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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理h

2、ttp:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院模拟调制系统调制的实质是频谱搬移频谱搬移，其作用和目的是：n将调制信号（基带信号）调制信号（基带信号）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）已调信号（频带信号）；n实现信道的多路复用，提高信道利用率提高信道利用率；n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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院1( )(

3、)()( )2mccSMMH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)(cos)()(thttmtscmh(t)m(t)sm(t)cosctFT模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院调 幅(AM)0( )()()1()()2AMccccSAMM m(t)A0cosctsAM(t)AM调制器模型0max( )( )0m tAm t00( )coscos( )( )cosAMcccsttAtm ttAm t模拟调制系统线

4、性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院AM信号的波形和频谱2AMHBfOtOtOOttA0c A0SAM()0211M()HH0A0模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院22202222200( )( )coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstAm tw tAw tm tw tA m tw

5、 t( )0m t 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。022 (2 )2AMscmtAPPP调幅(AM)信号功率PAM2cos1/ 2cw t 载波功率边带功率模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院)cos()(mmmtAtm)()(2202tmAtmPPAMSAM22220222AMAMmmAMAAA10AAmAM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

6、调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院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信号模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院cos0tOttOm (t)sDSB(t)OtOccM ()OHHSDSB()Occ载波反相点2Hco

7、s0tOttOm (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2DSBHBf模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院需采用相干解调(同步检波)，不能采用简单的包络检波。在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有180的突变。 DSB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AM信号带宽相同。 DSB信号的特点（与AM信号相比）：抑制载波双

8、边带调制（DSB-SC）模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院单边带调制（SSB）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SSBHBf模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院H ()10ccH ()0cc1( a )( b )形成SSB信号的滤波特

9、性H ()10ccH ()0cc1( a )( b )上边带下边带模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院用相移法形成单边带信号考虑单频调制信号：tAtmmmcos)(11( )coscossinsin22SSBmmcmmcstAttAtt( )coscos11cos()cos()22DSBmmcmcmmcmstAttAtAt模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮

10、通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系

11、统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院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

12、性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院M()2B2BODSB()ccO(a)(b)SSB()OccccVSB()O(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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院(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()(

13、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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院HVSB()m (t)c (t)cosctsVSB(t)LPFmo(t)2 cosctsVSB(t)(a )(b )1()()()()2VSBccVSBSMMH()().VSBcVSBcHHHconst1( )( )()()2oVSBcVSBcMMHH2( )cos()()VSBcVSBcVSBcsttSSVSB调制和解调器模型HVSB()m (t)c (t) cosctsVSB

14、(t)LPFmo(t)2 cosctsVSB(t)(a )(b )模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院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)cOcHVSB(c)HVSB(c)

15、 HVSB(c)OOcc(a)(b)(c)(d)cOcHVSB()HVSB(c)cOcHVSB(c)HVSB(c) HVSB(c)OOcc( a)( b)( c)( d)模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院实现容易；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：残留边带调制模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号

16、的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院00( )( )cos( )sinicsn tn ttn tt0( )( )cos( )in tV tt

17、tni(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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院|H( f )|1.00f0f0fB若白噪声的双边功率谱密度为n0/2，则有0iNn B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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-

18、重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院)()(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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院线性调制相干解调的抗噪声性能DSB调制

19、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模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院( )( )cosmcstm tt01( )( )2m tm t211( )cos( )( )cos222ccm ttm tm tt22001( )( )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系统的抗噪声性能非

20、线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院)(21)(0tntnc22001( )( )4cNn tn t0cttnttntnsci00sin)(cos)()(ttnttntncsccisin)(cos)()( )cos( )cos( )sincos11( )( )cos2( )sin222icccscccccscn ttn ttn tttn tn ttn tt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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性

21、能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院2/00iiDSBNSNSG)2(4141)(41020HiifBBnNtnN)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii022/ )(BntmNtmNSi02200)(4/4/ )(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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院ttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(SSB调制系统的性能 2222

22、21( )( )cos( )sin41 111( )( ) ( )4 224?imccSstm ttm ttm tm tm t01( )( )4m tm t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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院1/00iiSSBNSNSGBntmBntmNSii02024)(4/ )(BntmNtmNSi022004)(4/16/ )()(161)(2200tmtmS001144()HiNNn BBf线性调制相干解调的抗噪声性能模拟

23、调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院 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。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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原

24、理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院已调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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院你能直接写出来了吗？2)(2)(2202tmAtsSmiBntmANSii02202)(ttnttntncscc

25、isin)(cos)()(ttmAtscmcos)()(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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院)()()(arctan)(0tntmAtntcs)()()()(220tntntmAtEsc0( )( )( )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哦调幅信号包络检波的抗噪声性能模拟调制系统线

26、性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院)()()(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 n tE tntnt)()(2)(020tntmAtmAc)()(21)(00tmAtntmAc)()(1)(00tmAtntmAc)()(0tntmAc1,21121xxx模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原

27、理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院 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)()()(2/220200tmAtmNSNSGiiAM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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院)(

28、)()(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)()()(22tntntRsc)()(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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与

29、信息工程学院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调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院 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。一个正弦载波有幅度、频率和相位幅度、频率和相位三个参量，因此，我们不仅

30、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。这种使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而振幅振幅保持恒定的调制方式保持恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制(PM) 。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角度调制。 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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院 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

31、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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院角调制的基本概念dttdt)()()(cos)(tAtc瞬时相位tdt)()(瞬时频率未调制的正弦波0cos)(tAtcc角度调制信号)(

32、cos)(ttAtscm模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院相位调制相位调制)()(tmKtp调相信号调相信号)(cos)(tmKtAtspcPM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tfcFMmKtAtsd)(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系统的抗噪声性能非线性调制原理调

33、频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院窄带调频与宽带调频( )6tfKmd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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院cos( )1sin( )( )tfttffKmdKmdKmd( )cos( )dcoscos( )dsinsin( )dtFMcftcftcfstAtKmtKmtKm( )cos( )sintNB

34、FMcfcsttKmdt窄带调频（NBFM）模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院ccccfccNBFMcccccFFKSFFtdttm)()(2)()()()()(21sin)()()(21)()()(ccccAMMMS窄带调频（NBFM）模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院则NBFM信号为

35、以单音调制为例。 设调制信号ttKAtttKAttmKttsmcmcmfmccmmfmcctfcNBFM)cos()cos(2cossinsincossind)(cos)(tAtmmmcos)(窄带调频（NBFM）模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院AM信号为ttAtttAtttAtsmcmcmccmmccmmAM)cos()cos(2coscoscoscoscoscos1)(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NBF

36、M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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院sAM()OmmF()OcmccmcmccmsNBFM()Ocmccmcmccm窄带调频（NBFM）sAM()OmmF()OcmccmcmccmsNBF M()OcmccmcmccmsAM()OmmF()OcmccmcmccmsN

37、BFM()Ocmccmcmccm单音调制的AM与NBFM频谱模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院单频信号tfAtAtmmmmm2coscos)(瞬时相偏tmtKAdKAtmfmmfmtmfmsinsincos)(宽带调频)sinsin(sin)sincos(cossincos)(tmttmttmtAtsmfcmfcmfcFM调频指数mmmfmfffKAm宽带调频（WBFM)调频指数=最大瞬时相偏模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能

38、非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院112120) 12sin()(2)sinsin(2cos)(2)()sincos(nmfnmfnmfnfmftnmJtmtnmJmJtm1)cos()()(nmcfnFMtnmJts( )()()()FMnfcmcmnnnSJm 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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信

39、与信息工程学院调频信号的频谱（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)模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原

40、理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院)(2) 1(2mmfFMfffmB:1fmmFMfB2:1fmfBFM 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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院用卡森公式推广到任意信号调制的调频波的估算公式)/() 1(2mmFMffDfDB)2()2(2DfDBmFM宽带调频（WBFM)模拟调制系统线性调制原

41、理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院tfcFMmKtAtsd)(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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程

42、学院http:/通信与信息工程学院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)tfcfcdmKttmKAtsd)(sin)()()()(tmKKtmfdoKd称为检频器灵敏度 模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院 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

43、。 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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院sNBFM(t)带通c(t)sp(t)低通sd(t)微分mo(t)相干解调si(t)ttccsin)(tdmKAtAtsctfcNBFMsin)

44、(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？模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院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

45、(t)低通mo(t)解调器no(t)限幅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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院tfcFMmKtAtsd)(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)(3mffntmKANS模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学

46、院http:/通信与信息工程学院输入信号(单音)ttmmcos)(调频信号调频信号tmtAtsmfcFMsincos)(mmmffffKm输出输出SNRmfoofnAmNS0222/23302222008)(3mffntmKANS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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院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

47、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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院 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/Ni)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

48、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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院6050403020100051015202010743FM2( )FM / dBSiNi( )FM / dBS0N0mf不同，门限值不同。mf越大，门限点(Si/Ni)b越 高 。 ( Si/ Ni)F M(Si/Ni)b时，(So/No)FM与(Si/Ni)FM呈线性关系，且mf越大，输出信噪比的改善越明显。(Si/Ni)FM(

49、Si/Ni)b时，(So/No)FM将随(Si/Ni)FM的下降而急剧下降。且mf越大，(So/No)FM下降得越快，甚至比DSB或SSB更差。 非相干解调的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系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理http:/通信与信息工程学院http:/通信与信息工程学院 综合前面的分析，各种模拟调制方式的性能如表 所示。表中的So/No是在相同的解调器输入信号功率Si、相同噪声功率谱密度n0、相同基带信号带宽fm的条件下，其中AM为100%调制，调制信号为单音正弦。1. 性能比较性能比较 WBFM抗噪声性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪声性能次之，AM抗噪声性能最差。NBFM和AM的性能接近。 各种模拟调制系统的性能比较模拟调制系统线性调制原理线性调制系统的抗噪声性能非线性调制原理调频信号的解调调频系统的抗噪声性能性能比较-重邮通信原理重邮通信原理htt