模拟信号的调制与解调课件.ppt

1、成都理工大学“数字通信原理”4.1概述概述4.2 模拟信号的线性调制模拟信号的线性调制 4.3 模拟信号的非线性调制模拟信号的非线性调制 4.4 模拟调制方式的性能比较模拟调制方式的性能比较 第4章模拟信号的调制与解调成都理工大学“数字通信原理”3.2 模拟信号的线性调制 3.2.1 3.2.1 常规双边带调制（常规双边带调制（AMAM）AM调制器模型下图所示。 AM调制器模型 x(t)A0cosctsAM(t)h(t)()(21)()()(cos)(coscos)(cos)()(cccc0AMcc0cc0AMXXAsttxtAttAttxAts成都理工大学“数字通信原理”AM信号的波形和频谱

2、(a) 调制信号； (b) 叠加直流的调制信号； (c) 载波信号； (d) 已调波信号 Ox(t)tX()Om m(a)A0 x(t)A0Ot(b)mmOA0 x(t)信号频谱2A0X3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”AM信号的波形和频谱(a) 调制信号； (b) 叠加直流的调制信号； (c) 载波信号； (d) 已调波信号 cosct1O1(c)余弦信号频谱ccOOsAM(t)tt ccSAM() cc2m2mUSBLSBA0cA0cLSBUSBO(d )(21cX)(21cX3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”结论： （1） 调幅过程使原始频谱X

3、()搬移了c，且频谱中包含载频分量A0(+c)+(-c)和边带分量（1/2）X(+c)+ X(c)两部分。 （2）AM波的幅度谱|X()|是对称的。3.2 模拟信号的线性调制 （3）AM波占用的带宽BAM（Hz）应是基带消息信号带宽fm（fm=m/2）的两倍，即BAM=2fm。 （4） 要使已调波不失真，必须在时域和频域满足以下条件： 在时域范围内， 对于所有t，必须 0max| )(|Atx否则， 将会出现过调幅现象而产生包络失真。成都理工大学“数字通信原理”这就保证了A(t)=A0+x(t)总是正的。这时，调制后的载波相位不会改变，信息只包含在信号之中，已调波的包络和x(t)的形状完全相同

4、，用包络检波的方法很容易恢复出原始的调制信号。 在频域范围内， 载波频率应远大于x(t)的最高频谱分量，即mcff 若不满足此条件， 则会出现频谱交叠， 此时的包络形状一定会产生失真。 3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理” AM信号的平均功率是由载波功率和边带功率组成的，而只有边带功率才与调制信号有关。 载波功率在AM信号中占有大部分能量，即使在满调制(ma=1)条件下，两个边带上的有用信号仍然只占很小能量。因此，从功率上讲， AM信号功率利用率比较低。 3.2 模拟信号的线性调制 已调波的调制效率定义为边带功率与总平均功率之比， 即 对 于 调 制 信 号 为 单 频 余

5、 弦 信 号 的 情 况 ，x(t)=Amcos(mt+m)，x2(t) =A2m/2, 此时 2a2a2m202m2202AM22)()(mmAAAtxAtx“满调制”ma=1 时， 调制效率达到最大值, AM=1/3。 成都理工大学“数字通信原理”3.2.2 3.2.2 抑制载波双边带调幅抑制载波双边带调幅(DSB-SC)(DSB-SC)DSB信号的时域表示为 ttxtscDSBcos)()(当调制信号x(t)为确知信号时，DSB信号的频谱为2)(2)()(ccDSBXXs3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”DSB信号的波形和频谱(a) 调制信号； (b) 载波信号；

6、(c) 已调波信号 x(t)OtO mmX()cosctt11OO ccccsDSB(t)O反相点t ccOUSBLSBLSBUSBSDSB()(21cX)(21cX(a)(b)(c)3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”由于DSB频谱中没有载波分量，Pc=0。因此，信号的全部功率都包含在边带上， 即 2)(2SDSBtxPP这就使得调制效率达到，即DSB=1。 3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”3.2.33.2.3 单边带调幅单边带调幅(SSB) (SSB) 1. 1. 滤波法产生单边带信号滤波法产生单边带信号3.2 模拟信号的线性调制 产生SSB信号

7、的滤波和频谱特性（a） 边带滤波特性； (b) 频谱特性 成都理工大学“数字通信原理”用滤波法产生SSB信号的原理框图如下图所示。3.2 模拟信号的线性调制 滤波法产生SSB信号 HSSB()x(t)载波 c(t)sDSB(t)sSSB(t) 通常解决高频段滤波器的办法是采用多级调制滤波， 实现多级频率搬移。成都理工大学“数字通信原理”2. 2. 移相法产生单边带信号移相法产生单边带信号3.2 模拟信号的线性调制 单边带信号就可写成 ttxttxtsccSSBsin)( 21cos)(21)(式中， “”号表示上边带， “”号表示下边带。 单边带调制方式的优点是：节省载波发射功率， 同时频带利

8、用率也高，它所占用的频带宽度仅是双边带的一半， 和基带信号的频带宽度相同。 单边带信号的解调和双边带一样，不能采用简单的包络检波，因为它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以仍然需要采用相干解调。 成都理工大学“数字通信原理”3.2.4 3.2.4 残留边带调幅残留边带调幅(VSB)(VSB)当调制信号x(t)的频谱具有丰富的低频分量时，如电视和电报信号，已调信号频谱中的上、下边带就很难分离，这时用单边带就不能很好地解决问题。那么，残留边带就是解决这种问题一个折衷的办法，它是介于SSB和DSB之间的一种调制方法，既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB实现上的难题。 在VSB中，不是

9、对一个边带完全抑制，而是使它逐渐截止， 使其残留一小部分。图2 - 8 示出了调制信号、DSB、SSB及 VSB信号频谱结构比较特性。 3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”调制信号、DSB、SSB和VSB信号的频谱 X()22OSDSB() ccOSSSB()O cc ccSVSB()O(a)(b)(c)(d)3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理” VSB调制原理框图及滤波器特性(a) 残留边带调制器；(b) 残留边带滤波器(c) 残留边带滤波器的互补对称性 HVBS c HVBScHVSB()x(t)c(t)cosctsVSB(t)HVSB()UBSUB

10、Smm0 cc2m220HVBScHVBSc(c)(a)(b)3.2 模拟信号的线性调制 滤波法实现残留边带调制的残留边带滤波器的传输特性是HVSB() ，它的特点是c附近具有滚降特性，而且要求这段特性对于|c|上半幅度点呈现奇对称，即互补对称特性。 在边带范围内其他各处的传输特性应当是平坦的。 成都理工大学“数字通信原理”由于边带信号频谱具有偶对称性，因此，VSB中的互补对称性就意味着将HVSB()分别移动c和c就可以到如图 - (c)所示的HVSB(+c)和HVSB(c)，将两者叠加，即 CHH)()(cVSBcVSB|m 式中，m是调制信号的最高频率。 3.2 模拟信号的线性调制 成都理

11、工大学“数字通信原理”3.2.5 3.2.5 模拟线性调制的一般模型模拟线性调制的一般模型1. 1. 模拟线性调制信号产生的一般模型模拟线性调制信号产生的一般模型模拟线性调制的一般模型 h(t)x(t)sc(t)cosct3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”设调制信号x(t)的频谱为X()，冲激响应h(t)的滤波器特性为H()，则其输出已调信号的时域和频域表示式为 )()()(21)()(cos)()(ccccHXXSthttxts式中, c为载波角频率， )()(thH。 可得到另一种形式的时域表示式， 即 ttsttstsQccIcsin)(cos)()(3.2 模拟信

12、号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”式中， tththtxthtstththtxthtscQQQcIIIsin)()(),()()(cos)()(),()()(式中第一项是载波为cosct的双边带调制信号，与参考载波同相，称为同相分量，第二项是以sinct为载波的双边带调制，与参考载波cosct正交，称为正交分量。sI(t)和sQ(t)分别称为同相分量幅度和正交分量幅度。 3.2模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”相应的频域表示式为 )()(2j)()(21)(cQcQcIcIcSSSSS 于是，模拟线性调制的模型可换成另一种形式，即模拟线性调制相移法的一般模型。这个模型适用

13、于所有线性调制。 3.2 模拟信号的线性调制 HQ()2s(t)cosctHI()sI(t)sQ(t)x(t) 模拟线性调制相移法的一般模型成都理工大学“数字通信原理” 2. 2. 模拟线性调制相干解调的一般模型模拟线性调制相干解调的一般模型解调的原理与调制的原理是类似的，均可用乘法器予以实现。为了不失真地恢复出原始信号，要求相干解调的本地载波和发送载波必须相干或者同步，即要求本地载波和接收信号的载波同频和同相。 3.2模拟信号的线性调制 模拟线性调制相干解调的一般模型 LPFsc(t)cd(t)cosctsd(t)sp(t)成都理工大学“数字通信原理” 相干解调的输入信号应是调制器的输出信号

14、， 这时相干解调的输入信号为 ttsttstscQcIcsin)(cos)()(与同频同相的本地载波相乘后， 得 ttsttststtstspcQcIIcc2sin)(212cos)(212)(cos)()(经低通滤波器（LPF）后， )(2)()(Idtxtsts3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”3.2.6 3.2.6 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能 1. 1. 分析模型分析模型在实际系统中，噪声对系统的影响是在所难免的。最常见的噪声有加性噪声，加性噪声通常指接收到的已调信号叠加上一个干扰，而加性噪声中的起伏噪声对已调信号造成连续的影响，因此，通信系统

15、把信道加性噪声的这种起伏噪声作为研究对象。 3.2 模拟信号的线性调制 图 2 - 13 解调器抗噪声性能的分析模型 带 通滤波器解调器sc(t)n(t)si(t)ni(t)so(t)no(t)成都理工大学“数字通信原理”xc(t)为已调信号，n(t)为信道叠加的高斯白噪声，经过带通滤波器后到达解调器输入端的有用信号为si(t)，噪声为ni(t)，解调器输出的有用信号为so(t)，噪声为no(t)。带通滤波器带宽远小于中心频率c时，可视带通滤波器为窄带滤波器，平稳高斯白噪声通过窄带滤波器后，可得到平稳高斯窄带噪声。于是ni(t)即为窄带高斯噪声， 其表示式为 ttnttntncQcIisin)

16、(cos)()(或者 )(cos)()(citttVtn3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”其中 )()()(2Q2ItntntV)()(arctan)(ItntntQV(t)的一维概率密度为瑞利分布，(t)的一维概率密度函数是平均分布。ni(t)、nI(t)和nQ(t)的均值均为零，但平均功率不为零且具有相同值，即i2Q2I2)()()(Ntntntni3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”式中，Ni为输入噪声功率。若白噪声的双边功率谱密度为n0/2, 带通滤波器是高度为1、带宽为B的理想矩形函数，则解调器的输入噪声功率为 BnN0i这里的带宽B通常取已

17、调信号的频带宽度，目的是使已调信号能无失真地进入解调器，同时又最大限度地抑制噪声。 3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”模拟通信系统的可靠性指标就是系统的输出信噪比，其定义为 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ooNS当然，也有对应的输入信噪比， 其定义为 率解调器输入噪声的平均平均功率解调器输入有用信号的iiNS3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”为了便于衡量同类调制系统采用不同解调器时输入信噪比的影响，还可用输出信噪比和输入信噪比的比值G来度量解调器的抗噪声信能， 比值G称为调制制度增益， 定义为 iioo/NSNSG 显然，调制制度

18、增益越大，表明解调器的抗噪声性能越好。 3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”2. DSB2. DSB调制系统的性能调制系统的性能DSB调制系统中的解调器是相干解调器，由乘法器和低通滤波器组成。3.2 模拟信号的线性调制 于是调制制度增益为 2/iiooDSBNSNSG上式说明，DSB调制系统的调制制度增益为2，DSB调制使系统信噪比改善了一倍。 成都理工大学“数字通信原理” 3.SSB3.SSB调制系统的性能调制系统的性能 在SSB相干解调中，与DSB相比较，所不同的是SSB解调器之前的带通滤波器的带宽是DSB带宽的一半，即B=fm。3.2 模拟信号的线性调制 SSB的调制

19、制度增益为 1/iiooSSBNSNSG这里GSSB=1并不说明DSB抗噪声性能好于SSB，因为两者的输出信噪比是在不同的输入信号功率情况下得到的。如果我们在相同的输入信号功率、相同输入噪声功率谱密度、相同基带信号宽带fm条件下，可以发现它们的输出信噪比是相等的。由此我们可以说，DSB和SSB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。 成都理工大学“数字通信原理” 4. AM 4. AM调制系统的性能调制系统的性能 AM信号可采用相干解调和包络检波两种方式。相干解调时AM调制系统的性能分析与前面几个的分析方法相同。这里，仅就常用的简单的包络检波解调性能作一分析。设包络

20、检波器的输入信号为 ttxAtsc0icos)()(且假设x(t)均值为零，A0|x(t)|max。3.1 模拟信号的线性调制 图 2-14 AM包络检波抗噪声性能分析模型带 通滤波器包 络检波器s(t)n(t)si(t)ni(t)so(t)no(t)成都理工大学“数字通信原理” 包络检波的作用就是输出A(t)中的有用信号。实际上，检波器输出的有用信号与噪声混合在一起， 无法完全分开，因此， 计算输出信噪比十分困难。这里，考虑两种特殊情况。 3.2 模拟信号的线性调制 1) 大信噪比情况大信噪比指的是输入信号幅度远大于噪声幅度。调制制度增益为 )()(2/2202iiooAMtxAtxNSNS

21、G 上式表明，AM信号的调制制度增益GAM随A0的减小而增大。由于A0 |x(t)|max，所以GAM总是小于，可见包络检波器对输入信噪比没有改善，而是恶化了。 对于100%调制，x(t)为单频正弦信号，GAM最大值为。 成都理工大学“数字通信原理”2) 小信噪比情况小信噪比指的是输入信号幅度远小于噪声幅度。 3.2 模拟信号的线性调制 在小信噪比情况下， 信号不能通过包络检波器恢复出来。 小信噪比输入情况下，包络检波器的输出信噪比基本上与输入信噪比的平方成正比，即 1ii2iiAMooNSNSNS因此, 小信噪比输入情况下，包络检波器不能正常解调。 存在一个临界值， 当输入信噪比大于此临界值

22、时包络检波器能正常地工作， 而小于此临界值时，不能正常工作， 这个临界状态的输入信噪比叫做门限值。 成都理工大学“数字通信原理”门限值的意义表示，当Si/Ni降到此值以下时，So/No恶化的速度比Si/Ni迅速得多。包络检波器存在门限值这一现象叫做门限效应。门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的，因此，所有非相干解调都存在着门限效应。门限效应在输入噪声功率接近载波功率时开始明显。在小信噪比输入情况下，包络检波器的性能较相干解调器差，所以在噪声条件恶劣下常采用相干解调。 3.2 模拟信号的线性调制 成都理工大学“数字通信原理”角度调制频谱的非线性搬移，非线性调制 3.2.1 基本概念基本概

23、念 角度调制信号的一般表示式为 )(cos)(cttAtsm 式中，A是载波的恒定幅度，ct+(t)是信号的瞬时相位(t),而(t)称为相对于载波相位ct的瞬时相位偏移。而瞬时相位的导数d ct+(t) /dt就是瞬时频率，瞬时相位偏移的导数d(t)/dt就称为相对于载频c的瞬时频偏。 3.3 模拟信号的非线性调制成都理工大学“数字通信原理”所谓相位调制，就是指瞬时相位偏移随调制信号相位调制，就是指瞬时相位偏移随调制信号m(tm(t) )作线作线性变化性变化，相应的已调信号称为调制信号，当起始相位为零时， 其时域表示式为 tmKtAtsd)(cos)(fcFM式中，Kp为常数，称为相移常数。

24、所谓频率调制，就是指瞬时频率偏移随调制信号频率调制，就是指瞬时频率偏移随调制信号x x( (t t) )作线作线性变化性变化，相应的已调信号称为调频信号，调频信号的域表示式为 )(cos)(ctmKtAtspPM成都理工大学“数字通信原理”式中，Kf为常数，称为频偏常数，因为 )(d)(dftmKtt所以 d )()(ftmKt可知，如果将调制信号先微分，然后进行调频， 则可得到调相信号，这种方法称为间接调相法，如图所示，同样，也可用相位调制器来产生调频信号，这时调制信号必须先积分然后送入相位调制器，这种方法称为间接调频法， 如图所示。 成都理工大学“数字通信原理”调相法 成都理工大学“数字通

25、信原理”调频法 成都理工大学“数字通信原理”3.3.2 窄带调频窄带调频(NBFM)(NBFM)通常认为调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30， 即 6d)(ftmK称为窄带调频。HmAMNBFMfBBB22成都理工大学“数字通信原理”3.3.3宽带调频宽带调频(WBFM)(WBFM)单频调制时： mmmfmfffKAm 调频波的频谱包含无穷多个分量，从理论上讲，它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，因此只要适当选取n值，使得边频分量减小到可以忽略的程度，调频信号的带宽可近似认为是有限频谱。 成都理工大学“数字通信原理”当mf时，取边频数n=mf，这时n

26、mf以上的边频幅度Jn（mf)均小于0.1，相应产生的功率均在总功率以下，可以忽略不计。这时调频波的带宽为 )(2) 1(2mmfFMfffmB上式说明，调频信号的带宽取决于最大频偏f和调制信号的频率fm。当mf时, BFM2f，这就是大指数宽带调频的情况， 带宽由最大频偏所决定。 成都理工大学“数字通信原理”在在FMFM中，当中，当f恒定时，恒定时，BFM基本不变基本不变，系统可充分利用给定的传输信道带宽；在PM中，当恒定时，调制信号频率增加，BPM也增加，不能充分利用信道带宽。因此， 当调制信号m(t)包含许多频率分量时，采用FM比较有利，所以， FM比PM应用更广泛。 成都理工大学“数字

27、通信原理” 3.3.4 调频信号的产生与解调调频信号的产生与解调1. 1. 调频信号的产生调频信号的产生 产生调频信号的方法通常有两种：直接法和间接法。 直接法就是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。直接法产生调频信号的原理请读者参阅有关高频电子线路书籍。直接法的主要优点是可以得到较大的频偏，主要缺点是频率稳定度不高， 因而需要附加稳频措施。 间接法是先对调制信号积分后再对载波进行相位调制， 从而产生窄带调频(NBFM)信号，然后，利用倍频器把窄带调频(NBFM)信号变换成宽带调频(WBFM)信号。 成都理工大学“数字通信原理”间接调频框图 成都理工大学“数字通信原理

28、”由NBFM向WBFM的变换只需用N倍频器即可实现。 其目的是提高调频指数mf，经N次倍频后可以使调频信号的载频和调频指数增为N倍。 间接法的优点是频率稳定度好， 缺点是需要多次倍频和混频， 因而电路较为复杂。 成都理工大学“数字通信原理”NBFM信号的产生 成都理工大学“数字通信原理”2. 2. 调频信号的解调调频信号的解调 1） 非相干解调由于调频信号的特点是瞬时频率正比于调制信号的幅度， 因此， 调频信号的解调就是要产生一个与输入调频波的频率成线性关系的输出电压，完成这个频率电压转换关系的器件就是频率解调器，它可以是斜率鉴频器、 锁相环鉴频器、 频率负反馈解调器等。 图3-28给出了理想

29、鉴频特性和鉴频器的方框图。 理想鉴频器可看成是带微分器的包络检波器， 微分器输出为 tmKtxKAtsd)(sin)()(fcfcd成都理工大学“数字通信原理” 理想鉴频器特性及其组成框图(a) 理想鉴频特性； (b) 鉴频器的方框图 成都理工大学“数字通信原理”这是一个幅度、频率均被调制的调幅调频信号，用包络检波取出其幅度信号，并滤去直流成分，鉴频器的输出so(t)与调制信号m(t)成正比例关系。 )()(fdotmKKts式中，Kd为鉴频器灵敏度。鉴频器中的微分器实际是一个调频到调幅的转换器，调制信号是用包络检测法得到的，它的缺点是对于信道中噪声和其他原因引起的幅度起伏有反应，因而在使用中

30、常在微分器之前加一个限幅器和带通滤波器。 成都理工大学“数字通信原理”）相干解调在NBFM中，NBFM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相干解调法进行解调。如果是NBFM信号解调，取掉图中微分器即可。 图 2-30 NBFM信号的相干解调 成都理工大学“数字通信原理”因为NBFM信号为 ttxKAtAtscfcNBFMsind)(cos)( 相乘器的相干载波 ttccsin)(相乘器的输出为 )2cos1 (d)(22sin2)(cfcptmKAtAtst成都理工大学“数字通信原理”经低通滤波器后，得 df( )( )d2tAs tKx经微分器后， 输出信号为 )(2

31、)(fotxKAts可见相干解调器的输出正比于调制信号x(t)。 成都理工大学“数字通信原理”3.3.5 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能1. 1. 非相干解调的抗噪声性能非相干解调的抗噪声性能不论是窄带调制还是宽带调制都可采用非相干解调，非相干解调在实际应用中也非常广泛。 3.3 模拟信号的非线性调制 调频非相干解调抗噪声性能分析模型 sFM(t)带通n(t)si(t)鉴频ni(t)低通so(t)解调器no(t)限幅成都理工大学“数字通信原理”解调器输入信噪比的方法： 设输入调频信号为 txKtAtsd)(cos)(fcFM输入信号功率为 22iAS 输入噪声功率为 FM0iBnN

32、理想带通滤波器的带宽与调频信号的带宽BFM相同。 3.3 模拟信号的非线性调制 成都理工大学“数字通信原理”输入信噪比输入信噪比为 FM02ii2BnANS输出信噪比输出信噪比的计算可分两种情况，即大信噪比情况和小信噪比情况， 因为非相干解调不满足叠加性，无法分别计算出输出信号功率和噪声功率。 3.3 模拟信号的非线性调制 成都理工大学“数字通信原理”） 大信噪比情况3.3 模拟信号的非线性调制 3m0222f2oo8)(3fntxKANS当输入信号x(t)为单一频率余弦波，且振幅Am=1时(x(t)=cosmt)，可以得到输出信噪比 3m022oo43fnfANS成都理工大学“数字通信原理”

33、而 上 式 可 以 用Si/Ni来 表 示 ， 且 考 虑mf=f/fm,BFM=2(mf+1)fm=2(f+fm)可得解调器制度增益 ) 1(3/f2fiiooFMmmNSNSG当FM是mf1的宽带调频时 3fFM3mG可见，大信噪比时宽带调频系统的制度增益是很高的，它与调制指数的立方成正比。由带宽公式BFM可知，mf越大，GFM越大， 但系统所需的带宽也越宽。这表明调频系统抗噪声性能的改善是以增加传输带宽而换来的。 3.3 模拟信号的非线性调制 成都理工大学“数字通信原理” ） 小信噪比情况小信噪比情况调频信号的非相干解调和AM信号的非相干解调一样，存在着门限效应。3.3 模拟信号的非线性

34、调制 图 2-23 调频信号的门限值(a) 门限值附近的输出信噪比与输入信噪比的关系曲线图；(b) 门限值与mf的关系曲线图 dB / FMooNS50403020100510152025dB / FMiiNSdB / ii门限NS161284124816mf(a)(b)mf20成都理工大学“数字通信原理”3.3 模拟信号的非线性调制 (1) 曲线中存在着明显的门限值。当输入信噪比在门限值以上时，输出信噪比与输入信噪比成线性关系，在门限值以下时，输出信噪比急剧恶化。 (2) 门限值与调频指数mf有关。不同的调频指数，门限值不同， mf大的门限值高， mf小的门限值低。但门限值的变化范围不大，一

35、般在811dB范围内。门限值与mf的关系曲线如图3-23(b）所示。 成都理工大学“数字通信原理” 2. 2. 相干解调的抗噪声性能相干解调的抗噪声性能 相干解调仅用于窄带调频信号之中。图 3-24 窄带调频相干解调模型 带通SNBFM(t)相干解调ni(t)si(t) ni(t)sinctsi(t) no(t)3.3 模拟信号的非线性调制 窄带调频的制度增益为 2m222fiiooNBFM2)(3/ftxKNSNSG单频调制时 3NBFMG成都理工大学“数字通信原理” 结论： 与高调制指数的宽带调频相比较，GNBFM很低，但与有相同带宽的调幅相比较，GNBFM很高。最重要的是，窄带调频信号可

36、采用相干解调来恢复信号， 性能较好， 不存在门限效应。 3.3 模拟信号的非线性调制 成都理工大学“数字通信原理”表 3-1 模拟调制方式的性能比较 3.4 模拟调制方式的性能比较 成都理工大学“数字通信原理”表 2-1 模拟调制方式的性能比较 3.4 模拟调制方式的性能比较 成都理工大学“数字通信原理” 总的来讲，WBFM的抗噪声性能最好，SSB、DSB、VSB的抗噪声性能次之，AM抗噪声性能最差。 NBFM和AM的抗噪声性能接近。FM信号的调频指数mf越大，抗噪声性能越好，但所占用的频带就越宽，门限电平也就越高。 SSB信号的带宽最窄，抗噪声性能也较好，频带利用率最高，在短波无线电通信及频

37、分多路复用中应用较广。 3.4 模拟调制方式的性能比较 成都理工大学“数字通信原理”l AM信号呈现抗噪声性能最差，但它的电路实现是最简单的，因而用于通信质量要求不高的场合，主要用在中波和短波的调幅广播中。 l DSB信号的优点是功率利用率高，但带宽与AM相同，接收要求同频解调，设备较复杂，可用于点对点的专用通信中。 l VSB调制部分抑制了发送边带，频带利用率较高，对包含有低频和直流分量的基带信号特别适合，因此，在商用电视广播、 数传、 传真等系统中得到应用。 3.4 模拟调制方式的性能比较 成都理工大学“数字通信原理”l WBFM的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换， 因而WBFM广泛应用于长距离高质量的通信系统中， 如空间卫星通信、调频立体声广播、超短波电台等。 WBFM的缺点是频带利用率低，存在门限效应。l NBFM对微波中继具有吸引力， 因为FM波的幅度恒定不变，对非线性器件不甚敏感， 给FM带来了抗快衰落能力，同时，利用自动增益控制和带通限幅还可以消除快衰落造成的幅度变化效应。在接收信号比较弱，干扰较大的情况下，可采用NBFM, 通常小型通信机常采用窄带调频技术。 3.4 模拟调制方式的性能比较