第四章模拟调制系统优秀PPT.ppt

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1、第四章 模拟调制系统第一页，本课件共有58页第五章 模拟调制系统引言引言5.1幅度幅度调调制制n标准调幅（标准调幅（AM）n双边带调幅（双边带调幅（DSB）n单边带调幅（单边带调幅（SSB）n残留边带调幅（残留边带调幅（VSB）5.2各种幅度调制系统的噪声性能各种幅度调制系统的噪声性能5.3角度调制原理角度调制原理5.4抗噪声性能抗噪声性能5.5调制系统的抗噪性能调制系统的抗噪性能5.6频分复用频分复用(FDM)第二页，本课件共有58页 引引 言言由信源产生的的原始信号一般不能在大多数信道内直接传输，因此需要经过由信源产生的的原始信号一般不能在大多数信道内直接传输，因此需要经过调制将他变换成适

2、于在信道内传输的信号调制将他变换成适于在信道内传输的信号.调制的定义调制的定义：把输入信号变换为适合于通过信道传输的波形：把输入信号变换为适合于通过信道传输的波形信源信源调制调制发滤波器发滤波器信道信道收滤波器收滤波器解调解调调制调制信宿信宿n(t)n(t)(Cw w点点-点通信系统点通信系统一、调制的功能一、调制的功能1、频率变换、频率变换：为了采用无线传送方式，如将（：为了采用无线传送方式，如将（0.33.4KHz）有效带宽内）有效带宽内的语音信号调制到高频段上去。的语音信号调制到高频段上去。2、实现信道复用、实现信道复用：例如将多路信号互不干扰的安排在同一物理信道：例如将多路信号互不干扰

3、的安排在同一物理信道中传输。中传输。3、提高抗干扰性、提高抗干扰性：抗干扰性（即可靠性）与有效性互相制约，通常可通过牺牲：抗干扰性（即可靠性）与有效性互相制约，通常可通过牺牲有效性来提高抗干扰性，如有效性来提高抗干扰性，如FM替代替代AM。第三页，本课件共有58页二、调制的分类二、调制的分类调制方法可以从以下几个角度进行分类。调制方法可以从以下几个角度进行分类。基带信号基带信号m(t)m(t)调制器调制器Sm(t)Sm(t)C(t)C(t)载波载波调制器模型调制器模型 1、按信号m(t)的不同分：模拟调制，特点：m(t)是连续信号。数字调制，特点：m(t)是数字信号。2、按载波信号c(t)不同

4、分：连续波调制，特点：c(t)连续，如c(t)=cosct；脉冲调制，特点：c(t)为脉冲，如周期矩形脉冲序列。3、按调制器功能的功能分：幅度调制，特点：用:m(t)改变c(t)的幅度，如AM，DSB，SSB，VSB。频率调制，特点：用:m(t)改变c(t)的频率，如FM。相位调制，特点：用:m(t)改变c(t)的相位，如PM。4、按调制器传输函数来分：线性调制，特点：调制前、后的频谱呈线性搬移关系。非线性调制，特点无上述关系，且调制后产生许多新成份。第四页，本课件共有58页其中：其中：K0为常数；有时为了分析方便，令其为为常数；有时为了分析方便，令其为1；c为载波角频率；为载波角频率；0为载

5、波相位；有时为了分析方便，令其为为载波相位；有时为了分析方便，令其为0；m(t)为消息信号，即基带信号，也称为调制信号。为消息信号，即基带信号，也称为调制信号。SM（t）为已调信号。）为已调信号。5.1 幅度调制幅度调制一、一、幅度调制的一般概念幅度调制的一般概念1、概念概念：幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号线性变化的过程。：幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号线性变化的过程。2、时间表达式时间表达式若载波信号为若载波信号为则调制后的信号为则调制后的信号为第五页，本课件共有58页3、线性调制的分类线性调制的分类1）、线性调制模型）、线性调制模型由式由式(3)可以得出线性调制的一般方法，其模型如

6、图所示。可以得出线性调制的一般方法，其模型如图所示。2）、线性调制方法）、线性调制方法利用模型中利用模型中h(t)的不同特性，可以得到各种幅度调制信号。如的不同特性，可以得到各种幅度调制信号。如AM，DSB，SSB和和VSB等信号。等信号。3）、时域和频域波形）、时域和频域波形令载波幅度为令载波幅度为1，相位为，相位为0。已调信号的时域和频域信号表达式如。已调信号的时域和频域信号表达式如下。下。AM:A+m(t)C(t)tcoscwH(f)h(t)Sm(t)DSB,VSB,SSB:m(t)S(t)0)t(m=HLff第六页，本课件共有58页标准调幅（标准调幅（AM）1、AM信号的时域表达式及波

7、形信号的时域表达式及波形所所谓谓的的标标准准调调幅幅就就是是指指输输入入的的调调制制信信号号除除了了来来自自消消息息的的基基带带信信号号外外，还还包包含含了了直直流流信信号号A，总总的的输输入入信信号号为为A+m(t)，h(t)为为理理想想的的带带通通滤滤波波器器，这这样样调调制制后后输输出出信信号号便便既既含含载载波波分分量量由由含含有有边带分量的标准调幅信号。边带分量的标准调幅信号。1）AM调制数学模型调制数学模型2）数学表达式）数学表达式S SAMAM(t)=A+m(t)cos(t)=A+m(t)cosc ct t式中的第一项代表载波分量，式中的第一项代表载波分量，第二项代表边带分量第二

8、项代表边带分量,，该项，该项为消息信号为消息信号。3)时域波形时域波形AM信号的波形为幅度随信号变信号的波形为幅度随信号变化的余弦波形化的余弦波形。第七页，本课件共有58页4）、线性调幅的条件）、线性调幅的条件由波形图知由波形图知AM信号有以下特点：信号有以下特点：（1）、幅度调制：）、幅度调制：AM信号的包络是随着信号呈线性关系变化的，信号的包络是随着信号呈线性关系变化的，所以它是幅度调制。所以它是幅度调制。（2）、频率未变：已调波的波形疏密程度相同，也就是说载波）、频率未变：已调波的波形疏密程度相同，也就是说载波仅仅是幅度受到了调制，频率没有发生变化。仅仅是幅度受到了调制，频率没有发生变化

9、。（3）、调幅条件：）、调幅条件：如果如果A不够大，已调信号的包络不一定与不够大，已调信号的包络不一定与m(t)成正比，将出现这样无法采用包络检波的方法检出其包络，通常成正比，将出现这样无法采用包络检波的方法检出其包络，通常我们称这种现象为过调。我们称这种现象为过调。保证不过调的条件为：保证不过调的条件为：所以线性调幅的条件为：所以线性调幅的条件为：第八页，本课件共有58页5）、调制指数）、调制指数为了衡量标准调幅的调制程度，定义调制指数为为了衡量标准调幅的调制程度，定义调制指数为实际工程中，一般调制指数取（实际工程中，一般调制指数取（0.30.8）。）。2、AM信号的频域表示及频谱图信号的频

10、域表示及频谱图讨论频域的原因：讨论频域的原因：（1）系统的有效性就是系统所需的传输带宽，而传输带宽只能）系统的有效性就是系统所需的传输带宽，而传输带宽只能在频域中体现。在频域中体现。（2）有时在频域中分析问题较在时域更为方便。）有时在频域中分析问题较在时域更为方便。信号频谱：就是指时域信号的付式变换。信号频谱：就是指时域信号的付式变换。S SAMAM(t)=A+m(t)cos(t)=A+m(t)cosc ct t第九页，本课件共有58页S(f)S(f)C(f)C(f)f f0 0-f-fc cf fc cM(f)M(f)-f -fH H -f fL L 0 f0 fL L f fH Hf fc

11、(t)载波载波调制调制信号信号m(t)sm(t)已调已调信号信号特点特点：信号的频谱经过：信号的频谱经过AM调制后形状未变，仅仅是幅度下降的一半，位置发调制后形状未变，仅仅是幅度下降的一半，位置发生了变换，搬移到了生了变换，搬移到了c。带宽由原始消息信号的。带宽由原始消息信号的fH变为变为2fH。在这个频谱搬。在这个频谱搬移过程中没有出现新的频率分量，因此，该调制为线性调制。移过程中没有出现新的频率分量，因此，该调制为线性调制。问题问题：通常：通常AM已调信号的频谱中，高于已调信号的频谱中，高于c部分称为上边带（部分称为上边带（USB），低于），低于c部分称为下边带（部分称为下边带（LSB）。

12、事实上，任何一个边带足以表达消息信号的全部）。事实上，任何一个边带足以表达消息信号的全部信息，显然信息，显然AM传输有些浪费。传输有些浪费。解决办法解决办法：采用单边带调制。：采用单边带调制。-f-fc c0 f0 fc c-f-fH H f fc c f fc c+f+fH Hf f第十页，本课件共有58页3、AM信号的功率分配信号的功率分配归一化功率概念：归一化功率概念：1电阻上所消电阻上所消耗的功率。通信系统中的功率均为耗的功率。通信系统中的功率均为归一化功率。归一化功率。AM信号的功率为：信号的功率为：式中：式中：调制效率定义调制效率定义:S第十一页，本课件共有58页4、AM信号的解调

13、信号的解调解调：从已调信号中恢复信号的过程。解调：从已调信号中恢复信号的过程。AM解调方法：解调方法：相干解调相干解调、非相干解、非相干解调调1）、非相干解调（包络检波）、非相干解调（包络检波）2）、相干解调）、相干解调与与DSB的相干解调相同，在的相干解调相同，在DSB中介中介绍。绍。5、AM系统的特点及其应用系统的特点及其应用优点：解调方便（包络检波），优点：解调方便（包络检波），缺点：占用频带宽，（消息信号的两倍），调制效率低（发射功率大）缺点：占用频带宽，（消息信号的两倍），调制效率低（发射功率大）应用：广播。应用：广播。第十二页，本课件共有58页双边带调幅（双边带调幅（DSB）1、D

14、SB信号的时域表达式及波形信号的时域表达式及波形DSB的时域表达为的时域表达为2、DSB信号的频域表达式及信号的频域表达式及频谱图频谱图对公式（对公式（1）进行傅立叶变换，得）进行傅立叶变换，得DSB信号的频域表示式信号的频域表示式DSB信号的频谱有如下信号的频谱有如下特点特点：1、上、下边带均包含调制信号的全部信息；、上、下边带均包含调制信号的全部信息；2、幅度减半，带宽加倍；、幅度减半，带宽加倍；3、线性调制。、线性调制。m(t)cosctm(t)cosctf fc c0 0f f0 0f f(1)(2)第十三页，本课件共有58页3、DSB信号的解调信号的解调方法：方法：相干解调。相干解调

15、。-f-fc cf fc c0 0-f-fc cf fc c0 0-2f-2fc c2f2fc c0 00 0-f-fm mf fm mf ff ff ff fa ab bc cd d第十四页，本课件共有58页4、DSB信号的功率及效率信号的功率及效率显然，显然，DSB信号的功率仅由边带功率构成，这样其调制效率为信号的功率仅由边带功率构成，这样其调制效率为由于双边带信号的频谱不存在载波分量，所有的功率都集中在两个边带中由于双边带信号的频谱不存在载波分量，所有的功率都集中在两个边带中，因此它的调制效率为百分之百，这是它的最大优点。，因此它的调制效率为百分之百，这是它的最大优点。(3)(4)第十五

16、页，本课件共有58页5、DSB的特点与应用的特点与应用优点：调制效率高。优点：调制效率高。缺点：占用频带宽，为消息基带信号的缺点：占用频带宽，为消息基带信号的2倍。倍。应用：无线通信，常用语传输数字信号，如应用：无线通信，常用语传输数字信号，如ASK。SDSB(t)Acosct包络检波包络检波m0(t)第十六页，本课件共有58页单边带调幅单边带调幅SSB-fcfc0fDSB下边带上边带cc-f ffH(f)由得下边带LSB,-fcfc0fUSBfH(f)得上边带USB,-fcfc由-fcfc0fLSB一、一、SSB的一般概念及基础知识的一般概念及基础知识AM、DSB的共同缺点：所需传输的带宽是

17、信号的的共同缺点：所需传输的带宽是信号的2倍，这样就降低了倍，这样就降低了系统的有效性。由于从信息传输的角度讲，上、下两个边带所包含的系统的有效性。由于从信息传输的角度讲，上、下两个边带所包含的信息相同，因此只传送一个边带即可以传送信号的全部信息。信息相同，因此只传送一个边带即可以传送信号的全部信息。1、SSB概念概念概念：只传送一个边带的调制方式成为单边带调制。概念：只传送一个边带的调制方式成为单边带调制。SSB信号的频谱如图信号的频谱如图4.4-1显然，显然，SSB信号的带宽是与消息信号信号的带宽是与消息信号m(t)相同。相同。比较：比较：AM、DSB信号无论在时域还是在频域，都比较直观，

18、但是信号无论在时域还是在频域，都比较直观，但是SSB信号在频域非常直观，但是在时域很难想象。信号在频域非常直观，但是在时域很难想象。第十七页，本课件共有58页2、基础知识基础知识-希尔波特（希尔波特（Hilbert）变换）变换1)、定义：将一个信号波形中的全部频率分量相移、定义：将一个信号波形中的全部频率分量相移-90后所得的时间信号就后所得的时间信号就叫做原信号的希尔波特变换。叫做原信号的希尔波特变换。2）、变化公式）、变化公式在频率域中的数学描述为：在频率域中的数学描述为：希尔波特变换在时间域的数学描述如下：希尔波特变换在时间域的数学描述如下：f(t)(Hw)t(f)t1)t(h,)sgn

19、(j)(Hp pw ww w=-=第十八页，本课件共有58页3）、）、Hilbert变换的性质变换的性质:（1）、信号和它的希尔波特变换具有相同的能量谱密度或相）、信号和它的希尔波特变换具有相同的能量谱密度或相同的功率谱密度。同的功率谱密度。推论：推论：（2）、信号和它的希尔波特变换的能量）、信号和它的希尔波特变换的能量(或功率或功率)相同。相同。（3）、信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数。）、信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数。（4）、信号和它的希尔波特变换互为正交。）、信号和它的希尔波特变换互为正交。4）、）、Hilterb变换的用途：变换的用途：在单边带调制中，用来实现相

20、位选择，以产生单边带信号在单边带调制中，用来实现相位选择，以产生单边带信号第十九页，本课件共有58页二、二、SSB信号的时域表达式及频谱信号的时域表达式及频谱1、模型、模型2、SSB信号的频谱信号的频谱下边带低通滤波器可等效为下边带低通滤波器可等效为m(t)cosctm(t)coscth(t)SSSB(t)cw w-0 0w w)sgn(cw ww w+cw w0 0w w)sgn(cw ww w-4 )sgn()()sgn()(41)()(41ccccccMMMMw ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww w-+-=)sgn()()sgn()(1)sgn()()sg

21、n()(41)sgn()sgn(21)()(21)(ccccccccccccLSBMMMMMMSw ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww ww w-+-+-+-=-+-+=载波为载波为cosct第二十页，本课件共有58页当载波为当载波为sinct时时当载波为当载波为cosct时时同理同理载波为载波为cosct第二十一页，本课件共有58页三、三、SSB信号的产生信号的产生(1)滤波法滤波法(2)相移法相移法m(t)cosctm(t)coscth(t)SSSB(t)m(t)m(t)。90-。90-t

22、coscw w）（tm)+-tsincw wS SLSBLSB(t)(t)S SUSBUSB(t)(t)第二十二页，本课件共有58页四、四、SSB信号的解调信号的解调相干解调法相干解调法五、五、SSB的特点及应用的特点及应用优点：具有最窄的传输带宽，信优点：具有最窄的传输带宽，信道利用率最高；道利用率最高；缺点：（缺点：（1）电路实现复杂，技术）电路实现复杂，技术要求高（要求高（2）解调时同步误差要小）解调时同步误差要小应用：（应用：（1）载波通信和微波多路）载波通信和微波多路通信，（通信，（2）保密通信（运用频谱）保密通信（运用频谱倒置）。倒置）。SSSB(t)cosctSp(t)LPFm0

23、(t)第二十三页，本课件共有58页残留边带调幅（残留边带调幅（VSB）一、一、VSB的一般概念的一般概念SSB问题问题：理想的滤波器难以实现。：理想的滤波器难以实现。VSB调制调制：与：与SSB相似，但是允许滤波器有过渡带，其中一个边带损失相似，但是允许滤波器有过渡带，其中一个边带损失的能够恰好被另外一个边带残留的部分补偿。的能够恰好被另外一个边带残留的部分补偿。二、二、Hv()的要求的要求m(t)cosctm(t)coscthv(t)SVSB(t)Hccff0,C)ff(H)ff(H =-+第二十四页，本课件共有58页三、三、VSB信号的时间表达式信号的时间表达式四、四、VSB信号的产生信号

24、的产生通常采用二种方法：通常采用二种方法：滤波法滤波法移相法（与移相法（与SSB相似）相似）五、五、VSB的特点及应用的特点及应用1、所需带宽为所需带宽为fH=|m(t)|tA=|m(t)|maxmax信号传输带宽：信号传输带宽：B=2fH输入信噪比：输入信噪比：Si/Ni=A2+m2(t)/(2n0B)解调器输入端信号加噪声的合成包络：解调器输入端信号加噪声的合成包络：其中包络：其中包络：（1）大信噪比情况）大信噪比情况（小噪声情况）（小噪声情况）解调器输出包络解调器输出包络输出信噪比输出信噪比制度增益：制度增益：在小噪声情况下，AM系统的相干解调与非相干解调有相同的抗噪声性能第三十一页，本

25、课件共有58页（2）小信噪比时）小信噪比时：包络近似为：包络近似为：式中式中R(t)及及(t)分分别为噪声噪声ni(t)的包的包络及相位。及相位。讨论（a）小小信信噪噪比比时，信信号号m(t)无无法法与与噪噪声声分分开开，有有用用信信号号“淹淹没没”在在噪噪声声中中，这时，输出出信信噪噪比比不不是是按按比比例例地地随随着着输入入信信噪噪比比上上升升，而而是是急急剧恶化化，这种种现象象称称为门限限效效应。开开始始出出现门限限效效应的的输入入信信噪噪比比称称为门限限值。（b)相相干干解解调器器不不存存在在门限限效效应。原原因因是是信信号号与与噪噪声声可可分分开开解解调，解，解调器器输出端出端总是是

26、单独存在有用信号独存在有用信号项。第三十二页，本课件共有58页5.3角度调制（非线性调制）系统概述角度调制（非线性调制）系统概述一、角度调制的基本概念一、角度调制的基本概念1、角度调制的概念角度调制的概念一个余弦信号可以写成一个余弦信号可以写成s(t)=A0cosc ct+t+(t)(5.3-1)其中，其中，A0为常数，当为常数，当(t)=c ct+t+(t)随基带信号随基带信号m(t)变化时，则称变化时，则称角度调制。角度调制。2、角度调制的方法角度调制的方法两种方法：两种方法：调频调频FM：角频率随消息信号：角频率随消息信号m(t)变化；变化；调相调相PM：相位随消息信号：相位随消息信号m

27、(t)变化。变化。3、瞬时相位与瞬时角频率、瞬时相位与瞬时角频率概念：瞬时相位和瞬时角频率。概念：瞬时相位和瞬时角频率。瞬瞬时时相相位：公式（位：公式（5.3-1）中）中(t)称为瞬时相位称为瞬时相位(或瞬时相角或瞬时相角)瞬时角频率：瞬时相位的导数称为瞬时角频率，瞬时角频率：瞬时相位的导数称为瞬时角频率，(t)d(t)/dt二者之间的关系为：二者之间的关系为：(5.3-2)4、角度调制的特点角度调制的特点角度调制的优点：（角度调制的优点：（1）抗干扰性强；）抗干扰性强；（2）实现和解调都较简单。）实现和解调都较简单。缺点：频带利用率低缺点：频带利用率低(有效性低有效性低)。第三十三页，本课件

28、共有58页二、调相信号二、调相信号PM相位随基带信号相位随基带信号m(t)成比例变化，即成比例变化，即(t)=K(t)=Kp pm(t)m(t)调相波可表示为调相波可表示为 S SPMPM(t)=Acos(t)=Acosc ct t+K+Kp pm(t)m(t)三、调频信号三、调频信号FMd(t)/dt(t)/dt随基带信号随基带信号m(t)m(t)成比例变化，即成比例变化，即d(t)/dt=K(t)/dt=Kf fm(t)m(t)式中式中K Kf f为比例常数，调频波表示为为比例常数，调频波表示为设单频调制信号设单频调制信号 m(t)=A m(t)=Am mcoscosm mt t则则式中式

29、中KfAm为最为最大角频偏，记大角频偏，记为为；m m为调制角制角频率率mf称为调频指数称为调频指数:结论结论：FM、PM波的幅度是恒波的幅度是恒定的，已调波的功率为定的，已调波的功率为P=A2/2第三十四页，本课件共有58页四、四、PM波与波与FM波的关系波的关系尽管尽管PM、FM是两种不同的调制方式，但是并无本质上的区别。是两种不同的调制方式，但是并无本质上的区别。原因：用原因：用FM电路可以实现电路可以实现PM波，而用波，而用PM电路也可以实现电路也可以实现FM波。波。第三十五页，本课件共有58页5.3.2五、窄带调频（五、窄带调频（NBFM）1概念概念:当调频指数当调频指数mf1时，所

30、得的调频波称为窄带调频波时，所得的调频波称为窄带调频波.2NBFM的时域表达式的时域表达式上上式式为为NBFM的的时时间间表表达达式式，它它由由两两项项组组成成，第第一一项项为为载载波波，其其不携带任何消息，第二项含有用消息信号。不携带任何消息，第二项含有用消息信号。结论：结论：BNFM波是有载频分量及边带分量构成。波是有载频分量及边带分量构成。d2fH。1基础数学知识基础数学知识-n阶第一类贝塞尔函数阶第一类贝塞尔函数Jn(x)注意：在此我们感兴趣的仅仅是注意：在此我们感兴趣的仅仅是Jn(x)的形式和性质，利用它们，得出的形式和性质，利用它们，得出WBFM的频谱结构和带宽。的频谱结构和带宽。

31、n阶贝塞尔方程阶贝塞尔方程其中其中Jn(x)为为n阶第一类贝塞尔函数，形式为阶第一类贝塞尔函数，形式为d/6第三十八页，本课件共有58页Jn(x)的性质的性质第三十九页，本课件共有58页数学公式数学公式cos(xsin)将将sin(xcos)展开为傅立叶级数有如下形式。展开为傅立叶级数有如下形式。2宽带调频信号的时域表达式及频谱宽带调频信号的时域表达式及频谱为了分析方便，先讨论单音调制时的情况，然后再进行推广。mf第四十页，本课件共有58页mfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfmfFM波是由一系列幅度不同、频率不同的余弦波组成，这样表示使波是由一系列幅度不同、频率不同的余弦波组成，这

32、样表示使求求FM波的频谱变得更加简捷。波的频谱变得更加简捷。FM波的频谱为波的频谱为mf第四十一页，本课件共有58页结论：1、FM波的频谱包含载波和各次边带谐波，形成一个无限宽的频谱结构；所以WBFM为非线性调制；2、各相邻谱线间隔为m，幅度取决于Jn(mf)；3、各次谐波对称分布于载频两侧。第四十二页，本课件共有58页3FM波的带宽波的带宽理论上讲，理论上讲，FM波的带宽为无穷。波的带宽为无穷。由贝塞尔函数可知，当由贝塞尔函数可知，当n大到一定程度时，大到一定程度时，Jn(mf)的值很小，这就的值很小，这就是说，高阶边带的频谱成份非常小，因此可以忽略不计。所以主要是说，高阶边带的频谱成份非常

33、小，因此可以忽略不计。所以主要成份包含在有限的带宽之内。成份包含在有限的带宽之内。有贝塞尔函数的性质可知，当有贝塞尔函数的性质可知，当nmf+1时，时，Jn(mf)0.1。在计算。在计算FM带带宽的过程中，归一化幅度小于宽的过程中，归一化幅度小于0.1的分量都可以忽略不计。的分量都可以忽略不计。BFM=2(mf+1)fm=2(f+fm)说明：当说明：当m(t)不是单音信号，而只是频带限制在不是单音信号，而只是频带限制在fm内的一个低通信号内的一个低通信号时，以上结论、公式依然适用，只是这时的时，以上结论、公式依然适用，只是这时的fm为为m(t)的最高截止频的最高截止频率。率。第四十三页，本课件

34、共有58页4FM波功率分配波功率分配结论结论：适当选取调制指数：适当选取调制指数mf，可使，可使J0(mf)很小，适当情况下，使很小，适当情况下，使J0(mf)=0，此时，此时Pc=0。调制效率。调制效率=100%。查表可知查表可知mf=2.405，5.52，8.6等值时，等值时，J0(mf)=0。载波功率为：载波功率为：mfmf边带功率为边带功率为:mfmf例例5.1第四十四页，本课件共有58页5.3.4七、调频信号的产生七、调频信号的产生1、直接调频、直接调频常用压控振荡器产生常用压控振荡器产生.工作原理：震荡器的频率随着外加电压工作原理：震荡器的频率随着外加电压m(t)线性变化。线性变化

35、。2、间接调频、间接调频用调相电路产生调频波用调相电路产生调频波;八、调频信号的解调八、调频信号的解调1、鉴频器鉴频器1）构成：由一个微分器和一个包络检）构成：由一个微分器和一个包络检波器级联而成；波器级联而成；2）基本功能）基本功能微分电路将幅度衡定的调频波变换为微分电路将幅度衡定的调频波变换为调幅调频波，即幅度和频率都随基带调幅调频波，即幅度和频率都随基带信号信号m(t)线性变化。线性变化。2、锁相环解调锁相环解调鉴相器、环路滤波器、压控振荡器鉴相器、环路滤波器、压控振荡器VCO第四十五页，本课件共有58页3.NBFM的解调的解调由于由于NBFM属于线性调制，所以可以采用相干解调的方法。如

36、属于线性调制，所以可以采用相干解调的方法。如图所示。图所示。第四十六页，本课件共有58页5.4 抗噪声性能抗噪声性能BPF的作用的作用：与线性调制系统相同，通带范围与：与线性调制系统相同，通带范围与SFM(t)的频带相同。的频带相同。限幅的作用限幅的作用：FM波的幅度是恒定的，但是在信道噪声的影响下，波的幅度是恒定的，但是在信道噪声的影响下，FM波的波的幅度或多或少的会发生变化，因此需要加以限制，加限幅的作用就是限幅度或多或少的会发生变化，因此需要加以限制，加限幅的作用就是限制幅度噪声。制幅度噪声。鉴频器（鉴频器（DIS）的作用）的作用：先将：先将Si(t)经微分电路，变成调幅调频波，然后再由

37、包经微分电路，变成调幅调频波，然后再由包络检波器提取包络。这实际上相当于对瞬时相位求导数。络检波器提取包络。这实际上相当于对瞬时相位求导数。LPF的作用的作用：SFM（t）与）与ni(t)经经DIS（鉴频器）后，输出中有信号和噪（鉴频器）后，输出中有信号和噪声，但此时噪声所占频带宽度一般较宽，即噪声的带宽大于消息信号声，但此时噪声所占频带宽度一般较宽，即噪声的带宽大于消息信号m(t)的带宽。这样的带宽。这样LPF可以限制带外噪声，提高输出信噪比。可以限制带外噪声，提高输出信噪比。第四十七页，本课件共有58页(a)mf不同，调频波的频谱结构不同。不同，调频波的频谱结构不同。调频波带宽调频波带宽:

38、BFM=2(mf+1)fm=2(f+fm)当当mf1(宽带调频）时：宽带调频）时：BFM=2f(b)mf增加，传输带宽加大，系统的抗噪声性能改善。增加，传输带宽加大，系统的抗噪声性能改善。调频方式的这种调频方式的这种以带宽换取信噪比的特性十分有益。而调幅信号带宽固定，因此不能实现带以带宽换取信噪比的特性十分有益。而调幅信号带宽固定，因此不能实现带宽与信噪比的互换。宽与信噪比的互换。结论：大信噪比时，调频系统抗噪声性能比调幅系统优越，且其优越程度随传输带宽的增加而增加。大信噪比大信噪比（限幅鉴频器（限幅鉴频器）时，制度增益：）时，制度增益：第四十八页，本课件共有58页5.5调制系统的抗噪性能调制

39、系统的抗噪性能类别BG备注AM2fH2/3DSB2fH2SSBfH1VSBfH2fH/FM2(mf+1)fm2(f+fm)3mf3第四十九页，本课件共有58页性能比较性能比较:可靠性可靠性优优劣劣:FM，SSB（DSB），），AM有效性优有效性优劣劣:SSB，VSB，AM（DSB）FMVSB的可靠性，无分析结论。的可靠性，无分析结论。虽虽 然然 GSSB=1，GDSB=2，但但 两两 者者 输输 出出 信信 噪噪 比比 相相 同同。因因BDSB=2BSSB，故两者抗噪性能相同。，故两者抗噪性能相同。例例5.2第五十页，本课件共有58页5.6 频分复用频分复用(FDM)一多路复用分类技术一多路复

40、用分类技术多路复用多路复用多路信号互不干扰地在同一信道上传输。多路信号互不干扰地在同一信道上传输。1FDM对信道进行频域分割。（见绪论）对信道进行频域分割。（见绪论）发发端端用用调调制制器器将将各各路路信信号号频频谱谱搬搬移移到到不不同同频频段段，用用相相加加器器将将各各频段信号复接在一起。收端用滤波器将各路信号分开。频段信号复接在一起。收端用滤波器将各路信号分开。2TDM对信道进行时域分割。（见绪论）对信道进行时域分割。（见绪论）3CDM对信道进行波形分割。对信道进行波形分割。第五十一页，本课件共有58页第5章 教学要求掌握掌握AM、DSB、SSB、VSB信号的调制和解调信号的调制和解调原理

41、原理掌握上述各掌握上述各信号的频谱、带宽信号的频谱、带宽以及以及AM、DSB、SSB信号的信号的时域表达式时域表达式掌握掌握FM信号的调制和解调原理以及时域表达式、信号的调制和解调原理以及时域表达式、频谱特点和带宽频谱特点和带宽掌握掌握AM系统、系统、DSB系统、系统、SSB系统以及系统以及FM系统的抗噪系统的抗噪性能的分析方法及结论性能的分析方法及结论掌握掌握FDM概念和方法概念和方法习题习题:5-18第五十三页，本课件共有58页ffH-fH0Hccff0,C)ff(H)ff(H =-+2fc-2fc0fM0(f)0ff-fcfcSVSB(f)fSm(f)-fcfcf0-fcfcH(f)f第五十四页，本课件共有58页5-7第五十五页，本课件共有58页第五十六页，本课件共有58页p475例题例题：已知调频指数：已知调频指数mf=3，分别求调频波的载波功率，分别求调频波的载波功率和边带功率。和边带功率。解：解：1）载波功率为）载波功率为mfmf第五十七页，本课件共有58页2）边带功率是今考虑4对边频，（因为调制指数为3）理论上讲，理论上讲，PFM=A02/2，但是此时的带宽为无穷。而现在，但是此时的带宽为无穷。而现在PFM=A02/20.096时，时，带宽为带宽为2（mf+1）fm，在该带宽内包含了总，在该带宽内包含了总共率的共率的99.6%。mf第五十八页，本课件共有58页