教学部—通信原理—模拟调制系统.

1、模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 122.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系第3章 模拟调制系统模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 222.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系一、 基本要求1.1.掌握掌握模

2、拟调制、载波、调制信号、已调信号、模拟调制、载波、调制信号、已调信号、调制器的定义；调制器的定义；2.2.掌握掌握调制的目的及模拟调制的分类；调制的目的及模拟调制的分类；3.3.掌握掌握线性调制器的原理模型，会分析线性调制器的原理模型，会分析AMAM、 DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB调制与解调特性；调制与解调特性；4.4.掌握掌握非线性调制器的原理，及非线性已调信非线性调制器的原理，及非线性已调信号的频谱和带宽特性。号的频谱和带宽特性。模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的

3、调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 322.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系二、重点和难点1. 1. 重点是：重点是： 掌握线性调制与解调的原理模型，及其数学掌握线性调制与解调的原理模型，及其数学分析、波形分析、频谱分析，理解各种调制分析、波形分析、频谱分析，理解各种调制方式的特点。方式的特点。 2. 2. 难点是：难点是： 非线性调制频谱和带宽特性的分析和理解。非线性调制频谱和带宽特性的分析和理解。 模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系

4、统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 422.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系u 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理u 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能u 非线性调制（角调制）的原理非线性调制（角调制）的原理u 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能u 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 模拟调制系统模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比

5、较通信原理课件通信原理课件 522.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系模拟调制系统调制的实质是调制的实质是频谱搬移频谱搬移，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。模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性

6、调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 622.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系幅度调制原理幅度调制器的一般模型输出已调信号的时域和频域一般表示式为h(t)m(t)sm(t)coswctFT模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 722.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系调 幅(AM)m(t)A0coswctsAM(

7、t)AM调制器模型0max( )( )0m tAm t模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 822.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系AM信号的波形和频谱OtOtOOttpA0wcp A0SAM(w)021w1M(w)-wHwHw0A0m(t)cosctSAM(t)模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调

8、调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 922.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系由于由于只有边带功率才与调制信号有关从功率上讲，AM信号的功率利用率比较低。调幅(AM)信号功率PAM载波功率边带功率模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1022.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系)cos()(mmmtAtmw)()(2202tmAtmPPAMSAM2

9、2220222AMAMmmAMAAA10AAmAM为调幅指数（或调制幅度）1AM3/1AM调幅(AM)调制效率模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1122.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系例3. 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A0 = |m(t)|max 的调制，即A0 =Am 因此tAtmmmwcos)(22)(2022AAt

10、mm%3.3331)()(2202tmAtmAM模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1222.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系结论：结论：AMAM信号的总功率包括载波功率和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，载波分量不携带信息，信号有关，载波分量不携带信息，所以，所以，调制效率低是调制效率低是AMAM调制的一个最大缺点。调制的一

11、个最大缺点。模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1322.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系抑制载波双边带调制（DSB-SC）ttmtscDSBwcos)()()()(21)(ccDSBMMSwwwww-将AM信号中的A0去掉，即可输出DSB-SC信号模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调

12、频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1422.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系cosw0tOttOm(t)sDSB(t)OtOwcwcwM(w)OwwHwHSDSB(w)Owcwcw载波反相点2wHcosw0tOttOm(t)sDSB(t)OtOwcwcwM(w)OwwHwHSDSB(w)Owcwcw载波反相点2wH抑制载波双边带调制（DSB-SC）DSB信号的波形和频谱模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能

13、性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1522.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 需采用相干解调需采用相干解调(同步检波同步检波)，不能采用，不能采用简单的包络检波。简单的包络检波。 在调制信号在调制信号m(t)的过零点处，高频载波的过零点处，高频载波相位有相位有180的突变。的突变。 DSB信号功率利用率提高了，但它的频信号功率利用率提高了，但它的频带宽度仍是调制信号带宽的两倍，与带宽度仍是调制信号带宽的两倍，与AM信号带宽相同。信号带宽相同。 DSB信号的特点（与AM信号相比）：抑制载波双边带调制（DSB-SC）模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的

14、抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1622.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系单边带调制（SSB）M(w)wHwHSM(w)wcwcwwOO 上边带 下边带 下边带 上边带wcwcO上边带频谱wOwcwcw下边带频谱模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1722.5.31电 子

15、技 术 系电 子 技 术 系H(w)10wcwcwH(w)0wcwcw1(a)(b)形成SSB信号的滤波特性H(w)10wcwcwH(w)0wcwcw1(a)(b)上边带下边带模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1822.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系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：tAtmmmwcos)(模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪

16、声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 1922.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系用相移法形成单边带信号模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2022.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 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

17、的解调和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）模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2122.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系残留边带调制是介于残留边带调制是介于SSB与与DSB之间的一种之间的一种调制方式，调制方式， 它既克服了它既克服了DSB信号占用频带宽信号占用频带宽的缺点，又解决了的缺点，又

18、解决了SSB信号实现上的难题。信号实现上的难题。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，使其残留一中那样），而是逐渐切割，使其残留一小部分，如图小部分，如图 所示。所示。 残留边带调制（VSB，Vestigial Sideband)模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2222.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系M(w)w2pB2pBODSB(

19、w)wcwcO(a)(b)SSB(w)OwcwwwcwcwcVSB(w)Ow(c)(d)DSB、 SSB和VSB信号的频谱模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2322.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系(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(w)10.50wcwcwwcwc00.51wHVSB(w)(a)(b)残留边带滤波器特性模拟调制系统线性调制原理线性调制原

20、理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2422.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系HVSB(w)m(t)c(t)coswctsVSB(t)LPFmo(t)2coswctsVSB(t)(a)(b)VSB调制和解调器模型HVSB(w)m(t)c(t) coswctsVSB(t)LPFmo(t)2coswctsVSB(t)(a)(b)模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原

21、理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2522.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系残留边带滤波器的几何解释wcOwwcHVSB(w)wHVSB(wwc)wcOwwcHVSB(wwc)wHVSB(wwc) HVSB(wwc)OOwcwc(a)(b)(c)(d)wcOwwcHVSB(w)wHVSB(wwc)wcOwwcHVSB(wwc)wHVSB(wwc) HVSB(wwc)OOwcwc(a)(b)(c)(d)wcOwwcHVSB(w)wHVSB(wwc)wcOwwcHVSB(wwc)wHVSB(wwc) HVSB

22、(wwc)OOwcwc(a)(b)(c)(d)wcOwwcHVSB(w)wHVSB(wwc)wcOwwcHVSB(wwc)wHVSB(wwc) HVSB(wwc)OOwcwc(a)(b)(c)(d)模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2622.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 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

23、所需的基带信号。 VSB信号的特点：残留边带调制模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2722.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系已调信号线性调制系统的抗噪声性能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模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性

24、调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2822.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系0( )( )cos( )in tV tttwni(t)为平稳窄带高斯白噪声Ni为解调器输入噪声ni(t)的平均功率线性调制系统的抗噪声性能( )( )( )0icsn tn tn t222( )( )( )icsin tn tn tN模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性

25、能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 2922.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系若白噪声的双边功率谱密度为n0/2，则有线性调制系统的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 3022.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系)()(202000tntmNS功率解调器输出噪声的平均平均功率解调器输出有用信号的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)。)

26、()(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线性调制系统的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 3122.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系线性调制相干解调的抗噪声性能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coswct线性调制相干解调的抗噪声性能分析模型模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制

27、系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 3222.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系01( )( )2m tm t211( )cos( )( )cos222ccm ttm tm ttww22001( )( )4Sm tm t线性调制相干解调的抗噪声性能乘法器LPF有用信号输出功率模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗

28、噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 3322.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系线性调制相干解调的抗噪声性能乘法器LPF模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 3422.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系)2(4141)(41020HiifBBnNtnN)(21cos)()(222tmttmtsScmiwBntmNSii022/ )(BntmNtmNSi02200)(4/4/ )(

29、线性调制相干解调的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 3522.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系ttmttmtsccmwwsin)(21cos)(21)(SSB调制系统的性能 线性调制相干解调的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较

30、性能比较通信原理课件通信原理课件 3622.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系BntmBntmNSii02024)(4/ )(BntmNtmNSi022004)(4/16/ )()(161)(2200tmtmS001144()HiNNn BBf线性调制相干解调的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 3722.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 AM信号可采用相干解调和包络检波。相信号

31、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。调幅信号包络检波的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 3822.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系已调信号分析模型分析模型带通滤波器sm(t)n(t)sm(t)ni(

32、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调幅信号包络检波的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 3922.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系你能直接写出来了吗？2)(2)(2202tmAtsSmiBntmANSii02202)(ttnttntncscciwwsin)(cos)()(-ttmAtscmwcos

33、)()(0BntnNii02)(调幅信号包络检波的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 4022.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系)()()(arctan)(0tntmAtntcs)()()()(220tntntmAtEsc0( )( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccstnAm tnttnttE tttwww- 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

34、络哦调幅信号包络检波的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 4122.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系)()()(220tntntmAsc大信噪比情况 此时， 输入信号幅度远大于噪声幅度， 即调幅信号包络检波的抗噪声性能20022( )2( )( )( )( )( )ccsAm tAm t ntE tntnt)()(2)(020tntmAtmAc)()(21)(00tmAtntmAc)()(

35、1)(00tmAtntmAc)()(0tntmAc1,21121xxx模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 4222.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 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)(调幅信号包络检波的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调

36、制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 4322.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系)()()(220tntntmAsc小信噪比情况 此时，噪声幅度远大于输入信号幅度， 即调幅信号包络检波的抗噪声性能)()(2)()()()(02220tmAtntntntmAtEcsc)()()()()()(21)()(2222022tntntntntntmAtntnsccscsc)(cos)()( 21)(0ttRtmAtR)()()(22tntn

37、tRsc)()(arctan)(tntntcs不能独立地分成两项不能解调模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 4422.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 小信噪比时存在门限效应； 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。AM信号包络检波抗噪声性能的特点：调幅信号包络检波的抗噪声性能模拟

38、调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 4522.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 幅度调制属于线性调制，它是通过改变载波的幅度调制属于线性调制，它是通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的平移及线性变换的。幅度，以实现调制信号频谱的平移及线性变换的。一个正弦载波有幅度、频率和相位三个参量，因此，一个正弦载波有幅度、频率和相位三个参量，因此，我们不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度我们不仅可以把调制信号

39、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。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这种使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而化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）和相位调制和相位调制(PM) 。因为频率或相位的变化都可以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看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制度调制。 非线性调制（角调制）的原理模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理

40、非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 4622.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 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。 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。鉴于FM用的较多，本节将主要讨论频率调制。 非线性调制（角调制）的原理模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性

41、能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 4722.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系角调制的基本概念dttdt)()(w)(cos)(tAtc瞬时相位-tdtw)()(瞬时频率未调制的正弦波0cos)(wtAtcc角度调制信号)(cos)(ttAtscmw模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件

42、4822.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系相位调制相位调制)()(tmKtp调相信号调相信号)(cos)(tmKtAtspcPMw频率调制频率调制)(d)(dtmKttf相位偏移相位偏移-tfmKtd)()(调频信号调频信号-tfcFMmKtAtswd)(cos)(角调制的基本概念调相指数、调频比例常数调频指数、调频比例常数最大瞬时频偏、相移正比于调制信号正比于调制信号模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理

43、课件 4922.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系窄带调频与宽带调频窄带调频（NBFM）宽带调频（WBFM）不满足满足模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 5022.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系cos( )1sin( )( )tfttffKmdKmdKmd-( )cos( )sintNBFMcfcsttKmdtww-窄带调频（NBFM）模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性

44、调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 5122.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系-ccccfccNBFMcccccFFKSFFtdttmwwwwwwwwwwwwpwwwwwwwwww)()(2)()()()()(21sin)()()(21)()()(ccccAMMMSwwwwwwwwpw-窄带调频（NBFM）模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系

45、统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 5222.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系则NBFM信号为以单音调制为例。 设调制信号ttKAtttKAttmKttsmcmcmfmccmmfmcctfcNBFM)cos()cos(2cossinsincossind)(cos)(wwwwwwwwwwww-tAtmmmwcos)(窄带调频（NBFM）模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信

46、原理课件 5322.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系AM信号为ttAtttAtttAtsmcmcmccmmccmmAM)cos()cos(2coscoscoscoscoscos1)(wwwwwwwwww-在AM中，两个边频的合成矢量与载波同相，只发生幅度变化；而在NBFM中，由于下边频为负，两个边频的合成矢量与载波则是正交相加，因而NBFM存在相位变化， 当最大相位偏移满足NBFM条件时， 幅度基本不变。这正是两者的本质区别。窄带调频（NBFM）模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解

47、调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 5422.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系sAM(w)OwmwwmF(w)OwcwmwcwcwmwcwmwcwcwmwsNBFM(w)Owcwmwcwcwmwcwmwcwcwmw窄带调频（NBFM）sAM(w)OwmwwmF(w)OwcwmwcwcwmwcwmwcwcwmwsNBFM(w)OwcwmwcwcwmwcwmwcwcwmwsAM(w)OwmwwmF(w)OwcwmwcwcwmwcwmwcwcwmwsNBFM(w)Owcwmwcwcwmwcwmwcwcwmw单音调制的AM与NBFM频谱模拟调

48、制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 5522.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系单频信号tfAtAtmmmmmpw2coscos)(瞬时相偏tmtKAdKAtmfmmfmtmfmwwwwsinsincos)(-宽带调频)sinsin(sin)sincos(cossincos)(tmttmttmtAtsmfcmfcmfcFMwwwwww-调频指数mmmfmfffKAmwww宽带调频（WBFM)调频指数=最大瞬

49、时相偏模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 5622.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系1)cos()()(nmcfnFMtnmJtsww( )()()()FMnfcmcmnnnSJmwp www www-调频波的频谱包含无穷多个分量。宽带调频（WBFM)模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的

50、调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 5722.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系调频信号的频谱（mf=5 ）65432 101 234562J2(mf )12J1(mf )12J3(mf )12J0(mf )12J1(mf )12J3(mf )1f fcfm2J2(mf )1理论上调频波的频带宽度为无限宽。实际上边频幅度Jn(mf)随着n的增大而逐渐减小，因此只要取适当因此只要取适当的的n值使边频分量小到可以忽略的程度，调频信号值使边频分量小到可以忽略的程度，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。宽带调频（WBFM)模拟调制系统线性

51、调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 5822.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系mFMfB2:1fmfBFM 2:10fm1 . 0)(1fnfmJmn时，卡森公式窄带调频的带宽大调频指数情况，带宽由最大频偏决定宽带调频（WBFM)模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较

52、性能比较通信原理课件通信原理课件 5922.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系用卡森公式推广到任意信号调制的调频波的估算公式宽带调频（WBFM)模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 6022.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系-tfcFMmKtAtswd)(cos)()()(tmKtmfo由于调频信号的瞬时频率正比于调制信由于调频信号的瞬时频率正比于调制信号的幅度，号的幅度， 因而调频信号的解

53、调器必须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。能产生正比于输入频率的输出电压。调频信号的解调模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 6122.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系鉴频器特性与组成输出电压O输入频率fc斜率为Kd(a)限幅器及带通微分器包 络检 波低 通滤波器sFM(t)sd(t)鉴频器mo(t)(b)Kd称为检频器灵敏度 模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性

54、调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 6222.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 以上解调过程是先用微分器将幅度恒定的调频波变成调幅调频波，再用包络检波器从幅度变化中检出调制信号，因此上述解调方法又称为包络检测包络检测。 其缺点之一是包络检波器对于由信道噪声和其他原因引起的幅度起伏也有反应，为此， 在微分器前加一个限幅器和带通滤波器以便将调频波在传输过程中引起的幅度变化部分削去，变成固定幅度的调频波， 带通滤波器让调频信号顺利通过，而滤除带外噪声及高次

55、谐波分量。 鉴频器特性与组成模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 6322.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系sNBFM(t)带通c(t)sp(t)低通sd(t)微分mo(t)相干解调si(t)ttccwsin)(-tdmKAtAtsctfcNBFMwwsin)(cos)(-dmKAtstfd)(2)(-)(2)(tmKAtmfo相干解调窄带调频信号的相干解调宽带调频信号能采用相干解调？模拟调制系统线性

56、调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 6422.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系调频信号的解调有相干解调和非相干解调两种。相干相干解调仅适用于窄带调频信号，且需同步信号；解调仅适用于窄带调频信号，且需同步信号； 而非相干解调适用于窄带和宽带调频信号，而且不需同步信号，因而是FM系统的主要解调方式。调频系统抗噪声性能分析模型sFM(t)带通n(t)si(t)鉴频ni(t)低通mo(t)解调器no(t)限幅调频系统的抗噪

57、声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 6522.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系-tfcFMmKtAtswd)(cos)(输入功率22ASi输入噪声功率FMiBnN0输入SNRFMiiBnANS022调频系统的抗噪声性能大信噪比情况302222008)(3mffntmKANSp模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号

58、的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 6622.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系输入信号(单音)ttmmwcos)(调频信号调频信号tmtAtsmfcFMwwsincos)(mmmffffKmwww输出输出SNRmfoofnAmNS0222/23302222008)(3mffntmKANSp调频系统的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信

59、原理课件 6722.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系mFMfiiFMfBmNSNSG20023/SNR增益增益)(2) 1(2mmfFMfffmB宽带调频时宽带调频时323) 1(3fffFMmmmGSNR增益增益调频系统的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原理课件 6822.5.31电 子 技 术 系电 子 技 术 系 应该指出，以上分析都是在(Si/Ni)FM足够大的条件下进行的。当(Si/N

60、i)FM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，信号被噪声扰乱，因而(So/No)FM急剧下降。这种情况与AM包检时相似，我们称之为门限效应门限效应。出现门限效应时所对应的(Si/Ni)FM值被称为门限值（点），记为(Si/Ni)b。 下图 给出了在单音调制的不同调制指数mf下，调频解调器的输出信噪比与输入信噪比近似关系曲线。小信噪比情况与门限效应调频系统的抗噪声性能模拟调制系统线性调制原理线性调制原理线性调制系统线性调制系统的抗噪声性能的抗噪声性能非线性调制原理非线性调制原理调频信号的解调调频信号的解调调频系统的调频系统的抗噪声性能抗噪声性能性能比较性能比较通信原理课件通信原