5.4调频系统的抗噪声性能
第 05 章 模拟调制系统.
5.1 幅度调制 (线性调制) 的原理 SSB
三、单边带调幅 (SSB)
1. SSB 调制：
• 滤波法 • 相移法
m(t) sDSB(t) 单边带 滤波器 sSSB(t)
coswct
频域表示及滤波法
• 功率： • 带宽：BSSB = fH
Sm(w) -wc
通信原理 第 5 章 模拟调制系统
通信原理 第 5 章 模拟调制系统
Page #12 Copyright © 2011 DyNE All rights reserved
5.1 幅度调制 (线性调制) 的原理 DSB
2. DSB 解调 DSB 相干解调：
• c(t)：同频同相的本地载波 coswct • sp(t) = sDSB(t)⋅c(t) = m(t)cos2wct
通信原理 第 5 章 模拟调制系统
Page #19
Copyright © 2011 DyNE All rights reserved
希尔伯特变换 (Hilbert Transform)
希尔伯特变换是一个时域变换， 在信号处理等领域有重要意义和实用价值
m(t) hh(t)
^ m(t)
^ M(w) Hh(w) M(w)
Page #3
数字信号 数字调制 ( 7, 8 章) ASK, FSK, PSK 等 脉冲数字调制 ( 9 章) PCM, DM, DPCM 等
Copyright © 2011 DyNE All rights reserved
通信原理 第 5 章 模拟调制系统
5.0 引言
模拟调制系统：
线性调制：幅度调制，Amplitude Modulation
Page #16
27484通信原理与系统大纲
课程代号：27484 课程名称：通信原理与系统编写学校：南京理工大学编写老师：芮义斌审核老师：谢仁宏Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点《通信原理与系统》课程是江苏省高等教育自学考试电子工程专业的必修课，是为培养自学应考者了解和掌握现代通信系统的基本理论和方法而设置的一门重要的专业基础理论课。
现今是高度信息化时代，信息和通信已成为现代社会的“命脉”。
本课程以现代通信系统为背景，主要讨论如何有效而可靠地传输信息。
本课程不针对特定的某种通信系统，而是从一般通信系统的模型入手，讨论通信系统的组成、工作原理和性能分析；以有效性和可靠性为线索，以模拟通信系统为基础，重点讨论数字通信系统，具体包括数字基带传输系统、数字带通传输系统、数字信号的最佳接收、信源编码、差错控制编码及同步原理。
二、课程目标通过本课程的学习，使自学应考者掌握并理解通信的含义和通信系统的组成；掌握模拟通信调制的原理和系统分析方法；掌握并理解数字基带系统、带通系统及最佳接收系统中的传输技术；掌握信源编码、差错控制编码及同步技术；能够运用所学的原理和方法对简单的通信系统进行分析和设计。
三、与相关课程的联系与区别本课程以《模拟电子线路》、《信号与系统》、《随机过程》等课程为先修课，为后续进一步拓展通信理论和通信技术奠定基础。
四、课程的重点和难点本课程的重点包括模拟调制系统、数字基带系统和数字带通系统的调制解调原理及性能分析等知识点；次重点包括数字信号的最佳接收、模拟信号的数字化及差错控制编码等知识点。
本课程的难点主要是模拟通信系统和数字通信系统的性能分析。
Ⅱ考核目标本大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。
四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。
各能力层次的含义是：识记（Ⅰ）：要求考生能够识别和记忆本课程中有关通信、通信系统的相关概念、定义、原理框图、信号表达式、信号波形、重要结论等，并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。
5.4调频系统的抗噪声性能
频指数为5时FM信号的带宽和发射功率。
解：(1)AM调制时
BAM 2 fm 2 8 16(MHz)
GAM
2 3
So
40
1010
104
No
Si 1 So 15000
N i GAM No
Si 15000Ni 15000 noB 1.2 103 W
No Ni
3 2
mF2M
BFM fm
3mF2M (mFM 1) 3mF3M BFM 2(1 mFM ) fm
5.4.3 小信噪比时的门限效应 小信噪比情况下，解调器输出信噪比急剧恶化， 称为门限效应。
5.4.4 预加重和去加重
加有预加重和去加重的调频系统
预加重和去加重电路
5-16 设一宽带FM系统，载波振幅100V，频率为 100MHz，调制信号m(t)的频带限制在5kHz，
m2 (t ) =5000V2，Kf=500πrad/(s∙V)，最大频偏
∆f=75kHz，并设信道噪声功率谱密度是均匀的， 其单边谱密度Pn(f)=10-3W/Hz，试求： (1)接收机输入端理想带通滤波器的传输特性H(ω)；
(2)解调器输入端的信噪功率比；
(3)解调器输出端的信噪功率比；
(4)若m(t)以AM调制方法传输，并以包络检波器进 行解调，试比较在输出信噪比和所需带宽方面与 FM系统有何不同。
2、频分复用实例 调幅广播 . 常规调幅
中波载波：535-1605kHz 短波载波：3.9-18MHz fH=4.5kHz BAM=2fH=9kHz
∆B=9kHz
535 640 828 3.9
1605 f/kHz f/MHz
通信原理简答题答案2（个人整理）
通信原理简答题答案2（个⼈整理）第⼀章绪论1-2何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。
模拟信号：电信号的参量取值连续。
两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。
1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利⽤数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。
优点：抗⼲扰能⼒强，⽆噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进⾏处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。
缺点：⼀般需要较⼤的传输带宽；系统设备较复杂。
1-4 数字通信系统的⼀般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提⾼信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。
信道编码/译码：增强数字信号的抗⼲扰能⼒。
加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。
数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到⾼频处，形成适合在信道中传输的带通信号。
同步：使收发两端的信号在时间上保持步调⼀致。
1-5 按调制⽅式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。
1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。
1-7 按传输信号的复⽤⽅式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CDM。
1-8 单⼯、半双⼯及全双⼯通信⽅式是按什么标准分类的？解释他们的⼯作⽅式。
答：按照消息传递的⽅向与时间关系分类。
单⼯通信：消息只能单向传输。
半双⼯：通信双⽅都能收发消息，但不能同时进⾏收和发的⼯作⽅式。
全双⼯通信：通信双⽅可以同时收发消息。
1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信⽅式？他们的适⽤场合及特点？答：分为并⾏传输和串⾏传输⽅式。
并⾏传输⼀般⽤于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。
串⾏传输使⽤与远距离数据的传输。
1-10 通信系统的主要性能指标是什么？—答：有效性和可靠性。
1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：有效性：传输速率，频带利⽤率。
5.4 调频系统的抗噪声性能
器
检波
鉴频器
压
fo
输入频率
(1)大信噪比条件下，包络检波可以近似分离出信号与噪声。 （a） (2)小信噪声比条件下，无法分离出信号与噪声，且有明显的门 限效应
2
5.4.1 输入信噪比
5.4.1 输入信噪比
设输入调频信号为 sFM (t ) A cos[ct K f m( )d ]
5.4.2 大信噪比时的解调增益
no= 5×10-15 W/Hz SO/NO=40dB
发射机
信道衰减
α=60 dB
解调器
n0 B AM 16 10 5 10
6
15
8.0 10 70.97dbW
8
G AM GFM
n0 BFM 96 106 5 1015 4.8 10 7 63.19dBW
第五章 模拟调制系统
5.0 基本概念
5.1 幅度调制的原理
5.2 线性调制系统的抗噪性能 5.3 非线性调制的原理 5.4 调频系统的抗噪性能 5.5 各种模拟系统的比较 5.6 频分复用（FDM）
1
5.4 调频系统的抗噪声性能
抑制调频信号带 重点讨论FM非相干解调时的抗噪声性能 宽以外的噪声 分析模型
So m 2 (t ) No n0 B
若设AM信号为100%调制。且m(t)为单频余弦波信号，则m(t)的 平均功率为 m 2 (t ) A2 / 2 2
So A / 2 No n0 B
B为AM信号的带宽，它是基带信号带宽的两倍，B = 2fm 将两者相比，得到
So A2 / 2 N o 2n0 f m
So / N o FM So / N o AM
通信原理(陈启兴版)第4章课后习题答案
第四章模拟调制4.1学习指导4.1.1要点模拟调制的要点主要包括幅度调制、频率调制和相位调制的工作原理。
1.幅度调制幅度调制是用调制信号去控制载波信号的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。
在时域上，已调信号的振幅随基带信号的规律成正比变化；在频谱结构上，它的频谱是基带信号频谱在频域内的简单平移。
由于这种平移是线性的，因此，振幅调制通常又被称为线性调制。
但是，这里的“线性”并不是已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。
事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。
幅度调制包括标准调幅（简称调幅）、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。
如果调制信号m(t)的直流分量为0，则将其与一个直流量A0相叠加后，再与载波信号相乘，就得到了调幅信号，其时域表达式为stAmttAtmttAM()0()cosc0cosc()cosc(4-1)如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则调幅信号的频谱为1S()πA()()M()M()(4-2)AM0cccc2调幅信号的频谱包括载波份量和上下两个边带。
上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。
由波形可以看出，当满足条件|m(t)|A0(4-3)时，其包络与调制信号波形相同，因此可以用包络检波法很容易恢复出原始调制信号。
否则，出现“过调幅”现象。
这时用包络检波将发生失真，可以采用其他的解调方法，如同步检波。
调幅信号的一个重要参数是调幅度m，其定义为m A m(t)Am(t)0max0minAm(t)Am(t)0max0min(4-4)AM信号带宽B AM是基带信号最高频率分量f H的两倍。
AM信号可以采用相干解调方法实现解调。
当调幅度不大于1时，也可以采用非相干解调方法，即包络检波，实现解调。
双边带信号的时域表达式为stmttDSB()()cosc(4-5)其中，调制信号m(t)中没有直流分量。
如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，双边带信号的频谱为1S()M()M()(4-6)DSBcc2与AM信号相比，双边带信号中不含载波分量，全部功率都用于传输用用信号，调制效率达到100%。
调频系统的抗噪声性能
sFM(t)
带通
限幅 nsii((tt)) 鉴频
低通
so(t) no(t)
n(t)
解调器
5.4.1 输入信噪比
sFM (t) Acos[ct kFM m( )d ]
Si
A2 2
Ni noBFM
Si A2 N i 2no BFM
5.4.2 大信噪比时的解调增益 设ni=0，解调输出信号为
中波载波：535-1605kHz 短波载波：3.9-18MHz fH=4.5kHz BAM=2fH=9kHz
∆B=9kHz
535 640 828 3.9
1605 f/kHz f/MHz
18
5-19 有60路模拟话音信号采用频分复用方式传输。 已知每路话音信号频率范围为0~4kHz(已含防护频 带)，副载波采用SSB调制，主载波采用FM调制， 调制指数mf=2。(1)试计算副载波调制合成信号带 宽；(2)试求信道传输信号带宽。 解：(1)SSB调制，副载波调制合成信号带宽为
t
sm (t) Acos[ ct K f m( )d ]
输入信号功率为
Si
A2 2
1002 2
5000(W)
输入噪声功率为
Ni Pn( f ) B 103 160103 160W Si 5000 31.2 Ni 160
(3)
So No
解： (1)由
mf
f fm
有
mf
75 15, 5
B 2(f fm ) 2(m f 1) fm
2 (15 1) 5 160(kHz)
理想带通滤波器的传输特性为
(成都大学)通信原理期末习题与部分答案
1. 调制信道对信号的干扰分为 乘性干扰 和 加性干扰 两种。
2. 根据乘性干扰对信道的影响，可把调制信道分为 恒参信道 和 随参信道 两大类。
3. 随参信道中的多经传播对信号传输的影响有：产生瑞利型衰落、引起频率弥散 、造成频率选择性衰落 。
4. 常见的随机噪声可分为 单频噪声 、 脉冲噪声 和 起伏噪声 三类。
5. 数字基带信号()t S的功率谱密度()ωS P 可能包括两部分即 连续谱 和 离散谱 。
6. 二进制数字调制系统有三种基本信号，分别为 振幅键控 、 频率键控 和 相位键控 。
7. 模拟信号是利用 抽样 、 量化 和 编码 来实现其数字传输的。
8. 模拟信号数字传输系统的主要功能模块是 模数转换器 、 数字传输系统 和 数模转换器 。
9.在数字通信中，同步分为 载波同步 、 位同步 、 群同步 和 网同步 。
10. 通信系统按调制方式可分 连续波调制系统 和 脉冲调制系统 ；按信号特征可分为 模拟通信系统 和 数字通信系统 。
11. 若系统功率传输函数为()ωH，则系统输出功率谱密度()()ωξOP 与输入功率谱密度()()ωξIP 关系为()()ωξOP ＝ ()()ωξIP ｜H （W ）｜212. 随参信道的传输媒质的三个特点分别为 对信号的耗衰随时间而变、传输的时延随时间而变、多径传播 。
13. 二进制振幅键控信号的产生方法有两种，分别为 模拟幅度调制法 和 键控法 。
14. 衡量通信系统的质量指标主要有 有效性 和 可靠性 ，具体对数字通信系统而言，前者常用 码率 来衡量，后者常用 误码率 来衡量。
15. 在数字通信中，产生误码的因素有两个：一是由传输特性不良引起的 码间串扰 ，二是传输中叠加的 加性噪声 。
16. 根据香农公式，理想解调器的输入信噪比i iN S 和带宽c B 与输出信噪比o o N S 和带宽s B 之间满足c B lb(1+ i i N S ) = s B lb(1+ o o N S ) 。
通信原理第5章 模拟调制系统
sd ( t )
sd(t)就是解调输出，即
1 sI (t ) 2
1 sd ( t ) sI (t ) m ( t ) 2
包络检波
适用条件：AM信号，且要求|m(t)|max A0 ， 包络检波器结构：
通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。例如，
性能分析
1 S AM (w ) A0 [ (w + wc ) + (w - wc )] + [ M (w + wc ) + M (w - wc )] 2
若m(t)为随机信号，则用功率谱描述。
m(t)
（3）调制器模型
A0
sm(t)
cos wct
5.1.1 调幅（AM）
• （4）信号的波形图
则可滤除上边带,保留下边带。
5.1.3 单边带调制（SSB）
（2）若单边带滤波器具有理想高通特 性，则可滤除下边带，保留上边带。
上边带
-f0
HH(f)特性
S(f) 下边带 0 (a) 滤波前信号频谱 S(f) f0
上边带
f
1, w wc H (w ) HUSB (w ) 0, w wc
设输入信号是
sAM (t ) [ A0 + m(t )]cos wct
f H 1/ RC fc
选择RC满足如下关系
式中fH － 调制信号的最高频率 在大信号检波时（一般大于0.5 V），二极管处于受控的开关状态，检波器 的输出为 sd (t ) A0 + m(t ) 隔去直流后即可得到原信号m(t)。
m2 ( t )
1
第5章模拟调制系统ppt课件
t
状完全一样，因此用包络检波 A 0 m ( t )
的方法就很容易从已调信号中
O
恢复出原始调制信号；
cos ct
t
O
如果调制信号
m(t) max
A0，
t
就会出现“过调幅”现象，这 s A M ( t )
时用包络检波将会发生失真，
O
需要采用其他的解调方法。
t
s(5t).1T li 幅m T1度TT调/2/2s(制t)d(t线性cos调2c制t )1原co理2s2ct
5.1 幅度调制(线性调制)原理
幅度调制 是 用 调制信号 去控制 高频载波 的 幅 度 ，使之 随 调制信号 作线性 变化的过程 。幅度调制 器 的一般模型 如图所示 ：
m(t )
×
h(t )
sm (t )
c(t ) Acos(ct 0 )
图 5-0 幅度调制器的一般模型
图中，m(t) 是 基带信号，h(t) 是 滤波器 的 冲激响应 ；
A0 m(t )
O
cosc t
O
sAM (t )
H
载频
A0
O H
SAM ( )
载频
A0
1
t
c
2 O
下边带
c
t
上边带
O
t
BAM 2fH
图5-2 AM 信号的 波形 和 频谱
5.1 幅度调制(线性调制)原理
通过调制信号的波形可以
看出，如果
m(t) max
A0
，则AM
m (t)
O
பைடு நூலகம்
波的包络与调制信号 m(t)的形
S m ()1 2[M (c)M (c)]
现代通信原理与技术思考题答案【张辉、曹丽娜】
《现代通信原理与技术》简答题第一章1－1、什么是数字信号和模拟信号，两者的区别是什么？凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），则称为模拟信号。
凡信号参量只可能取有限个值，则称为数字信号。
区别：在于信号参量的取值。
1－2、何谓数字通信？简述数字通信系统的主要优缺点。
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。
优点：①抗干扰能力强，且噪声不积累。
②差错可控。
③易于与各种数字终端接口。
④易于集成化。
⑤易于加密处理。
缺点：占用频带宽，需要同步。
1－3、画出数字通信系统的一般模型，简述各小方框的主要功能。
数字通信系统的一般模型如下图（1）信源编码与译码：数据压缩（减少码元数目和降低码元速率），减小传输带宽，提高通信的有效性。
模/数转换，当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字传输。
（2）信道编码与译码：通过加入监督码元（纠错/检错）提高通信的可靠性。
（3）加密与解密：通过加密保证所传信息的安全性。
（4）数字调制与解调：把数字基带信号转换成适合信道传输的频带信号。
1－4、在数字通信系统中，其可靠性和有效性指的是什么？各有哪些重要指标？有效性——传输速率（传码率、传信率，频带利用率）可靠性——差错率（误码率、误信率）1－5、按信号的流向和时间分类，通信方式有哪些？单工、半双工、全双工。
1－6、何谓码元速率和信息速率？他们之间的关系如何？码元速率（R B）：单位时间内传输码元的数目。
信息速率（R b）：单位时间内传递的平均信息量或比特数。
R b=R B·H(b/s)【信息速率=码元速率×平均信息量】第三章3－1、什么是狭义信道，什么是广义信道？狭义信道：仅是指信号的传输媒质；广义信道：如果信道不仅是传输媒质而且包括通信系统中的一些转换装置。
信道的组成框图：3－2、在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？调制信道：调制器的输出端到解调器的输入端所包含的发转换装置、媒质和收转换装置三部分。
调频信号解调及抗噪声性能分析
调频信号的解调及抗噪声性能分析1 需求分析应用MATLAB语言编写基本的通信系统的应用程序，进行模拟调制系统，数字基带信号的传输系统的建模、设计与仿真。
所有的仿真用MATLAB程序实现，系统经过的信道都假设为高斯白噪声信道，并用程序画出调制信号，载波，已调信号、解调信号的波形。
2 概要设计通信的目的是传输信息。
通信系统的作用就是将信息从信息源发送到一个或多个目的地。
对于任何一个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成<如图1所示）。
图1 通信系统一般模型信息源<简称信源）的作用是把各种信息转换成原始信号。
根据消息的种类不同信源分为模拟信源和数字信源。
发送设备的作用产生适合传输的信号，即使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗噪声的能力，并且具有足够的功率满足原距离传输的需求。
信息源和发送设备统称为发送端。
发送端将信息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。
通常基带信号不宜直接在信道中传输。
因此，在通信系统的发送端需将基带信号的频谱搬移<调制）到适合信道传输的频率范围内进行传输。
这就是调制的过程。
信号通过信道传输后，具有将信号放大和反变换功能的接收端将已调制的信号搬移<解调）到原来的频率范围，这就是解调的过程。
信号在信道中传输的过程总会受到噪声的干扰，通信系统中没有传输信号时也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。
由于这样的噪声是叠加在信号上的，所以有时将其称为加性噪声。
噪声对于信号的传输是有害的，它能使模拟信号失真。
在本仿真的过程中我们假设信道为高斯白噪声信道。
调制在通信系统中具有十分重要的作用。
一方面，通过调制可以把基带信号的频谱搬移到所希望的位置上去，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号。
另一方面，通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。
具体地讲，不同的调制方式产生的已调信号的带宽不同，因此调制影响传输带宽的利用率。
调幅波波形.ppt
5.1 幅度调制/线性调制的原理
cos 2 f0t 设载波为 c(t) Acos 0t A
(t) 调制信号为 m 已调信号为 s(t)
调制 信号 m(t) S’(t) H(f) 已调 信号 s(t)
Acosw0t 线性调制器的原理模型
s' (t) m(t) Acos0t m(t) M( f ) m(t) Acos0t S' ( f ) A S' ( f ) [M( f f0 ] M[ f f 0 ] 2
调制的目的：
– 第一，通过调制可以把基带调制信号的频谱搬移到 载波频率附近，这就将基带信号变换为带通信号。 选择不同的载波频率，就可以将信号的频谱搬移到 希望的频段上，这样的频谱搬移或者是为了适应信 道传输的要求，或者是为了将多个信号合并起来用 做多路传输。 – 第二，通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗 干扰能力。 – 第三，调制不仅影响抗干扰能力，还和传输效率有 关。具体地说就是不同调制方式产生的已调信号的 带宽不同，因此影响传输带宽的利用率。
10年之后，也就是1856年，凯尔文 (Kelven)用微分方程解决了这个问题， 他阐明了这实际上是一个频率特性的问 题。频率较低的成分可以通过信道，而 频率高的成分则被衰减掉了。从此,人们 开始认识到，信道具有一定的频率特性， 并不是信号中所有的频率成分都能通过 信道进行传输，而且这时人们也将注意 力转移到了怎样才能有效地在信道中传 输信号而不导致出现频率失真，同时也 提出问题，就是怎样才能节约信道,这就 导致了调制技术的出现。
二、调制的分类 调制器模型如图所示。
调制信号 m(t)
调制器
c(t)
已调信号 s(t)
其中： m(t)：源信号，通常用于调制载波c(t)的幅度、 频率、相位，也称为调制信号； c(t)：载波信号； s (t)：已调信号，可能是调幅信号，也可能是 调频信号等。
调频系统的抗噪声性能《通信原理》
调频系统的抗噪声性能1．输入端性能分析输入调频信号（FM）为进行非相干解调。
（1）输入信号功率（2）输入噪声功率N i＝n0B FM式中，B FM为调频信号的带宽，即带通滤波器（BPF）的带宽。
（3）输入信噪比2．大信噪比时输出端性能分析（1）输出信号功率（2）输出噪声功率（3）输出信噪比当时，得到输出信噪比为（4）制度增益当时，得到制度增益为在宽带调频时，制度增益为当m f＞＞1时，制度增益近似为则加大调制指数m f时，可使调频系统的抗噪声性能迅速改善。
（5）调频系统与调幅系统的比较①输出信噪比在大信噪比情况下，调频系统与调幅系统的输出信噪比关系为若系统接收端的输入A和n0相同，则宽带调频系统解调器的输出信噪比是调幅系统的倍。
调频方式是以带宽换取信噪比的。
②带宽WBFM信号的传输带宽B FM与AM信号的传输带宽B AM之间的一般关系为当m f＞＞1时，上式近似为B FM≈m f B AM3．小信噪比时的门限效应（1）门限效应的定义门限效应是当S i/N i低于一定数值时，解调器的输出信噪比S o/N o急剧恶化的现象。
（2）门限效应的参量门限值：出现门限效应时所对应的输入信噪比值，记为(S i／N i)b。
（3）门限效应的原理①原理图调频解调器的输出信噪比与输入信噪比的关系曲线如图5-25所示。
图5-25 输出信噪比与输入信噪比的关系曲线②图形分析a．门限值与调制指数m f有关，m f越大，门限值越高。
b．在门限值以上时，(S o／N o)FM与(S i／N i)FM呈线性关系，m f越大，输出信噪比的改善越明显。
c．在门限值以下时，(S o／N o)FM随(S i／N i)FM的下降而急剧下降，m f越大，输出信噪比下降越快。
4．预加重和去加重（1）加重的原因针对鉴频器输出噪声呈抛物线形状的特点，采用加重技术来改善调频解调器的输出信噪比。
（2）加重的设计思想预加重和去加重的设计思想是保持输出信号不变，有效降低输出噪声，以达到提高输出信噪比的目的。
5.5调频系统的抗噪声性能
5.1 幅度调制（线性调制）的原理 5.2 线性调制系统的抗噪声性能 5.3 非线性调制（角调制）的原理 5.5 调频系统的抗噪声性能 5.5 各种模拟调制系统的性能比较
返回主目录
第 5章 模拟调制系统
调制的实质是频谱搬移，其作用和目的是：
1. 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）；
0
H
SAM( )
A0
A0
1
2
t
－ c
0
c
图 5 - 3 AM信号的波形和频谱
PAM
s
2 AM
(t
)
A0 m(t)2 cos2 wct
A02 cos2 wct m2 (t) cos2 wct 2 A0m(t) cos2 wct
假定 m(t) 0
则
PAM
2. 实现信道的多路复用，提高信道利用率； 3. 减少干扰，提高系统抗干扰能力； 4. 实现传输带宽与信噪比之间的互换。
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
m(t)
×
h(t)
sm(t)
cos ct
图 5 – 1 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
sm (t) m(t) cosct h(t)
(5.1 - 10)
H h ( ) 是一个宽带相移网络，幅度不变，所有 的频率分量均相移 。
2
1 2
m(t)
Hh()
1 2
m(t)
1 2
m(t)
cosct
cosct
-+
2
-+ sSSB(t)
模拟通信中调频系统的抗噪声性能分析资料
模拟通信中调频系统的抗噪声性能分析作者姓名：指导老师:摘要：在通信系统中调制扮演着不可或缺的作用，通过调制可以把基带信号频率搬移到合适的频率上，从而达到提高发射效率的作用，也可以通过调制把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，提高信道利用率。
还有扩展信号带宽提高抗干扰能力等。
本文主要通过对模拟通信中正弦波的频率调制（即频率调制FM）过程进行分析，并通过计算在大信噪比下的解调器制度增益然后与调幅系统的作比较来分析调频系统的抗噪声性能（因为相干解调只适用于窄带调频所以暂不分析）。
还有小信噪比下的门限效应以及通过预加重和去加重技术来提高调频系统的抗噪声性能。
最后运用MATLAB软件对模拟通信中调频系统进行仿真设计，并分析和总结仿真结果。
关键字：模拟通信；调频系统; 解调器；门限效应；制度增益；仿真设计。
引言进入21世纪以来，随着国民经济的飞速提升，中国通信行业也得到了快速发展，对通信的技术要求也逐渐提高。
从模拟通信到数字通信，从无线电广播到卫星，光纤通信等等。
而频率调制在通信发展的进程上都占据着重要的作用，比如FM广泛应用于高保真音乐广播，电视伴音信号的传输，卫星通信和蜂窝电话系统。
频率调制（FM）在电子音乐合成技术中，是最有效的合成技术之一，还有有线频率在多领域应用。
研究模拟通信中调频系统的抗噪声性能能够从理论上认识调频系统的噪声来源和如何改善系统的抗噪声性能。
第一章：调频系统的简介1.1 模拟通信和调频系统的概述在实际的通信中，由于通信业务的多样性，消息的来源也是多种多样的，但基本可以分为两大类：连续的和离散的。
连续的消息如话音，声波振动的幅度也是随时间连续变化的。
若把它转换为随时间连续变化的电压信号，信号幅度也是时间连续函数。
这样的信号称作模拟信号，传输模拟信号的通信就称作模拟通信。
调频定义：幅度不变，载波信号的频率随调试信号幅度变化位变化的调制方式叫着调频。
就是载频的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定范围内变化，其幅值则是一个常数。
抗噪声性能分析
话，总可以通过放大器解决掉）。
由于 s (t ) 可以写成
{ } { } s (t ) = Re ⎡⎣a (t ) + ( ) jb t ⎤⎦ e j(2π fct+ϕ) = Re ( ) s t e j(2π fct+ϕ)
其中 s (t ) 是复包络，可见相干解调器实际等价于取复包络的实部。同样我们也容易看到包
∫ s (t ) = cos ⎡⎢⎣2π fct + 2π K f
t m (τ
−∞
) dτ
⎤ ⎥⎦
，功率为
PR
=
1 2
。解调器输入端的噪声功率为
2(β +1) N0W
，β
= ∆f W
是调频指数。输入信噪比为
⎛ ⎜⎝
S N
⎞ ⎟⎠i
=
2(β
PR
+1) N0W
3/5
Lecture Notes for 04116~04118
⎜⎝
S N
⎞ ⎟⎠o
=
3PM
K
2 f
2NoW 3
=
3PR
∆fmax
P 2 Mn
NoW 3
= 3β 2PMn
PR N0W
六 FM 在小信噪比时的门限效应
以上的推导是在“大信噪比”这个条件下得到的。在大信噪比范围内，输出信噪比随着
输入信噪比线性下降。如果输入信噪比降低 3dB 倍，输出信噪比也下降 3dB。但当输入信
络、相位、频率与复包络的关系。
二 DSB 相干解调性能分析
BPF 带宽为 B = 2W ，解调器输入信噪比为
解调器输入信号是
⎛ ⎜⎝
S N
⎞ ⎟⎠i
3.5 调频系统抗噪声性能加重技术
3.5.4 调频系统中的加重技术
f(t)
Hp(f)
预加重
调频通 信系统
Hd(f)
去加重
f(t)
– 接入去加重网络，使输出噪声进一步受到衰减---信号会 产生频率失真
– 为补偿去加重网络产生的频率失真而接入预加重网络， 其传递函数：Hp (f)=1/Hd (f)
– 经验证明，预加重、去加重网络能提高信噪比约5~ 6dB
f(t)
8
3.5.4 调频系统中的加重技术
⚫ “预加重”原理
➢ 在调制器前加入一个预加重网络Hp(f) ，人为地提升调制信号的高频
分量，以抵消“去加重”网络的影响。显然，为了使传输信号不失
真，应该有
Hp(f ) =
这是保证输出信号不变的必要条件。
1 Hd (
f
)
m(t) Hp (t)
FM 调制器
信道
FM 解调器
第三章 模拟调制系统
3.5 调频系统抗噪声性能
3.5.4 调频系统中的加重技术
3.5.4 调频系统中的加重技术
调频通 信系统
• 鉴频器输出噪声功率谱随 f 呈抛物线形状增大。但在调频广播中所传送的语音 和音乐信号的能量却主要分布在低频端，且其功率谱密度随频率的增高而下降。
• 在调制频率高频端的信号谱密度最小，而噪声谱密度却是最大，致使高频端的 输出信噪比明显下降，这对解调信号质量会带来很大的影响。
Hd (t ) mo (t)
– 性能
⚫ 由于采用预加重/去加重系统的输出信号功率与没有采
用预加重/去加重系统的功率相同，所以调频解调器的
输出信噪比的改善程度可用加重前的输出噪声功率与加
重后的输出噪声功率的比值确定，即
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
sFM ( t ) A cos(c t mFM sin m t )
mFM kFM
m
max
m
f max 代入信噪比表达式 fm
So 3 2 A / 2 m FM No 2 no f m
调制制度增益
2
GFM
So / N o 3 2 BFM mFM Si / N i 2 fm
输出噪声
d ( t ) kd dns ( t ) nd ( t ) kd dt A dt
输出噪声功率谱密度.
2 kd kd 2 2 Pd ( f ) H ( f ) Pi ( f ) ( 2 ) f no A A BFM Pi(f) f no 2 2 2
B60 60 4 240(kHz )
(2)FB调制，调频波总带宽为
B 2( m f 1) f m
2 ( 2 1) 240 1440(kHz )
5-18 已知调制信号是8MHz的单频余弦信号，且设 信道噪声单边功率谱密度no=5×10-15W/Hz，信道 损耗a为60dB。若要求输出信噪比为40dB，试求： (1)100%调制时AM信号的带宽和发射功率；(2)调 频指数为5时FM信号的带宽和发射功率。 解：(1)AM调制时
3m
2 FM
( mFM 1) 3m
3 FM
BFM 2(1 mFM ) f m
5.4.3 小信噪比时的门限效应 小信噪比情况下，解调器输出信噪比急剧恶化，
称为门限效应。
5.4.4 预加重和去加重
加有预加重和去加重的调频系统
预加重和去加重电路
5-16 设一宽带FM系统，载波振幅100V，频率为 100MHz，调制信号m(t)的频带限制在5kHz，
SSB最好，VSB与SSB接近，DSB、AM、 NBFM次之，WBFM最差。
3. 各种模拟调制方式的特点与应用
5.6 频分复用
一、复用的概念 1、复用的定义 若干路独立信号在同一信道传送。 2、复用的方式 复用方式 (1)频分复用 频分复用(FDM) 时分复用(TDM)
f0
1234 n
fn
f
在同一时间传输n路频率不同的信号。
10
6
S发 Si 10 1200 W
6
(2)FM调制时
2 (5 1) 8 10 BFM 2( m f 1) f m
2 f
6
96(MHz)
GFM 3m ( m f 1 ) 3 25 6 450
So 4 10 No
Si 1 So N i GFM N o 10.67 W
m ( t ) =5000V2，Kf=500πrad/(s∙V)，最大频偏
2
∆f=75kHz，并设信道噪声功率谱密度是均匀的， 其单边谱密度Pn(f)=10-3W/Hz，试求：
(1)接收机输入端理想带通滤波器的传输特性H(ω)；
(2)解调器输入端的信噪功率比；
(3)解调器输出端的信噪功率比； (4)若m(t)以AM调制方法传输，并以包络检波器进 行解调，试比较在输出信噪比和所需带宽方面与 FM系统有何不同。
其中K为常数
(2)设解调器输入端的信号为
sm ( t ) A cos[ c t K f m ( )d ]
t
输入信号功率为
A 100 Si 5000( W ) 2 2
输入噪声功率为
2
2
N i Pn ( f ) B 10 160 10 160 W
BAM 2 f m 2 8 16(MHz) 40 2 So 4 10 G AM 10 10 3 No Si 1 So 15000 N i G AM N o
3
Si 15000 N i 15000 no B 1.2 10 W
S发 10 Si
60 10
535 640 828
BAM=2fH=9kHz
∆B=9kHz
1605 18
f/kHz f/MHz
3.9
5-19 有60路模拟话音信号采用频分复用方式传输。 已知每路话音信号频率范围为0~4kHz(已含防护频 带)，副载波采用SSB调制，主载波采用FM调制， 调制指数mf=2。(1)试计算副载波调制合成信号带 宽；(2)试求信道传输信号带宽。 解：(1)SSB调制，副载波调制合成信号带宽为
A( t ) cos[c t Байду номын сангаас ( t )]
式中，包络
A( t ) [ A nc ( t )] n ( t )
2 2 s
相位偏移
ns ( t ) ( t ) arctan A nc ( t ) ns ( t ) ns ( t ) A nc ( t ) arctan A A A ns ( t )
f0
1234 n
fn
f f
复用 去复用
从频分复用信号接收第3路信号 (2)时分复用 在同一频带内传输n路时序不同的信号。
t0
1234 n
tn
t
t
从时分复用信号接收第3路信号
二、频分复用
1、频分复用原理
2、频分复用实例 调幅广播 . 常规调幅
中波载波：535-1605kHz
短波载波：3.9-18MHz fH=4.5kHz
3
3
Si 5000 31.2 N i 160
So 3 A K m ( t ) ( 3) 2 3 No 8 no f m 2 2 3 100 (500 ) 5000 37500 2 3 3 8 10 (5 10 )
(4)若以振幅调制方法传输m(t)，则所需带宽为
2
2 f
2
BAM 2 f m 10(kHz ) BFM 160(kHz )
2
包络检波器的输出信噪比为
5000 So m (t ) 500 ( ) 3 3 10 10 10 No Ni
可见，频率调制系统与振幅调制系统相比，是通 过增加信号带宽来提高输出信噪比的。
5.5 各种模拟调制系统的比较 一、各种模拟调制方式总结（见表5-1） 二、各种模拟调制方式性能比较 1.抗噪性能： WBFM最好，DSB、SSB、VSB次之， AM最差。NBFM与AM接近。 2.频带利用率：
5.4 调频系统的抗噪声性能
sFM(t) n(t) 5.4.1 输入信噪比
带通
限幅
si(t) ni(t)
鉴频
低通
so(t) no(t)
解调器
sFM ( t ) A cos[c t kFM m( )d ]
A Si 2
2
N i no BFM
Si A N i 2no BFM
2
-BFM/2
0
f BFM/2
鉴频前 Pd(f) f
-BFM/2
0
BFM/2
鉴频后
输出噪声功率
fm
4 k no 2 f df N o Pd ( f )df f m A fm 2 2 3 8 kd no f m 2 3A 2 2 输出信噪比 So 3 A2 k FM m (t ) 2 3 No 8 no f m 设 m( t ) cos m t
解：
75 f 有 mf 15, (1)由 m f 5 fm B 2( f f m ) 2( m f 1) f m
2 (15 1) 5 160(kHz )
理想带通滤波器的传输特性为
K 99.92MHz f 100.08MHz H ( ) 0 其它
5.4.2 大信噪比时的解调增益
设ni=0，解调输出信号为
so ( t ) kd kFM m( t )
So s ( t ) ( kd kFM ) m ( t )
2 o 2 2
设m(t)=0，解调器输入为
A cos c t ni ( t ) A cos c t nc ( t ) cos c t ns ( t ) sin c t [ A nc ( t )]cos c t ns ( t ) sin c t
N i no B
S发 6 a 10 Si
S发
a N i So
G FM No