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1、西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章西电通信原理课件-第四章资料西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章引言引言调制的目的和分类调制的目的和分类n调制调制n目的：将原始电信号变换成频带适合信道传输的信号目的：将原始电信号变换成频带适合信道传输的信号n方式：按调制信号的变化规律去改变载波的某些参数方式：按调制信号的变化规律去改变载波的某些参数n作用作用(正弦波调制正弦波调制)：n将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输的已调信号（频带信号）将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输的已调信号（频带信号）；n实现信道的多路复用，提高信道利用率；实现信道的多路复用，提高信道利用率；n减
2、小干扰，提高系统抗干扰能力；减小干扰，提高系统抗干扰能力；n实现传输带宽与信噪比之间的互换。实现传输带宽与信噪比之间的互换。n调制信号：原始基带信号调制信号：原始基带信号n模拟调制：调制信号取值连续模拟调制：调制信号取值连续 n数字调制：调制信号取值离散数字调制：调制信号取值离散 n载波：携带调制信号的信号载波：携带调制信号的信号 n正弦波调制：正弦型信号作为载波正弦波调制：正弦型信号作为载波 n脉冲调制：脉冲串作为载波脉冲调制：脉冲串作为载波 2西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章正弦波模拟调制正弦波模拟调制3西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章4.1 幅度调制幅度调制(线性
3、调制线性调制)的原理的原理返回返回西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n幅度调制（线性调制）是用调制信号去控制幅度调制（线性调制）是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律而高频载波的振幅，使其按调制信号的规律而变化的过程变化的过程。n分类：分类：n调幅（调幅（AM）n双边带抑制载波调幅（双边带抑制载波调幅（DSB-SC）n单边带调制（单边带调制（SSB）n残留边带调制（残留边带调制（VSB）5西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章一、幅度调制器的一般模型一、幅度调制器的一般模型适当选择，可以得到适当选择，可以得到各种幅度调制信号各种幅度调制信号 6西安电子科技大学西
4、安电子科技大学第四章第四章二、二、AM信号信号n调制信号叠加直流后调制信号叠加直流后与载波相乘，就可形与载波相乘，就可形成调幅（成调幅（AM）信号）信号 7西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章AM信号的波形和频谱信号的波形和频谱上边带上边带调幅指数a1 过调幅过调幅8西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章AM调制信号仿真波形调制信号仿真波形(a=0.5)9西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章AM调制信号仿真波形调制信号仿真波形(a=1)10西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章AM调制信号仿真波形调制信号仿真波形(a=1.5)11西安电子科技大学西安电子科技大学第四
5、章第四章结论结论n可以看出当满足条件可以看出当满足条件 时，时，AM信号的包络与调信号的包络与调制信号成制信号成正比正比，所以用包络检波的方法很容易恢复出原始的，所以用包络检波的方法很容易恢复出原始的调制信号，否则，将会出现过调幅现象而产生包络失真。调制信号，否则，将会出现过调幅现象而产生包络失真。nAM信号的频谱由信号的频谱由载频分量载频分量和上、下两个边带组成，上边带和上、下两个边带组成，上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同。的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同。n =0载波功率载波功率 边带功率边带功率 12西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章举例举例n设设 ，满量（，满量
6、（100%）调幅）调幅n也即也即n由此可见，由此可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。载波分量不携带信息，仍占据大部功率两部分。载波分量不携带信息，仍占据大部分功率，因此，分功率，因此，AM信号的功率利用率比较低。信号的功率利用率比较低。13西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章AM信号的解调信号的解调n包络检波包络检波n条件：条件：n特点：不需要同步载波，输出幅度大特点：不需要同步载波，输出幅度大14西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章AM信号的相干解调信号的相干解调n实际中提取载波，会不可避免地存在有载波相位偏实际中提取载波，会不可
7、避免地存在有载波相位偏差，此时解调器的输出为差，此时解调器的输出为载波相位偏差载波相位偏差15西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章三、抑制载波双边带调制三、抑制载波双边带调制（DSB）n在在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。全由边带传送。n如果将载波抑制，只需将直流如果将载波抑制，只需将直流A0去掉，去掉，即可输即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号出抑制载波双边带信号，简称双边带信号（DSB）16西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章DSB信号的波形和频谱信号的波形和频谱DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因
8、而不能采用简单的包信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，络检波来恢复调制信号，需采用相干解调（同步检波）。需采用相干解调（同步检波）。17西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章DSB信号的调制与解调信号的调制与解调特点：特点：DSB信号不含载波分量，功率利用率高信号不含载波分量，功率利用率高包络不再正比于调制信号包络不再正比于调制信号m(t)变化，只能采用相干解调变化，只能采用相干解调带宽同带宽同AM信号信号18西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章四、单边带调制四、单边带调制(SSB)nDSB信号包含有两个边带，即信号包含有两个边带，即
9、上、下边带上、下边带。n由于这两个边带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度由于这两个边带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带就够了。来考虑，传输一个边带就够了。n这种只传输一个边带的通信方式称为单边带通信。这种只传输一个边带的通信方式称为单边带通信。n单边带信号的产生方法通常有单边带信号的产生方法通常有滤波法滤波法和和相移法相移法。用用滤波法滤波法形成单边带信号形成单边带信号方法是让双边带信号通过一个边带滤波器，方法是让双边带信号通过一个边带滤波器，保留所需要的一个边带，滤除不要的边带。保留所需要的一个边带，滤除不要的边带。19西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四
10、章形成形成SSB信号的滤波特性信号的滤波特性上边带上边带下边带下边带20西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章SSB信号的频谱信号的频谱特点：特点：SSB信号不含载波信号不含载波分量，功率利用率分量，功率利用率高高只能采用相干解调只能采用相干解调带宽为带宽为AM、DSB信号的一半信号的一半21西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章用相移法形成单边带信号用相移法形成单边带信号n调制信号为任意信号的调制信号为任意信号的SSB信号的时域表示式为信号的时域表示式为n 是是 的希尔伯特变换的希尔伯特变换n它实质上是一个宽带相移网络它实质上是一个宽带相移网络n表示把表示把 幅度不变，幅度不变，
11、所有的频率分量均相移所有的频率分量均相移 ，n即可得到即可得到 。“-”：上边带上边带“+”：下边：下边带带22西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章相移法形成相移法形成SSB信号示意图信号示意图相移法形成相移法形成SSB信号的困难在于宽带相移网络的制作，信号的困难在于宽带相移网络的制作，该网络要对调制信号该网络要对调制信号m(t)的所有频率分量严格相移的所有频率分量严格相移/2，这，这一点即使近似达到也是困难的。一点即使近似达到也是困难的。为解决这个难题，可以采用混合法（也叫维弗法）。为解决这个难题，可以采用混合法（也叫维弗法）。23西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章残留边带
12、调制残留边带调制(VSB)n残留边带调制是介于残留边带调制是介于SSB与与DSB之间的一种调制方式，之间的一种调制方式，n它既克服了它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信信号实现上的难题。号实现上的难题。n在在VSB中，不是完全抑制一个边带（如同中，不是完全抑制一个边带（如同SSB中那样），中那样），而是逐渐切割，使其残留一小部分。而是逐渐切割，使其残留一小部分。n从实现上考虑，边带完全抑制从实现上考虑，边带完全抑制 边带逐渐截止边带逐渐截止24西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章残留边带调制残留边带调制(VSB)信号的频谱信号的频谱25西
13、安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章残留边带滤波器特性的确定残留边带滤波器特性的确定n假设假设 是所需的残留边带滤波器的传输特性是所需的残留边带滤波器的传输特性n残留边带信号的频谱为残留边带信号的频谱为nVSB信号必须采用相干解调信号必须采用相干解调 n残留边带信号与相干载波的乘积为残留边带信号与相干载波的乘积为 n则低通滤波器的输出为则低通滤波器的输出为 常数常数26西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章残留边带滤波器特性残留边带滤波器特性(a)残留部分上边带的滤波器特性;（b）残留部分下边带的滤波器特性在在处处具有具有互互补对补对称称（奇（奇对对称）特性称）特性 27西安电子科
14、技大学西安电子科技大学第四章第四章残留边带滤波器的几何解释残留边带滤波器的几何解释28西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章4.2 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能返回返回西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n本节将要研究的问题是信道存在加性高斯白噪声时，各本节将要研究的问题是信道存在加性高斯白噪声时，各种线性调制系统的抗噪声性能。种线性调制系统的抗噪声性能。n解调器抗噪声性能分析模型解调器抗噪声性能分析模型 nn(t)对接收端有影响，对接收端有影响，n(t)为高斯白噪声，双边功率谱为高斯白噪声，双边功率谱密度为密度为n0/2。nni(t)平稳窄带高斯噪声平稳窄带
15、高斯噪声已调信号已调信号 30西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章带通滤波器传输特性带通滤波器传输特性31西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章一、解调器性能的评价一、解调器性能的评价n窄窄带带噪噪声声及及其其同同相相分分量量 和和正正交交分分量量 的的均均值值都都为为0，且且具具有有相相同同的方差，即的方差，即n n解调器输入端信号功率：解调器输入端信号功率：n解调器输入端噪声功率：解调器输入端噪声功率：n解调器输出端信号功率：解调器输出端信号功率：n解调器输出端噪声功率：解调器输出端噪声功率：n输出信噪比定义为：输出信噪比定义为：32西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四
16、章n在已调信号平均功率相同，而且信道噪声功率谱密度也相在已调信号平均功率相同，而且信道噪声功率谱密度也相同的情况下，输出信噪比反映了系统的抗噪声性能。同的情况下，输出信噪比反映了系统的抗噪声性能。n为了便于衡量为了便于衡量同类调制系统不同解调器同类调制系统不同解调器对输入信噪比的影对输入信噪比的影响，还可用输出信噪比和输入信噪比的比值响，还可用输出信噪比和输入信噪比的比值G来表示。来表示。nG越大，表明解调器的抗噪声性能越好。越大，表明解调器的抗噪声性能越好。n不是同等条件，不能简单比较。不是同等条件，不能简单比较。调制制度增益调制制度增益 33西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章二、
17、二、DSB调制系统的性能调制系统的性能 34西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n可见：可见：抑制正交载波抑制正交载波对所有相干解调都成立对所有相干解调都成立35西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章三、三、SSB调制系统的性能调制系统的性能n单边带信号的解调方法与双边带信号相同，单边带信号的解调方法与双边带信号相同，n其区别仅在于解调器之前的带通滤波器的带宽和中心频其区别仅在于解调器之前的带通滤波器的带宽和中心频率不同。率不同。nSSB的带通滤波器的带宽是的带通滤波器的带宽是DSB的一半。的一半。36西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n与相干载波相乘后，再经低通滤波可
18、得解调器输出信号为：与相干载波相乘后，再经低通滤波可得解调器输出信号为：n可见：可见：37西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n在在SSB系统中，信号和噪声有相同表示形式，所以，相干系统中，信号和噪声有相同表示形式，所以，相干解调过程中，信号和噪声的正交分量均被抑制掉，故信噪解调过程中，信号和噪声的正交分量均被抑制掉，故信噪比没有改善。比没有改善。nGDSB=2GSSBn能否说明双边带系统的抗噪声性能比单边带系统好呢？能否说明双边带系统的抗噪声性能比单边带系统好呢？n回答是否定的回答是否定的38西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章DSB与与SSB抗噪声性能的比较抗噪声性能的比较
19、n在相同的输入信号功率在相同的输入信号功率 ，相同输入噪声功率谱密度，相同输入噪声功率谱密度 ，相同基带信号带宽，相同基带信号带宽 条件下，对这两种调制方式进行条件下，对这两种调制方式进行比较比较n它们的输出信噪比是相等的。因此两者的抗噪声性能是相它们的输出信噪比是相等的。因此两者的抗噪声性能是相同的，但双边带信号所需的传输带宽是单边带的两倍。同的，但双边带信号所需的传输带宽是单边带的两倍。39西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章四、四、AM相干解调的性能相干解调的性能n解调器输入是信号加噪声的混合波形解调器输入是信号加噪声的混合波形 40西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n
20、若采用相干解调若采用相干解调41西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章举例举例n100%调幅，调幅，n这是这是AM系统的最大信噪比增益。这说明解系统的最大信噪比增益。这说明解调器对输入信噪比没有改善，而是恶化了。调器对输入信噪比没有改善，而是恶化了。42西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章五、五、AM包络检波的性能包络检波的性能n解调器输入是信号加噪声的混合波形解调器输入是信号加噪声的混合波形 43西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n合成包络合成包络n合成相位合成相位n可见，有用信号与噪声无法完全分开。计算输出信噪比是可见，有用信号与噪声无法完全分开。计算输出信噪比是件
21、困难的事。件困难的事。n考虑两种特殊情况考虑两种特殊情况n大信噪比情况：输入信号幅度远大于噪声幅度大信噪比情况：输入信号幅度远大于噪声幅度 44西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章大信噪比条件大信噪比条件n可见可见AM的调制制度增益随的调制制度增益随A0的减小而增加。的减小而增加。n但对包络检波器来说但对包络检波器来说,为了不发生过调制现象为了不发生过调制现象,应有应有 ，所以，所以GAM总是小于总是小于1 45西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章小信噪比条件小信噪比条件nE(t)中没有单独的信号项，只有受到中没有单独的信号项，只有受到 调制的调制的 项。项。n由于由于 是一个
22、随机噪声。因而，有用信号是一个随机噪声。因而，有用信号 被噪声扰被噪声扰乱，致使乱，致使 也只能看作是噪声。也只能看作是噪声。n因此，输出信噪比急剧下降，这种现象称为解调器的因此，输出信噪比急剧下降，这种现象称为解调器的门限效门限效应应。46西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章结论结论n用用相干解调相干解调的方法解调各种线性调制信号时的方法解调各种线性调制信号时不存不存在门限效应在门限效应。原因是信号与噪声可分别进行解调，。原因是信号与噪声可分别进行解调，解调器输出端总是单独存在有用信号项。解调器输出端总是单独存在有用信号项。n在大信噪比情况下，在大信噪比情况下，AM信号包络检波器的性
23、能几信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同。乎与相干解调法相同。n但随着信噪比的减小，包络检波器将在一个特定但随着信噪比的减小，包络检波器将在一个特定输入信噪比值上出现门限效应。输入信噪比值上出现门限效应。n一旦出现门限效应，解调器的输出信噪比将急剧一旦出现门限效应，解调器的输出信噪比将急剧恶化。恶化。47西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章4.3非线性调制（角度调制）的非线性调制（角度调制）的原理原理返回返回西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而振幅保使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而振幅保持恒定的调制方式，称为持恒定的
24、调制方式，称为频率调制频率调制（FM）和）和相位调制相位调制(PM)，分别简称为调频和调相。分别简称为调频和调相。n因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制调频和调相又统称为角度调制。n角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制非线性调制。n由于频率和相位之间存在微分与积分的关
25、系，故调频与调由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在密切的关系，即调频必调相，调相必调频。相之间存在密切的关系，即调频必调相，调相必调频。鉴鉴于于FM用的较多，本节将主要讨论频率调制。用的较多，本节将主要讨论频率调制。49西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章一、角调制的基本概念一、角调制的基本概念 n角度调制信号的一般表达式为角度调制信号的一般表达式为 恒定振幅恒定振幅 瞬时相位瞬时相位 载波相位载波相位 相对于载波相位相对于载波相位的瞬时相位偏移的瞬时相位偏移 载波角频率载波角频率 瞬时角频率瞬时角频率 瞬时角频偏瞬时角频偏 50西安电子科技大学西安电子科技大学
26、第四章第四章相位调制相位调制（PM）n是指瞬时相位偏移随调制信号是指瞬时相位偏移随调制信号m(t)而线性变化。而线性变化。n调相信号可表示为调相信号可表示为 常数常数调相灵敏度调相灵敏度(rad/V)最大相偏最大相偏最大角频偏最大角频偏51西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章频率调制频率调制（FM）n是指瞬时角频率偏移随调制信号是指瞬时角频率偏移随调制信号m(t)而线性变化。而线性变化。n调频信号可表示为调频信号可表示为 常数常数调频灵敏度调频灵敏度 可可见见，FM和和PM非常相似。非常相似。如果如果预预先不知道先不知道调调制信号制信号的具体形式，则无法判断已调的具体形式，则无法判断已
27、调信号是调相信号还是调频信号。信号是调相信号还是调频信号。52西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章调频与调相的关系调频与调相的关系n如果将调制信号先微分，而后进行调频，则得到的是调相波，这种如果将调制信号先微分，而后进行调频，则得到的是调相波，这种方式叫方式叫间接调相间接调相；n同样，如果将调制信号先积分，而后进行调相，同样，如果将调制信号先积分，而后进行调相，则得到的是调频波，则得到的是调频波，这种方式叫这种方式叫间接调频间接调频。53西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章二、宽带调频与窄带调频二、宽带调频与窄带调频n当最大相位偏移及相应的最大频率偏移较小时，即一般认当最大相位
28、偏移及相应的最大频率偏移较小时，即一般认为满足为满足 n可求出它的任意调制信号的频谱表示式。这时，信号占据可求出它的任意调制信号的频谱表示式。这时，信号占据带宽窄，属于带宽窄，属于窄带调频（窄带调频（NBFM）。n反之，是反之，是宽带调频（宽带调频（WBFM）。54西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章窄带调频窄带调频n单音调制信号单音调制信号n调频信号的瞬时相偏调频信号的瞬时相偏 n单音调频的时域表达式单音调频的时域表达式 最大频偏最大频偏 调频指数调频指数 55西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章56窄带调频窄带调频n有近似式n可简化为 西安电子科技大学西安电子科技大学第四章
29、第四章57窄带调频窄带调频窄带调频信号的频域表达式 西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章单音调制的单音调制的AM与与NBFM频谱频谱58西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章单音调频波形示意图单音调频波形示意图n单频频率单频频率0.5Hz，载波频率，载波频率50Hz，Kf=5，Kp=559西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n由于由于NBFM信号最大相位偏移较小，占据的信号最大相位偏移较小，占据的带宽较窄，带宽较窄，使得调制制度的抗干扰性能强使得调制制度的抗干扰性能强的优点不能充分发挥，因此目前仅用于抗干的优点不能充分发挥，因此目前仅用于抗干扰性能要求不高的短距离通信中。
30、扰性能要求不高的短距离通信中。n在长距离高质量的通信系统中，如微波或卫在长距离高质量的通信系统中，如微波或卫星通信、调频立体声广播、超短波电台等多星通信、调频立体声广播、超短波电台等多采用宽带调频。采用宽带调频。60西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章WBFM信号的频谱信号的频谱n调频波的频谱包含无穷多个分量。调频波的频谱包含无穷多个分量。n理论上调频波的频带宽度为无限宽。理论上调频波的频带宽度为无限宽。n实际上边频幅度实际上边频幅度 随着随着n的增大而逐渐减小，因此调频信号的增大而逐渐减小，因此调频信号可近似认为具有有限频谱。可近似认为具有有限频谱。61西安电子科技大学西安电子科技大
31、学第四章第四章调频信号的带宽调频信号的带宽n单音单音调频波的带宽调频波的带宽为为n它说明调频信号的带宽取决于最大频偏和调制信号的频率，它说明调频信号的带宽取决于最大频偏和调制信号的频率，该式称为该式称为卡森公式卡森公式。n根据经验把卡森公式推广，即可得到任意带限信号调制时根据经验把卡森公式推广，即可得到任意带限信号调制时的调频信号带宽的估算公式的调频信号带宽的估算公式62西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章三、调频信号的产生三、调频信号的产生n直接法：直接法：用调制信号直接控制振荡器的频率，使其按调制信用调制信号直接控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。号的规律线性变化。n振
32、荡频率由外部电压控制的振荡器叫做振荡频率由外部电压控制的振荡器叫做压控振荡器（压控振荡器（VCO）n每每个个压压控控振振荡荡器器自自身身就就是是一一个个FM调调制制器器，因因为为它它的的振振荡荡频频率正比于输入控制电压，即率正比于输入控制电压，即n i(t)=0+Kfm(t)n直直接接法法的的主主要要优优点点是是在在实实现现线线性性调调频频的的要要求求下下，可可以以获获得得较较大大的的频频偏偏。缺缺点点是是频频率率稳稳定定度度不不高高。因因此此往往往往需需要要采采用用自自动动频频率率控控制制系系统统来来稳稳定定中中心心频频率率。直直接接调调频频法法得得到到的的信信号号多多为为窄带调频信号。窄带
33、调频信号。63西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n间接法：间接法：先对调制信号积分后对载波进行相位调制，从而先对调制信号积分后对载波进行相位调制，从而产生窄带调频信号产生窄带调频信号(NBFM)。然后，利用倍频器把。然后，利用倍频器把NBFM变换成宽带调频信号变换成宽带调频信号(WBFM)。n倍频器的作用是提高调频指数倍频器的作用是提高调频指数 ，从而获得宽带调频，从而获得宽带调频n经经n次倍频后可以使调频信号的载频和调频指数增为次倍频后可以使调频信号的载频和调频指数增为n倍。倍。n间接法的优点是频率稳定度好。缺点是需要多次间接法的优点是频率稳定度好。缺点是需要多次倍频和混倍频和混频
34、频，因此电路较复杂。，因此电路较复杂。64西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章四、调频信号的解调四、调频信号的解调n非相干解调：非相干解调：n由于调频信号的瞬时频率正比于调制信号的幅度，由于调频信号的瞬时频率正比于调制信号的幅度，因而调因而调频信号的解调器必须能产生正比于输入频率的输出电压。频信号的解调器必须能产生正比于输入频率的输出电压。n最简单的解调器是具有频率最简单的解调器是具有频率-电压转换特性的电压转换特性的鉴频器鉴频器n相干解调：相干解调：n由于窄带调频信号可分解成同相分量与正交分量之和，因由于窄带调频信号可分解成同相分量与正交分量之和，因而可以采用线性调制中的相干解调法来
35、进行解调而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调65西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章鉴频器特性与组成鉴频器特性与组成Kd鉴频器灵敏度鉴频器灵敏度66西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章五、调频系统的抗噪声性能五、调频系统的抗噪声性能n大信噪比情况大信噪比情况n对于调频系统来说，增加传输带宽就可以改善抗噪声性能。对于调频系统来说，增加传输带宽就可以改善抗噪声性能。调频方式的这种以带宽换取信噪比的特性是十分有益的。调频方式的这种以带宽换取信噪比的特性是十分有益的。n在调幅制中，由于信号带宽是固定的，在调幅制中，由于信号带宽是固定的，无法进行带宽与信无法进行带宽与信噪比的互换，
36、这也正是在抗噪声性能方面调频系统优于调噪比的互换，这也正是在抗噪声性能方面调频系统优于调幅系统的重要原因。幅系统的重要原因。67西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章小信噪比情况与门限效应小信噪比情况与门限效应n当当 减小到一定程度时，解调器的输出减小到一定程度时，解调器的输出中不存在单独的有用信号项，信号被噪声扰中不存在单独的有用信号项，信号被噪声扰乱，因而乱，因而 急剧下降。这种情况与急剧下降。这种情况与AM包包检时相似，我们称之为门限效应。检时相似，我们称之为门限效应。n 不同，门限值不同。不同，门限值不同。门限门限n小于门限时，小于门限时，急剧下降。急剧下降。n 下降越快下降越快
37、nFM以带宽换取信噪比的改善不是无止境的以带宽换取信噪比的改善不是无止境的nB Ni 门限效应门限效应68西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章非相干解调的门限效应非相干解调的门限效应69西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章4.4 各种模拟调制系统的性能比较各种模拟调制系统的性能比较返回返回西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n在相同的解调器输入信号功率在相同的解调器输入信号功率 、相同噪声功率谱密度、相同噪声功率谱密度 、相同基带信号带宽、相同基带信号带宽 的条件下，比较的条件下，比较71西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章结论结论nWBFM抗噪声性能最好，抗噪
38、声性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪声性能次抗噪声性能次之，之，AM抗噪声性能最差。抗噪声性能最差。NBFM和和AM的性能接近的性能接近72西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章特点与应用特点与应用nAM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。抗干扰能力差。nDSB调制的优点是功率利用率高，但带宽与调制的优点是功率利用率高，但带宽与AM相同，相同，接收要求同步解调，设备较复杂。接收要求同步解调，设备较复杂。nSSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗调制的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
39、落能力均优于干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；的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。缺点是发送和接收设备都复杂。nVSB调制的诀窍在于部分抑制了发送边带，调制的诀窍在于部分抑制了发送边带，同时又利用同时又利用平缓滚降滤波器补偿了被抑制部分。平缓滚降滤波器补偿了被抑制部分。VSB的性能与的性能与SSB相当。相当。nFM波的幅度恒定不变，波的幅度恒定不变，这使它对非线性器件不甚敏感，这使它对非线性器件不甚敏感，给给FM带来了抗快衰落能力。宽带带来了抗快衰落能力。宽带FM的缺点是频带利用的缺点是频带利用率低，存在门限效应，因此在接收信号弱，干扰大的情率低，存在门限效
40、应，因此在接收信号弱，干扰大的情况下宜采用窄带况下宜采用窄带FM，窄带，窄带FM采用相干解调时不存在门采用相干解调时不存在门限效应。限效应。73西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章4.5 频分复用频分复用返回返回西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n复用复用将若干个彼此独立的信号，合并为一个可将若干个彼此独立的信号，合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。信号之间相在同一信道上传输的复合信号的方法。信号之间相互不干扰。互不干扰。n频分复用频分复用(Frequencydivision Multiplexing-FDM)n按照频率的不同来复用多路信号的方法。在频分复按照频率的
41、不同来复用多路信号的方法。在频分复用中，用中，信道的带宽被分成若干个相互不重叠的频段，每信道的带宽被分成若干个相互不重叠的频段，每路信号占用其中一个频段，因而在接收端可以采用适当路信号占用其中一个频段，因而在接收端可以采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。号。n时分复用时分复用(Time division Multiplexing-TDM)n利用各信号的抽样值在时间上不相互重叠来达到在同一利用各信号的抽样值在时间上不相互重叠来达到在同一信道中传输多路信号的一种方法。信道中传输多路信号的一种方法。75一、复用的概念一、复用的概
42、念西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章频分复用系统组成原理图频分复用系统组成原理图76西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章复用信号的频谱结构示意图复用信号的频谱结构示意图频分复用是利用各路信号在频率域不相互重叠来区分的。频分复用是利用各路信号在频率域不相互重叠来区分的。若相邻信号之间产生相互干扰，将会使输出信号产生失真。若相邻信号之间产生相互干扰，将会使输出信号产生失真。为了防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率为了防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率fc1,fc2,fcn，并使各路已调信号频谱之间留有一定的保护，并使各路已调信号频谱之间留有一定的保护间隔
43、。间隔。77西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章模拟电话多路复用系统模拟电话多路复用系统n北美多路载波电话系统北美多路载波电话系统n采用分层结构采用分层结构n由由12路电话复用为一个基群路电话复用为一个基群(Basic Group)n5个基群复用为一个超群个基群复用为一个超群(Super Group)n10 个超群复用为一个主群个超群复用为一个主群(Master Group)n如果需要传输更多路电话，如果需要传输更多路电话，可以将多个主群进行复用，可以将多个主群进行复用，组成超主群。组成超主群。n每路电话信号的频带限制在每路电话信号的频带限制在 3003400Hz，为，为了在各路已调信
44、号间留有保护间隔，每路电话信了在各路已调信号间留有保护间隔，每路电话信号取号取4000 Hz作为标准带宽。作为标准带宽。78西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章北美多路载波电话系统的典型组成北美多路载波电话系统的典型组成79西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章调频立体声广播调频立体声广播n调频立体声广播系统占用频段为调频立体声广播系统占用频段为88108 MHz，采用，采用 FDM方式。方式。n在调频之前，首先采用抑制载波双边带调制将左右两个声道信号之差在调频之前，首先采用抑制载波双边带调制将左右两个声道信号之差(L-R)与左右两个声道信号之和与左右两个声道信号之和(L+R)实
45、行频分复用。实行频分复用。80西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章81西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章n复合调制复合调制对对同一载波同一载波进行进行2种，或更多种，或更多种的调制。如种的调制。如FM波，再进行振幅调制，得波，再进行振幅调制，得调频调幅波。调频调幅波。n多级调制多级调制将将同一基带信号同一基带信号实施实施2次或更次或更多次的调制。如调频立体声广播。多次的调制。如调频立体声广播。82西安电子科技大学西安电子科技大学第四章第四章此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢