第三章模拟调制系统1

1、第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统3.1 3.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理3.2 3.2 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能3.3 3.3 非线性调制（角调制）的原理非线性调制（角调制）的原理3.4 3.4 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3.3.5 5 频分复用系统频分复用系统 模拟调制系统调制的实质是调制的实质是 ，其作用和目的是，其作用和目的是：n将将调制信号（基带信号）调制信号（基带信号）转换成转换成适合于信道传输适合于信道传输的已调信号（频带信号）；的已调信号（频带信号）；n实现信道的多路复用，实现信道的多路复用，提高信

2、道利用率提高信道利用率；n减少干扰，减少干扰，提高系统抗干扰能力提高系统抗干扰能力；n实现实现传输带宽与信噪比之间的互换传输带宽与信噪比之间的互换。频谱搬移频谱搬移1( )()()( )2mccSMMH3.1 幅度调制原理输出已调信号的时域和频域一般表示式为)(cos)()(thttmtscmh(t)m(t)sm(t)ccostFT调 幅(AM)0( )()()1()()2AMccccSAMM 0max( )( )0m tAm t00( )coscos( )( )cosAMcccsttAtm ttAm t3.1 幅度调制原理AM调制器模型m(t)平均平均值为值为0AM信号的波形和频谱2AMHB

3、fOtOtOOttA0c A0SAM()0211M()HH0A0m(t)cosctSAM(t)22202222200( )( )coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstAm tw tAw tm tw tA m tw t( )0m t 由于由于只有边带功率才与调制信号有关只有边带功率才与调制信号有关从功率上讲，从功率上讲，AMAM信号的功率利用率比较低。信号的功率利用率比较低。022 (2 )2AMscmtAPPP调幅(AM)信号功率PAM 计算2cos1/ 2cw t 载波功率边带功率信号信号功率计算功率计算dttsE)(2/22/21lim( )TTTPs t dtTl在

4、通信理论中，把功率定义为在通信理论中，把功率定义为在单位电阻上在单位电阻上(1)(1)消耗的功率（归一化功率）。消耗的功率（归一化功率）。/()=2222PVRI RVIwl这样，这样，电流的平方和电压的平方电流的平方和电压的平方都都等于功率等于功率。l用用s(t)代表时间代表时间t时刻的电流或电压，则时刻的电流或电压，则s2(t)代表瞬代表瞬时功率。时功率。l信号能量为：信号能量为：l信号平均功率为：信号平均功率为：2( )s t)cos()(mmmtAtm)()(2202tmAtmPPAMSAM22220222AMAMmmAMAAA10AAmAM为调幅指数（或调制幅度）1AM3/1AM调幅

5、调幅(AM)(AM)调制效率调制效率计算计算例1 设m(t)为正弦信号，进行100%的幅度调制，求此时的调制效率。解：依题意可设 而100%调制就是tAtmmmcos)(22)(2022AAtmm%3.3331)()(2202tmAtmAMA0 = |m(t)|max 的调制，即A0 =Am 因此结论：结论：AMAM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，载波分量不携带分。只有边带功率才与调制信号有关，载波分量不携带信息，信息，所以，调制效率低是所以，调制效率低是AMAM调制的一个最大缺点。调制的一个最大缺点。A0c A0S

6、AM()0212AMHBf式中，式中，f fH H为调制信号的最高频率。为调制信号的最高频率。 3.1.2 抑制载波双边带调制（DSB-SC）ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS将AM信号中的A0去掉，即可输出DSB-SC信号cos0tOttOm (t)sDSB(t)OtOccM ()OHHSDSB()Occ载波反相点2Hcos0tOttOm (t)sDSB(t)OtOccM ()OHHSDSB()Occ载波反相点2H抑制载波双边带调制（DSB-SC）DSB信号的波形和频谱信号的波形和频谱2DSBHBf除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的频谱完全

7、相同，仍由上下对称的两个边带组成。所所以以DSBDSB信号的带宽与信号的带宽与AMAM信号的带宽相同，也为基带信号信号的带宽相同，也为基带信号带宽的两倍，即带宽的两倍，即HAMDSBfBB2式中，式中，f fH H为调制信号的最高频率。为调制信号的最高频率。 由于不再包含载波成分，因此，DSB信号的功率就等于边带功率，是调制信号功率的一半，即221( )( )2DSBDSBmPstPm t式中，式中，P Pmm为边带功率，为边带功率，DSBDSB信号的调制效率信号的调制效率为为 。 DSB信号的功率分配及调制效率信号的功率分配及调制效率100%需采用相干解调需采用相干解调( (同步检波同步检波

8、) )，不能采用简单的，不能采用简单的包络检波。包络检波。在调制信号在调制信号m(t)m(t)的过零点处，高频载波相位有的过零点处，高频载波相位有180180的突变。的突变。 DSBDSB信号功率利用率提高了，但信号功率利用率提高了，但它的频带宽度它的频带宽度仍是调制信号带宽的两倍仍是调制信号带宽的两倍，与，与AMAM信号带宽相信号带宽相同。同。 DSB信号的特点（与AM信号相比）：抑制载波双边带调制（DSB-SC）3.1.3 3.1.3 单边带调制（单边带调制（SSBSSB） 由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都携带了调制信号的全部信息，因此仅传输其中一个边带即可，即单边带调制

9、能解决这个问题。 产生SSB信号的方法有很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。SSBSSB信号的产生信号的产生1 1、用滤波法形成单边带信号、用滤波法形成单边带信号 由于单边带调制只传送双边带调制信号的一个边带。由于单边带调制只传送双边带调制信号的一个边带。因此因此产生单边带信号的最直观的方法是让双边带信号产生单边带信号的最直观的方法是让双边带信号通过一个单边带滤波器通过一个单边带滤波器，滤除不要的边带滤除不要的边带，即可得到，即可得到单边带信号。我们把这种方法称为滤波法，它是最简单边带信号。我们把这种方法称为滤波法，它是最简单的也是最常用的方法。单的也是最常用的方法。图图 SSBSSB信号

10、的滤波法产生信号的滤波法产生 单边带调制（SSB）单边带滤波器单边带滤波器形成形成SSB信号的滤波特性信号的滤波特性M ()HHSM()ccOO 上边带 下边带 下边带 上边带ccO上边带频谱Occ下边带频谱SSBHBfM()HHSM()ccOO 上 边 带 下 边 带 下 边 带 上 边 带ccO上 边 带 频 谱Occ下 边 带 频 谱上边带滤波器M()HHSM()ccOO 上 边 带 下 边 带 下 边 带 上 边 带ccO上 边 带 频 谱Occ下 边 带 频 谱下边带滤波器由图可见，只需将滤波器由图可见，只需将滤波器HSSB()设计成理想设计成理想高通特高通特性性HUSB()或或理想

11、低通特性理想低通特性HLSB() ，就可以分别得，就可以分别得到上边带信号和下边带信号。到上边带信号和下边带信号。显然显然，SSBSSB信号的频谱可表示信号的频谱可表示为为 1( )( )( )()()( )2SSBDSBSSBccSSBSSHMMH 滤波法的频谱变换关系如下图所示。滤波法的频谱变换关系如下图所示。 单边带调制（SSB）用滤波法形成SSB信号的技术难点技术难点是： 要求单边带滤波器在fc附近具有陡峭的截止特性，才能有效地抑制无用的一个边带。这就使滤波器的滤波器的设计和制作很困难设计和制作很困难。 为此，为此，在工程中往往采用多级调制滤波的方法。在工程中往往采用多级调制滤波的方法

12、。图图 滤波法产生滤波法产生SSBSSB的多级频率搬移过程的多级频率搬移过程 用相移法形成单边带信号考虑单频调制信号：考虑单频调制信号：tAtmmmcos)(11( )coscossinsin22SSBmmcmmcstAttAtt( )coscos11cos()cos()22DSBmmcmcmmcmstAttAtAt90900 0相移相移用相移法形成单边带信号宽带宽带90900 0相相移网络移网络ttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(由于SSB只含一个边带,所以其功率为DSB的一半;即不但可节省载波发射功率，而且它所占用的频带宽度为BSSB=fH=BDSB/2。SSB信号的

13、解调和DSB一样不能采用简单的包络检波，需采用相干解调。滤波法中的滤波器和相移法中的宽带相移网络较难制作。SSB信号的特点：单边带调制（SSB）)(41212tmPPDSBSSB 残留边带调制（残留边带调制（VSB）是介于）是介于SSB与与DSB之之间的一种调制方式，间的一种调制方式， 它它既克服了既克服了DSB信号占用频信号占用频带宽的缺点带宽的缺点，又，又解决了解决了SSB信号实现上的难题信号实现上的难题。基本原理基本原理： 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），而是逐渐切割，使其残留一小部分。中那样），而是逐渐切割，使其残留一小部分。 3.

14、1.3 残留边带调制（VSB，Vestigial Sideband)M()2B2BODSB()ccO(a)(b)SSB()OccccVSB()O(c)(d)DSB、 SSB和VSB信号的频谱DSBSSBVSB如何选择残留边带滤波器的滤波特性如何选择残留边带滤波器的滤波特性,使残留边带信号解调后不产生失真呢？使残留边带信号解调后不产生失真呢？HVSB()m (t)c (t)cosctsVSB(t)LPFmo(t)2 cosctsVSB(t)(a )(b )1( )()()( )2VSBccVSBSMMH()().VSBcVSBcHHHconst 1( )( )()()2oVSBcVSBcMMHH

15、2( )cos()()VSBcVSBcVSBcsttSS 残留边带信号解调后不产生失真条件残留边带信号解调后不产生失真条件HVSB()m (t)c (t) cosctsVSB(t)LPFmo(t)2 cosctsVSB(t)(a )(b )常数常数边带滤边带滤波器传波器传输特性输特性残留边带滤波器的几何解释cOcHVSB()HVSB(c)cOcHVSB(c)HVSB(c) HVSB(c)OOcc( a)( b)( c)( d)cOcHVS B()HVS B(c)cOcHVS B(c)HVS B(c) HVS B(c)OOcc( a)( b)( c)( d)cOcHVSB()HVSB(c)cOc

16、HVSB(c)HVSB(c) HVSB(c)OOcc(a)(b)(c)(d)cOcHVSB()HVSB(c)cOcHVSB(c)HVSB(c) HVSB(c)OOcc( a)( b)( c)( d)实现容易；只要HVSB()在c处具有互补对称（奇对称）（奇对称）特性，那么，采用相干解调法解调残留边带信号就能够准确地恢复所需的基带信号。 VSB信号的特点：残留边带调制(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HVSB()10.50cccc00.51HVSB()(a)(b)残留边带滤波器特性3.1.5 线性调制系统的解调线性调制系统的解调 解调的方式有两种：解调的方式有

17、两种：相干解调相干解调与与非相干解调非相干解调。u相干解调相干解调适用于各种线性调制系统；适用于各种线性调制系统； （Coherent Detection)Coherent Detection)u非相干解调非相干解调一般只适用幅度调制（一般只适用幅度调制（AMAM）信号。）信号。 包络检波（包络检波（Envelope Detection)Envelope Detection)相干解调器的数学模型相干解调器的数学模型 1. 相干解调相干解调1、AMAM和和DSBDSB信号的解调信号的解调设上图的输入为AM信号 00( )( )( )cos()mAMcStStAm tt乘法器输出为乘法器输出为 0

18、0000( )( )cos()cos()1( )cos()cos(2)2ccctAm tttAm tt通过低通滤波器后通过低通滤波器后 0001( )( ) co s()2mtAm t当当 常数时常数时，解调输出信号为，解调输出信号为0001()() 2mtAmt同理，当同理，当 时，上述分析即为时，上述分析即为DSB的结果。的结果。其解调输出信号为其解调输出信号为00A)(21)(0tmtm相干解调的基本原理：相干解调的基本原理： 接收端提供一个与发射端接收端提供一个与发射端严格同步的本严格同步的本地载波地载波，它与接收的以调信号相乘它与接收的以调信号相乘后，经后，经低低通滤波器取出低频分量

19、通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基，即可得到原始的基带调制信号。带调制信号。同频同相同频同相已调信号3.2 线性调制系统的抗噪声性能3.2.1 分析模型分析模型带通滤波器sm(t)n(t)sm(t)ni(t)解调器mo(t)no(t)加性白噪声窄带加性白噪声已调信号解调后的调制信号解调后的噪声信号BPF：滤除带外噪声，滤除带外噪声， 取有用信号。取有用信号。( )n t:加性高斯白噪声加性高斯白噪声功率谱密度：功率谱密度：( )( )cos( )siniccscn tn ttn tt( )( )cos( )icn tV tttni(t)为平稳窄带高斯白噪声Ni为解调器输入噪声ni(t)的平

20、均功率平均功率( )( )( )0icsn tn tn t222( )( )( )icsin tn tn tN均值均值方差方差BPF：滤除带外噪声，滤除带外噪声， 取有用信号。取有用信号。BndffPNBcBciffni0)(222双边功率谱密度双边功率谱密度)()(202000tntmNS 功功率率解解调调器器输输出出噪噪声声的的平平均均平平均均功功率率解解调调器器输输出出有有用用信信号号的的00/iiSNGSN评价一个模拟通信系统质量的好坏，最终是要看 解调器 的输出信噪比(SNR)。)()(22tntsNSimii功率解调器输入噪声的平均平均功率解调器输入已调信号的模拟调制系统的性能评估

21、指标模拟调制系统的性能评估指标解调后解调后解调前解调前信噪比信噪比增益增益线性调制相干解调的抗噪声性能3.2.2 DSB调制系统的性能带通滤波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t)mo(t)no(t)低通滤波器cosct线性调制相干解调的抗噪声性能分析模型( )( )cosmcstm tt01( )( )2m tm t211( )cos( )( )cos222ccm ttm tm tt22001( )( )4Sm tm t乘法器LPF有用信号输出功率3.2.2 DSB调制系统的性能)(21)(0tntnc22001( )( )4cNn tn tttnttntncsccisin)(cos)()

22、( )cos( )cos( )sincos11( )( )cos2( )sin222icccscccccscn ttn ttn tttn tn ttn tt乘法器LPF3.2.2 DSB调制系统的性能2/00iiDSBNSNSG)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii022/ )(3.2.2 DSB调制系统的性能BntmNtmNSi02200)(4/4/ )(ttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(SSB调制系统的性能 01( )( )4m tm t3.2.3 SSB调制系统的性能乘法器LPF1/00iiSSBNSNSGBntmBntmNSii02024

23、)(4/ )(BntmNtmNSi022004)(4/16/ )()(161)(2200tmtmS001144()HiNNn BBf3.2.3 SSB调制系统的性能信噪比增益信噪比增益G G (Gain)(Gain)定义定义iiooNSNSG/)()(22202tmAtmGAM)3(2dBGDSB)0(1dBGSSB小结：各种线性调制系统性能比较小结：各种线性调制系统性能比较本质上抗噪声能力相同本质上抗噪声能力相同条件条件: 当当 、 、 相同时，则有相同时，则有iS02nm 可见可见: :AMAM系统抗噪声性能最差，系统抗噪声性能最差，DSBDSB与与SSBSSB系统相同。系统相同。 但但S

24、SBSSB传输带宽比传输带宽比AMAM、DSBDSB窄，频带利用率最高。窄，频带利用率最高。miAMoonStmAtmNS02202)()()(miimDSBoonStmSntmBntmNS020202)(22)()()(miSSBoonSNS0)(各种线性调制系统性能比较各种线性调制系统性能比较iS1 例例22某线性调制系统的某线性调制系统的输出信噪输出信噪比为比为20dB20dB，输出噪声功率为输出噪声功率为1010-9-9WW，由发射机输出端到，由发射机输出端到解调器输入之间总的传输损耗为解调器输入之间总的传输损耗为100dB100dB，试，试求：求：（1 1）DSBDSB时的发射机输出

25、功率；时的发射机输出功率；（2 2）SSBSSB时的发射机输出功率。时的发射机输出功率。解：（解：（1 1）在）在DSBDSB方式中，信噪比增益方式中，信噪比增益G=2G=2，则调，则调制器输入信噪比为制器输入信噪比为201011105022ioioSSNN同时，在相干解调时同时，在相干解调时944 10ioNNW因此解调器输入端的信号功率因此解调器输入端的信号功率 7502 10iiSNW考虑发射机输出端到解调器输入端之间的考虑发射机输出端到解调器输入端之间的100dB100dB传输损耗，可得发射机输出功率传输损耗，可得发射机输出功率 100310102 10oiSSW（2 2）在）在SSB

26、SSB方式中，信噪比增益方式中，信噪比增益G=1,G=1,则调制器输入信噪比为则调制器输入信噪比为 100ioioSSNN944 10ioNNW 因此，解调器输入端的信号功率因此，解调器输入端的信号功率 7100410iiSNW发射机输出功率发射机输出功率 103104 10oiSSW AM信号可采用相干解调和包络检波。相信号可采用相干解调和包络检波。相干解调时干解调时AM系统的性能分析方法与前面双系统的性能分析方法与前面双边带（或单边带）的相同。边带（或单边带）的相同。 实际中，实际中，AM信号常用简单的信号常用简单的包络检波法包络检波法解调解调。3.2.3 调幅信号包络检波的抗噪声性能已调

27、信号分析模型分析模型带通滤波器sm(t)n(t)sm(t)ni(t)包络检波mo(t)no(t)加性白噪声窄带加性白噪声已调信号解调后的调制信号解调后的噪声信号AM包络检波的抗噪声性能分析模型3.2.3 调幅信号包络检波的抗噪声性能你能直接写出来了吗？2)(2)(2202tmAtsSmiBntmANSii02202)(ttnttntncsccisin)(cos)()(ttmAtscmcos)()(0BntnNii02)(带通滤波器sm(t)n(t)sm(t)ni(t)包络检波mo(t)no(t)()()(arctan)(0tntmAtntcs)()()()(220tntntmAtEsc0( )

28、( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccstnAm tnttnttE ttt E(t)是理想包络检波器的输出包络检波是信号和噪声的包络3.2.3 调幅信号包络检波的抗噪声性能)()()(220tntntmAsc1. 大信噪比情况(Large signal-to-noise ratio) (Large signal-to-noise ratio) 此时， 输入信号幅度远大于噪声幅度， 即20022( )2( )( )( )( )( )ccsAm tAm t n tE tntnt)()(2)(020tntmAtmAc)()(21)(00tmAtntmAc)()(1)(00tm

29、AtntmAc)()(0tntmAc1,21121xxx3.2.3 调幅信号包络检波的抗噪声性能 式中直流分量A0被电容器阻隔，有用信号与噪声 独立地分成两项独立地分成两项 ，因而可分别计算出输出有用信号功率及噪声功率)(20tmS BntntnNic0220)()(BntmNS0200)(3.2.3 调幅信号包络检波的抗噪声性能 可见可见: :大信噪比时，大信噪比时，AMAM系统的系统的包络检波与相干解调包络检波与相干解调抗抗噪声噪声性能相同。性能相同。而包络检波电路具有电路简单的优势。而包络检波电路具有电路简单的优势。2. 2. 小信噪比小信噪比 (Small signal-to-nois

30、e ratio)(Small signal-to-noise ratio)可见：可见：小信噪比时小信噪比时，有用信号被，有用信号被“淹没淹没”在噪声中，在噪声中，无无法正常解调。法正常解调。)()()(022tmAtntnsc)()(2)()()()(02220tntmAtntntmAtAcsc即即)()()()()()(02222tmAtntntntntnsccsc不能独立地分成两项不能解调 3. 3.包络检波的门限效应包络检波的门限效应（2 2）解决方法解决方法 增大发射功率，增大发射功率， 减小信道噪声，减小信道噪声， 缩短通信距离等。缩短通信距离等。（1 1）门限效应）门限效应(Thr

31、eshold effect )(Threshold effect ) 当当输入信噪比下降到一个特定数值输入信噪比下降到一个特定数值后，检波器后，检波器输出信噪比急剧恶化的现象。输出信噪比急剧恶化的现象。小信噪比时存在门限效应；小信噪比时存在门限效应；相干解调不存在门限效应；相干解调不存在门限效应；结论：在大信噪比情况下，包络检波的性能与相干解调结论：在大信噪比情况下，包络检波的性能与相干解调相同；但随着信噪比的减小，包络检波会才出现门限效相同；但随着信噪比的减小，包络检波会才出现门限效应，致使解调器的输出信噪比急剧下降。应，致使解调器的输出信噪比急剧下降。AM信号包络检波抗噪声性能的特点：3.

32、2.3 调幅信号包络检波的抗噪声性能 不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化中，不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化中，还可以寄托在载波的频率或相位变化中。还可以寄托在载波的频率或相位变化中。 这种使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化这种使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而而振幅保持恒定的调制方式振幅保持恒定的调制方式，称为频率调制（，称为频率调制（FM）和相位）和相位调制调制(PM) 。因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度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的变化，故调频和调相又统称为角度调制。 3.3 非线性调制（角调

33、制）的原理幅度调制 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。 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，调相必调调频必调相，调相必调频频。 3.3 非线性调制（角调制）的原理3.3 3.3 非线性调制的原理非线性调制的原理 一、非线性调制的原理 (Principle of Nonlinear Modulation)Principle of Nonlinear Modulation) 1.1.频率调制频率调制（FM : Frequency

34、 ModulationFM : Frequency Modulation）)()(tmKtfcdttmKttfc)()()(cos)(0dttmKtAtsfcFM积分瞬时频偏随调制信号瞬时频偏随调制信号m(t)m(t)成比例变化成比例变化2.2.相位调制相位调制（PM : Phase ModulationPM : Phase Modulation）)()(tmKttPc)(cos)(0tmKtAtspcPMmmmmffAKmsincos)(0tmtAtsmfcFMmfmfmfmAKftAtmmmcos)(当当调频指数调频指数瞬时相偏随调制信号瞬时相偏随调制信号m(t)m(t)成比例变化成比例变

35、化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，即间存在密切的关系，即调频必调相，调相必调频调频必调相，调相必调频。 tfcFMmKtAtsd)(cos)()()(tmKtmfo 由于调频信号的瞬时频率正比于调制信号的幅由于调频信号的瞬时频率正比于调制信号的幅度，度， 因而因而调频信号的解调器必须能产生正比于输入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率的输出电压。调频信号的解调二、二、FMFM非相干解调非相干解调系统的抗噪声性能分析系统的抗噪声性能分析1.1.分析模型分析模型 (Analysis Mo

36、del)(Analysis Model)(cos)(0dttmKtAtsfcFM已知鉴频器鉴频器2.2.输入信噪比分析输入信噪比分析2002iiFMSANn B)(cos)(0dttmktAtsfcFM2)(S202AtsFMiFMiiBntn02)(N而3.3.输出信噪比分析输出信噪比分析ttnttndttmKtAtntscsccfciisin)(cos)()(cos)()(0)(cos)()(cos)()(cos0tttBtttVttAccc鉴频器输入端合成信号：鉴频器输入端合成信号：鉴频输出鉴频输出: :11( )( )( )2kodtutk f tdt011cos( )coscAtta

37、22( )cos( )coscV ttta( )cos( )coscB ttta令令(1) (1) 大信噪比大信噪比情况情况 )(0tVA dttdnAdttddttdtuso)(21)(21)(21)(0则：则：)(21)(210tnAtmKsf可证：可证：0)()()(Atntts输出信号功率0S)(4)(2222tmKtsSfoo输出噪声功率oN可证：可证：2)(202FMonBfAfnfPo)(21)(0tnAtnso可见：可见： 鉴频器输出噪声功率谱为抛物线分布，并随着输出频鉴频器输出噪声功率谱为抛物线分布，并随着输出频率增加而平方地增大。率增加而平方地增大。2)(202FMonBf

38、AfnfPomonffAfnfPo202)(203032)(AfndffPNmoffnmmo经经LPFLPF后：后：输出信噪比单音调频时的00SN和和FMG则则22202303( )8foomA K mtSNn ftAtmmmcos)(设设mmfmmffmAfmAmKAtm221)(22mfoofnAmNS0202223可见：可见：大信噪比时，加大调频指数，可以迅速改善宽带调大信噪比时，加大调频指数，可以迅速改善宽带调频系统的抗噪声性能。频系统的抗噪声性能。例如：FM 广播mfFMfmnABnA) 1(222NS020020ii) 1(32ffFMmmG。，4505FMfGm（2）小信噪比时0

39、( )( )sin( )( )( )AttttV t可见，可见，鉴频器不能正常解调，出现门限效应。鉴频器不能正常解调，出现门限效应。)(0tVA 4.4.门限效应门限效应(Threshold Effect(Threshold Effect)（1 1）现象（只发送载波时）现象（只发送载波时） 大信噪比：起伏噪声，沙沙声音。大信噪比：起伏噪声，沙沙声音。 小信噪比：脉冲噪声，喀喇声音。小信噪比：脉冲噪声，喀喇声音。6050403020100051015202010743FM2( )FM / dBSiNi( )FM / dBS0N0m mf f不同，门限值不同。不同，门限值不同。m mf f越大，门

40、限越大，门限点点(S(Si i/N/Ni i) )b b越高。越高。(S(Si i/N/Ni i) )FMFM(S(Si i/N/Ni i) )b b时，时，(S(So o/N/No o) )FMFM与与(S(Si i/N/Ni i) )FMFM呈线性关系，呈线性关系，且且m mf f越大，输出信噪比的改善越明显。越大，输出信噪比的改善越明显。(S(Si i/N/Ni i) )FMFM(S(Si i/N/Ni i) )b b时，时，(S(So o/N/No o) )FMFM将随将随(S(Si i/N/Ni i) )FMFM的下降而急剧下降。且的下降而急剧下降。且m mf f越越大，大，(S(S

41、o o/N/No o) )FMFM下降得越快，甚至比下降得越快，甚至比DSBDSB或或SSBSSB更差。更差。 非相干解调的门限效应调频系统的抗噪声性能(Si/Ni)b1.去加重鉴频鉴频去加重去加重sFM(t)H(f)m(t)噪声功率谱噪声功率谱三、改善调频系统的抗噪声性能方法加重技术三、改善调频系统的抗噪声性能方法加重技术2.预加重预加重预加重FMm(t)H(f)sFM(t)加重技术可使输出信噪比提高加重技术可使输出信噪比提高13dB13dB左右。左右。3.4 3.4 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较一、抗噪声性能比较可见：可见：1.1.从抗噪声性能看从抗噪声性能看,FM,FM系

42、统性能最好，系统性能最好，AMAM系统最差。系统最差。2.2.从频带利用率看，从频带利用率看，SSBSSB系统是最佳的。系统是最佳的。二、频带利用率比较mDSBAMfBB2mSSBfBmfFMfmB)1(2调制调制方式方式信号带宽信号带宽优点优点缺点缺点主要应用主要应用DSB功率利用率高功率利用率高接收要同步解接收要同步解调，设备复杂调，设备复杂较少应用较少应用SSB抗干扰能力较高抗干扰能力较高频带利用率高频带利用率高发送、接收设发送、接收设备复杂备复杂短波无线电广播，短波无线电广播，话音频分多路话音频分多路VSB略大于略大于 近似近似SSB抗干扰能力较高抗干扰能力较高频带利用率高频带利用率高

43、接收要同步解接收要同步解调，设备复杂调，设备复杂商用电视广播商用电视广播AM接收机简单接收机简单功率利用率低功率利用率低抗干扰能力差抗干扰能力差中短波无线电广播中短波无线电广播FM抗干扰能力高抗干扰能力高抗快衰落能力强抗快衰落能力强频带利用率低频带利用率低超短波小功率电台，超短波小功率电台，微波中继，调频立微波中继，调频立体声广播，卫星通体声广播，卫星通信信mffm) 1( 2mfmiffnSm0223mifnS031mifnS0mfooNSmf2mifnS0mf2三、模拟调制系统的特点与应用三、模拟调制系统的特点与应用 3.5 3.5 频分复用频分复用 （FDM: Frequency-div

44、ision multiplexingFDM: Frequency-division multiplexing）2.FDM 2.FDM 组成框图组成框图一、一、FDM FDM 原理原理 1.1.概念概念 采用采用频率分割频率分割的方法，将的方法，将若干个相互独立的若干个相互独立的信号信号复复合在同一个信道合在同一个信道中，同时传送到接收端的技术。中，同时传送到接收端的技术。3.频分复用中的串扰(Crosstalk(Crosstalk）问题及解决措施 4.4.用途用途 FDMFDM广泛用于长途载波电话、立体声调频、电视广播和广泛用于长途载波电话、立体声调频、电视广播和空间遥测等。空间遥测等。串扰串

45、扰：FDMFDM主要问题是各路信号之间的相互干扰。主要问题是各路信号之间的相互干扰。解决措施解决措施： （1 1）发送端带通限带）发送端带通限带（2 2）对系统线性度要求很高）对系统线性度要求很高（3 3）合理选择副载波频率）合理选择副载波频率12,.,cccnfff（相邻信号间留有一定防护频带相邻信号间留有一定防护频带） 在多路载波电话中采用单边带调制频分复用，主要在多路载波电话中采用单边带调制频分复用，主要是为了最大限度地节省传输频带。每路电话信号限带于是为了最大限度地节省传输频带。每路电话信号限带于300-3400Hz,300-3400Hz,单边带调制后其带宽与调制信号相同。为了单边带调

46、制后其带宽与调制信号相同。为了在邻路已调信号间留有保护频带，以便滤波器有可实现在邻路已调信号间留有保护频带，以便滤波器有可实现的过渡带，的过渡带，通常每路话音信号取通常每路话音信号取4kHz4kHz作为标准频带。作为标准频带。FBffc1fcn保护频带信道带宽信号带宽:f:F:B例：例：M M路具有路具有f fm m最高频率的信号进行频分复用，并采用最高频率的信号进行频分复用，并采用单边带调制，邻路间保持单边带调制，邻路间保持0.25f0.25fm m的防护频带，试求整个的防护频带，试求整个信号频带宽度应为多少？信号频带宽度应为多少？解：解：51(1)0.2544mmmmBMfMff Mf二、

47、载波电话系统二、载波电话系统(Carrier Telephone System)(Carrier Telephone System)多路载波电路分群等级多路载波电路分群等级分群等级分群等级容量容量 (路数路数)带宽带宽 (KHZ)基本频带基本频带 (KHZ)基群基群超群超群基本主群基本主群基本超主群基本超主群12MHZ系统系统60MHZ系统系统605 12300560900330027003900108001290012482401200360010.8MHZ43.2MHZ60 108312 552812 20448516 1238812路基群信号的频谱形成过程路基群信号的频谱形成过程4个前群

48、个前群SSBSSB调制调制FMFM调制调制三、立体声广播三、立体声广播(Stereo broadcasting)(Stereo broadcasting)DSB19kHz导频导频L+RFDM信号信号FDM信号信号L+RDSB-SCL-R19kHz导频导频38kHz载频载频 ttmttmtsccSSBsincosmmmmmffffffnfP02)(一、某模拟通信系统接收机输入端的接收信号为：其中m(t)的功率谱密度为: 设信道噪声双边功率谱密度Pn (f)=n0/2。（1）试画出发送端产生该信号的原理框图；（2）试画出接收端对该信号解调的原理框图；（3）求解调器的输入信噪比；（4）求解调器的输出

49、信噪比。 二、设所需传输的单音调制信号为Amcos2fmt，其中fm=15KHz，先用载频fc=38KHz的载波进行SSB-SC调制，并取下边带；然后再进行调频，形成SSB/FM的发送信号。已知调频信号的幅度为2V，调频信号的带宽为184KHz，信道加性高斯白噪声单边功率谱密度n0=410-7W/Hz，载波载频为100MHz。试求：（1）单边带的数学表示式（下边带）；（2）发送信号调频波的数学表示式；（3） 鉴频器输入信噪比和输出信噪比（忽略信道衰减）；三、某频分多路复用系统发送信号为： tiiiiiFmdtttfttfKtAts01210sincoscos（1）已知fi(t)是需传输的第i路基带信号，试画出S