宽换取信噪比的改善比的平方成正比。调频是
13、以带宽换取信噪比的改善。二、大信噪比时的解调增益二、大信噪比时的解调增益9/5/202419Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(1) 什么叫门限效应？什么叫门限效应？调频系统中以带宽换取性能改善并不是无止境的，随着带调频系统中以带宽换取性能改善并不是无止境的，随着带宽的增加，输入噪声功率增大，在输入信号功率不变的条宽的增加，输入噪声功率增大，在输入信号功率不变的条件下，输入信噪比降低，当输入信噪比降到一定程度时，件下，输入信噪比降低，当输入信噪比降到一定程度时，输出信
14、噪比将急剧恶化，这种现象称为输出信噪比将急剧恶化，这种现象称为门限效应门限效应。门限值门限值 出现门限效应时所对应的输入信噪比值称为门限出现门限效应时所对应的输入信噪比值称为门限值，记为：值，记为：三、小信噪比时的门限效应三、小信噪比时的门限效应9/5/202420Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(2) 起伏噪声：起伏噪声：当只发载波信号时（即无调制信号时），观察鉴频器当只发载波信号时（即无调制信号时），观察鉴频器的输出信号可以看到门限效应的产生。当输入信噪比很高，
15、可以观察的输出信号可以看到门限效应的产生。当输入信噪比很高，可以观察到鉴额器的输出噪声呈现为高斯噪声形状，如图所示：到鉴额器的输出噪声呈现为高斯噪声形状，如图所示：三、小信噪比时的门限效应三、小信噪比时的门限效应高信噪比时的输出噪声典型波形高信噪比时的输出噪声典型波形 9/5/202421Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(3) 尖峰噪声：尖峰噪声：当输入信噪比下降到某一数值以下时，输出噪声波形当输入信噪比下降到某一数值以下时，输出噪声波形中会出现一种尖脉冲。如图所示
16、，收听时会听到喀喇声。输入信噪比中会出现一种尖脉冲。如图所示，收听时会听到喀喇声。输入信噪比愈差，这种尖脉冲就愈多。愈差，这种尖脉冲就愈多。三、小信噪比时的门限效应三、小信噪比时的门限效应低信噪比时的输出噪声典型波形低信噪比时的输出噪声典型波形 这种尖脉冲的这种尖脉冲的产生意味着门限效产生意味着门限效应已经发生。由于应已经发生。由于尖脉冲所包含的能尖脉冲所包含的能量很大，因而发生量很大，因而发生门限效应时输出信门限效应时输出信噪比大为下降。噪比大为下降。9/5/202422Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4
17、调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(4) 尖峰脉冲产生的机理尖峰脉冲产生的机理尖脉冲的产生可以用右图的尖脉冲的产生可以用右图的矢量图来说明。当输入噪声矢量图来说明。当输入噪声幅度幅度V(t)远小于载波幅度远小于载波幅度A时，即使噪声瞬时相位在时，即使噪声瞬时相位在02范围内变化，合成矢量范围内变化，合成矢量的相位的相位(t)和幅度和幅度B(t)都在都在一个不大的范围内变化。一个不大的范围内变化。三、小信噪比时的门限效应三、小信噪比时的门限效应9/5/202423Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系
18、统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(4) 尖峰脉冲产生的机理尖峰脉冲产生的机理若输入噪声幅度超过载波幅度时，若输入噪声幅度超过载波幅度时，则当输入噪声瞬时相位在则当输入噪声瞬时相位在02 范围内变化时，合成矢量就有可范围内变化时，合成矢量就有可能发生如图中所示的围绕原点转能发生如图中所示的围绕原点转动，如果这一转动发生在动，如果这一转动发生在t1 时刻时刻与与 t2 时刻之间，而在时刻之间，而在 t1 前及前及 t2 后随机噪声的幅度很小，则后随机噪声的幅度很小，则(t) 的变化如图所示。的变化如图所示。三、小信噪比时的门限效应三、小信噪比时的门限效应9/5/202424Department
19、of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(4) 尖峰脉冲产生的机理尖峰脉冲产生的机理由于鉴频器输出正比于瞬时由于鉴频器输出正比于瞬时频率即频率即 d(t)/dt，因而鉴频，因而鉴频器输出将在器输出将在 t1 与与 t2 之间出现之间出现一个尖脉冲。一个尖脉冲。三、小信噪比时的门限效应三、小信噪比时的门限效应9/5/202425Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(5) 门
20、限效应的特性门限效应的特性右图画出了单音调制时在不同右图画出了单音调制时在不同调制指数下，调频解调器的输调制指数下，调频解调器的输出信噪比与输入信噪比的关系出信噪比与输入信噪比的关系曲线。曲线。三、小信噪比时的门限效应三、小信噪比时的门限效应9/5/202426Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(5) 门限效应的特性门限效应的特性 结论：门限值与调制指数门限值与调制指数 mf 有关。有关。mf 越大，门限值越高。不过不同越大，门限值越高。不过不同 mf 时，时，门限值
21、的变化不大，大约在门限值的变化不大，大约在 811dB 的范围内变化，一般认为门限值的范围内变化，一般认为门限值为为 10dB 左右。左右。在门限值以上时，在门限值以上时，(S0/N0)FM 与与 (Si/Ni)FM 呈线性关系，且呈线性关系，且 mf 越大，输越大，输出信噪比的改善越明显。出信噪比的改善越明显。在门限值以下时，在门限值以下时， (S0/N0)FM 将随将随 (Si/Ni)FM 的下降而急剧下降。且的下降而急剧下降。且 mf越大，越大，(S0/N0)FM 下降越快。下降越快。三、小信噪比时的门限效应三、小信噪比时的门限效应9/5/202427Department of Elec
22、tronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(5) 门限效应的特性门限效应的特性 结论：门限效应是门限效应是FM系统存在的一个实际问题。尤其在采用调频制的远距系统存在的一个实际问题。尤其在采用调频制的远距离通信和卫星通信等领域中，对调频接收机的门限效应十分关注，希离通信和卫星通信等领域中，对调频接收机的门限效应十分关注，希望门限点向低输入信噪比方向扩展。望门限点向低输入信噪比方向扩展。降低门限值（也称门限扩展）的方法有很多，例如，可以采用锁相环降低门限值（也称门限扩展）的方法有很多，例如，可以采用锁相环解调器和负
23、反馈解调器，它们的门限比一般鉴频器的门限电平低解调器和负反馈解调器，它们的门限比一般鉴频器的门限电平低 610dB。还可以采用还可以采用“预加重预加重”和和“去加重去加重”技术来进一步改善调频解调器的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。输出信噪比。这也相当于改善了门限。三、小信噪比时的门限效应三、小信噪比时的门限效应9/5/202428Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(1) 目的目的鉴频器输出噪声功率谱随鉴频器输出噪声功率谱随 f 呈抛物线
24、形状增大。但在调频呈抛物线形状增大。但在调频广播中所传送的语音和音乐信号的能量却主要分布在低频广播中所传送的语音和音乐信号的能量却主要分布在低频端，且其功率谱密度随频率的增高而下降。因此，在调制端，且其功率谱密度随频率的增高而下降。因此，在调制频率高频端的信号谱密度最小，而噪声谱密度却是最大，频率高频端的信号谱密度最小，而噪声谱密度却是最大，致使高频端的输出信噪比明显下降，这对解调信号质量会致使高频端的输出信噪比明显下降，这对解调信号质量会带来很大的影响带来很大的影响。四、预加重和去加重四、预加重和去加重9/5/202429Department of Electronics and Infor
25、mation, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(1) 目的目的为了进一步改善调频解调器的输出信噪比，针对鉴频器输为了进一步改善调频解调器的输出信噪比，针对鉴频器输出噪声谱呈抛物线形状这一特点，在调频系统中广泛采用出噪声谱呈抛物线形状这一特点，在调频系统中广泛采用了了加重技术加重技术，包括，包括“预加重预加重和和“去加重去加重”措施。措施。“预加重预加重”和和“去加重去加重”的设计思想是保持输出信号不变，有效降的设计思想是保持输出信号不变，有效降低输出噪声，以达到提高输出信噪比的目的。低输出噪声，以达到提高输出信噪比的目的。四、预加重和去加重四、预加
26、重和去加重9/5/202430Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(1) 目的目的四、预加重和去加重四、预加重和去加重9/5/202431Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(2) 原理：原理：“去加重去加重”就是在解调器输出端接一个传输特性随频就是在解调器输出端接一个传输特性随频率增加而滚降的线性网络率增加而滚降的线性网络 Hd(f)，将调制频
27、率高频端的噪声衰，将调制频率高频端的噪声衰减，使总的噪声功率减小。但是，由于去加重网络的加入，在减，使总的噪声功率减小。但是，由于去加重网络的加入，在有效地减弱输出噪声的同时，必将使传输信号产生频率失真。有效地减弱输出噪声的同时，必将使传输信号产生频率失真。因此，必须在调制器前加入一个预加重网络因此，必须在调制器前加入一个预加重网络 Hp(f)，人为地提，人为地提升调制信号的高频分量，以抵消去加重网络的影响。显然，为升调制信号的高频分量，以抵消去加重网络的影响。显然，为了使传输信号不失真，应该有：了使传输信号不失真，应该有：四、预加重和去加重四、预加重和去加重9/5/202432Departm
28、ent of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(2) 原理原理四、预加重和去加重四、预加重和去加重这是保证输出信号这是保证输出信号不变的必要条件不变的必要条件 9/5/202433Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(3) 性能性能由于采用预加重由于采用预加重/去加重系统的输出信号功率与没有采用去加重系统的输出信号功率与没有采用预加重预加重/去加重系统的功率相同，所以调
29、频解调器的输出去加重系统的功率相同，所以调频解调器的输出信噪比的改善程度可用加重前的输出噪声功率与加重后的信噪比的改善程度可用加重前的输出噪声功率与加重后的输出噪声功率的比值确定，即：输出噪声功率的比值确定，即：四、预加重和去加重四、预加重和去加重进一步说明，输出信进一步说明，输出信噪比的改善程度取决噪比的改善程度取决于去加重网络的特性于去加重网络的特性 9/5/202434Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(4) 实实用用电电路路：一一种种实实际际中中常常采采用用的
30、的预预加加重重和和去去加加重重电电路路，它它在在保保持持信信号号传传输输带带宽宽不不变变的的条条件件下下，可可使使输输出出信信噪噪比比提提高高 6dB 左左右。右。四、预加重和去加重四、预加重和去加重9/5/202435Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能(4) 实用电路：实用电路：设滤波器设滤波器 3dB 带宽为带宽为 f1=1/RC，其传递函数和模值平方分别为：，其传递函数和模值平方分别为：预加重和去加重技术在调频系统中得到了实际应用。预加重和去加重技术在调频系统中
31、得到了实际应用。预加重和去加重技术还在音频传输系统中，例如杜比降噪系统。预加重和去加重技术还在音频传输系统中，例如杜比降噪系统。四、预加重和去加重四、预加重和去加重9/5/202436Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.5 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较一、抗噪声性能一、抗噪声性能二、频带利用率二、频带利用率三、特点与应用三、特点与应用9/5/202437Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.5 各种模拟调制系统的比较各
32、种模拟调制系统的比较9/5/202438Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.5 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较WBFM抗噪声性能最好，抗噪声性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪声性能次之，抗噪声性能次之，AM抗噪声性能最差。抗噪声性能最差。右图画出了各种模拟调制系统的性能曲线，右图画出了各种模拟调制系统的性能曲线，图中的圆点表示门限点。图中的圆点表示门限点。门限点以下，曲线迅速下跌；门限点以上，门限点以下，曲线迅速下跌；门限点以上，DSB、SSB的信噪比比的信噪比比AM高高 4.7dB 以上，以上，
33、而而FM（mf =6）的信噪比比）的信噪比比AM高高22dB。当输入信噪比较高时，当输入信噪比较高时，FM的调频指数的调频指数 mf 越越大，抗噪声性能越好。大，抗噪声性能越好。一、抗噪声性能一、抗噪声性能9/5/202439Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.5 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较SSB的带宽最窄，其频带利用率最高；的带宽最窄，其频带利用率最高；FM占用的带宽随调频指数占用的带宽随调频指数 mf 的增大而增大，其频带利用的增大而增大，其频带利用率最低。率最低。FM是以牺牲有效性来换取可
34、靠性的。是以牺牲有效性来换取可靠性的。mf 值的选择要从通信质量和带宽限制两方面考虑。对于高值的选择要从通信质量和带宽限制两方面考虑。对于高质量通信（高保真音乐广播，电视伴音、双向式固定或移质量通信（高保真音乐广播，电视伴音、双向式固定或移动通信、卫星通信和蜂窝电话系统）采用动通信、卫星通信和蜂窝电话系统）采用WBFM，mf值选值选大些。对于一般通信，要考虑接收微弱信号，带宽窄些，大些。对于一般通信，要考虑接收微弱信号，带宽窄些，噪声影响小，常选用噪声影响小，常选用 mf 较小的调频方式。较小的调频方式。二、频带利用率二、频带利用率9/5/202440Department of Electro
35、nics and Information, NCUT Song Peng5.5 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较AM：优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。主要用在中波和短波调幅广播。扰能力差。主要用在中波和短波调幅广播。DSB调制：调制：优点是功率利用率高，且带宽与优点是功率利用率高，且带宽与AM相同，但相同，但设备较复杂。应用较少，一般用于点对点专用通信。设备较复杂。应用较少，一般用于点对点专用通信。SSB调制：调制：优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能
36、力均优于扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。SSB常用于频分常用于频分多路复用系统中。多路复用系统中。三、特点与应用三、特点与应用9/5/202441Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.5 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较VSB调制：调制：抗噪声性能和频带利用率与抗噪声性能和频带利用率与SSB相当。在电视相当。在电视广播、数传等系统中得到了广泛应用。广播、数传等系统中得到了广泛应用。FM：FM的抗干扰能力
37、强，广泛应用于长距离高质量的通的抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信系统中。缺点是频带利用率低，存在门限效应。信系统中。缺点是频带利用率低，存在门限效应。三、特点与应用三、特点与应用9/5/202442Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM）一、频分复用的工作原理一、频分复用的工作原理二、频分复用系统的交叉干扰二、频分复用系统的交叉干扰三、频分复用系统的优缺点三、频分复用系统的优缺点9/5/202443Department of Electronics and Informati
38、on, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM）(1) 目的：充分利用信道的频带资源，提高信道利用率。充分利用信道的频带资源，提高信道利用率。(2) 工作原理：频分制传输方法的基础是用各路信号对不同频率的副载波进行频分制传输方法的基础是用各路信号对不同频率的副载波进行调制；调制；各路各路有限频谱的信号有限频谱的信号调制到不同频率的副载波上，使调制后的调制到不同频率的副载波上，使调制后的各路副载波各路副载波信号的频谱不重叠信号的频谱不重叠，而且有一定的保护间隔，这些，而且有一定的保护间隔，这些已调信号通过线性相加网络形成多路信号，再对发射机进行调已调信号通过线性相加网络形
39、成多路信号，再对发射机进行调制；制；在接收端，载波解调后，分路滤波器把各路副载波信号分离出在接收端，载波解调后，分路滤波器把各路副载波信号分离出来，再进行副载波解调，恢复出原来的调制信号。来，再进行副载波解调，恢复出原来的调制信号。一、频分复用的工作原理一、频分复用的工作原理9/5/202444Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM）(2) 保护间隔： 保护间隔：在选择各路载波信号的频率时，在保证各路信号的带宽以在选择各路载波信号的频率时，在保证各路信号的带宽以外，还应留有一定的保护间
40、隔，一般相邻载波之间的间隔为：外，还应留有一定的保护间隔，一般相邻载波之间的间隔为：B=Bs+Bg一、频分复用的工作原理一、频分复用的工作原理已调信号带宽已调信号带宽保护间隔保护间隔9/5/202445Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM）(4) 系统组成：副载波可以采用副载波可以采用AM、FM、PM任何一种调制方式。为了任何一种调制方式。为了与载波调制相区别，通常把这次调制称为副载波调制。与载波调制相区别，通常把这次调制称为副载波调制。载波调制也可以采用载波调制也可以采用AM、FM
41、、PM。两次调制可以组成两次调制可以组成9种体制：种体制：AM-AM，AM-FM，AM-PMFM-AM，FM-FM，FM-PMPM-AM，PM-FM，PM-PM一、频分复用的工作原理一、频分复用的工作原理9/5/202446Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM）(4) 系统组成：一、频分复用的工作原理一、频分复用的工作原理9/5/202447Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（F
42、DM）(4) 系统组成：一、频分复用的工作原理一、频分复用的工作原理9/5/202448Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM）(5) 举例：以以 AM-AM 线性调制为例线性调制为例一、频分复用的工作原理一、频分复用的工作原理9/5/202449Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM）(6) 频分遥测系统：一、频分复用的工作原理一、频分复用的工作原理比例带宽副载波通道标准比例
43、带宽副载波通道标准 9/5/202450Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM） 通信系统的干扰可分为两类：通信系统的干扰可分为两类：q 加性干扰：加性干扰：归纳到系统的抗噪声性能中去研究。归纳到系统的抗噪声性能中去研究。q 乘性干扰：乘性干扰：有用信号存在，干扰就出现；有用信号不存有用信号存在，干扰就出现；有用信号不存在，干扰就不出现。乘性干扰是由于在，干扰就不出现。乘性干扰是由于传输系统的非线性传输系统的非线性和和电波传播的电波传播的多径效应多径效应等原因引起的。频分多路传输系统中
44、等原因引起的。频分多路传输系统中的的交叉干扰交叉干扰便是乘性干扰的一个突出实例。便是乘性干扰的一个突出实例。一、频分复用的工作原理一、频分复用的工作原理9/5/202451Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM） 交叉干扰：交叉干扰：若公共信道存在非线性，就会产生很多新的谐若公共信道存在非线性，就会产生很多新的谐波和组合频谱分量，当这些分量落在各副载波通带内，便会波和组合频谱分量，当这些分量落在各副载波通带内，便会产生干扰，这种干扰称为交叉干扰。产生干扰，这种干扰称为交叉干扰。q 设公
45、共信道的数学模型为：设公共信道的数学模型为：y=a1x+a2x2+a3x3+q 多路信号为：多路信号为：二、频分复用系统的交叉干扰二、频分复用系统的交叉干扰9/5/202452Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM）交叉干扰：交叉干扰：二、频分复用系统的交叉干扰二、频分复用系统的交叉干扰q 公共信道中的公共信道中的非线性不但会引非线性不但会引起基波和各次谐起基波和各次谐波的寄生分量，波的寄生分量，还将产生大量的还将产生大量的组合频率分量。组合频率分量。见表：见表：9/5/202453D
46、epartment of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.6 频分复用（频分复用（FDM）优点：优点：适用于信号路数少、频率响应高的速变参数；从可适用于信号路数少、频率响应高的速变参数；从可靠性方面，各路之间是并联的，某一路损坏不影响其它路靠性方面，各路之间是并联的，某一路损坏不影响其它路工作；在路数少的情况下价格便宜。工作；在路数少的情况下价格便宜。 缺点：缺点：与时分制的与时分制的 PCM 系统相比，精度低、路数少、与系统相比，精度低、路数少、与计算机相连不方便等。计算机相连不方便等。三、频分复用系统的优缺点三、频分复用系统的优缺点
47、9/5/202454Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.7 广播与电视广播与电视一、调频广播一、调频广播二、广播电视二、广播电视9/5/202455Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.7 广播与电视广播与电视fm=15 kHz f =75 kHz B=180kHz B=200kHz 88108MHz立体声与单声道兼容立体声与单声道兼容L+R LR：38 kHz 副载波双边带调制副载波双边带调制一、调频广播一、调频广播9/5/2024
48、56Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.7 广播与电视广播与电视图像信号：图像信号：06 MHz 残留边带调制残留边带调制 插入强载波插入强载波 包络检波包络检波伴音：宽带调频伴音：宽带调频 fH=15 kHz fmax=50 kHz B=130kHz二、广播电视二、广播电视9/5/202457Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng5.7 广播与电视广播与电视彩色电视与黑白电视兼容彩色电视与黑白电视兼容色差信号色差信号 RY，BY 对对
49、4.43 MHz 彩色副载波进行正交抑制彩色副载波进行正交抑制载波双边带调制载波双边带调制RY 逐行导相逐行导相 PAL 制制二、广播电视二、广播电视9/5/202458Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng第五章第五章 模拟调制系统模拟调制系统9/5/202459Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng第五章第五章 模拟调制系统模拟调制系统9/5/202460Department of Electronics and Information,
50、NCUT Song Peng习习 题题思考题：思考题：5-115-18习题：习题：P.131 5-16 5-19补充题补充题5：设一宽带频率调制系统，载波振幅为设一宽带频率调制系统，载波振幅为100V，频率，频率为为100MHz，调制信号，调制信号m(t)的频带限制于的频带限制于5000Hz， ，Kf=500Hz/V，最大频偏，最大频偏f =75kHz，信道均匀噪声功率谱，信道均匀噪声功率谱 ，试求：，试求：(1) 接收机输入端理想带通滤波器传输特性；接收机输入端理想带通滤波器传输特性；(2) 解调器输入与输出信噪比。解调器输入与输出信噪比。9/5/202461Department of Electronics and Information, NCUT Song Peng
