第2章-模拟通信技术解析课件.ppt

1、v了解调制的功能与分类了解调制的功能与分类v掌握掌握AMAM、DSBDSB、SSBSSB、和、和VSBVSB的基本原理（信号的基本原理（信号表达式、频谱及带宽、调制表达式、频谱及带宽、调制/ /解调方式）解调方式）v熟悉熟悉FMFM的基本原理（信号表达式、带宽）、的基本原理（信号表达式、带宽）、FMFM信号的解调；信号的解调；v了解调制通信系统的抗噪声性能；了解调制通信系统的抗噪声性能；本章学习要求本章学习要求第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 第第2章章 模拟通信技术模拟通信技术2.1 模拟通信系统概述模拟通信系统概述2.2 模拟基带信号传输模拟基带信号传输2.3 线性调制线性调制2.

2、4 非线性调制（角调制）非线性调制（角调制）2.5 各种模拟通信系统的比较各种模拟通信系统的比较第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 本章学习要求本章学习要求n了解调制的功能与分类了解调制的功能与分类n掌握掌握AM、DSB、SSB、和、和VSB的基本原理的基本原理（信号表达式、频谱及带宽、调制（信号表达式、频谱及带宽、调制/解调方式）解调方式）n熟悉熟悉FM的基本原理（信号表达式、带宽）、的基本原理（信号表达式、带宽）、FM信号的解调信号的解调n了解调制通信系统的抗噪声性能了解调制通信系统的抗噪声性能第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 信源信源输入输入变换器变换器发送发送设备设备信道

3、信道接收接收设备设备输出输出变换器变换器输输出出噪声与干扰噪声与干扰模拟通信系统的基本模型（点对点通信）模拟通信系统的基本模型（点对点通信） 电电声声声声电电第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术2.1 2.1 模拟通信系统概述模拟通信系统概述2.1.1 2.1.1 模拟通信系统的构成模拟通信系统的构成第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 信源信源输入输入变换器变换器发送发送设备设备信道信道接收接收设备设备输出输出变换器变换器输输出出已调信号已调信号(高频信号高频信号)噪声与干扰噪声与干扰基带信号基带信号 (低频信号低频信号)调制调制解调解调基带信号基带信号电电声声声声电电A、有线通信：

4、利用导线传送信息的系统。 B、无线通信：利用自由空间传送信息的系统。 C、光纤通信：利用光导纤维传送信息的系统。模拟通信系统的基本模型（点对点通信）模拟通信系统的基本模型（点对点通信） 第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.1.2 调制的意义与分类调制的意义与分类对消息信号进行对消息信号进行频谱搬移频谱搬移，使之适合信道传输的要求；，使之适合信道传输的要求； 把基带信号调制到较高的频率把基带信号调制到较高的频率(一般调制到几百一般调制到几百kHz到几到几百百MHz甚至更高的频率甚至更高的频率)，使天线容易辐射；，使天线容易辐射；便于频率分配：便于频率分配：为使无线电台发出的信号互不干扰

5、，每为使无线电台发出的信号互不干扰，每个发射台都被分配给不同的频率；个发射台都被分配给不同的频率；有利于实现信道有利于实现信道多路复用多路复用，提高系统的传输有效性；，提高系统的传输有效性；可以减小噪声和干扰的影响，提高系统的传输可靠性。可以减小噪声和干扰的影响，提高系统的传输可靠性。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.1.2 调制的意义与分类调制的意义与分类l调制的实质是频谱变换调制的实质是频谱变换 把携带消息的基带信号的频谱搬移（变换）把携带消息的基带信号的频谱搬移（变换）到较高的频率范围。到较高的频率范围。l已调信号应具有两个基本特性：已调信号应具有两个基本特性：一是仍然携带有

6、消息一是仍然携带有消息二是适合于信道传输二是适合于信道传输l调制分类：调制分类：根据调制信号、载波信号及调制器功能的不同，根据调制信号、载波信号及调制器功能的不同，分类方式不同。分类方式不同。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 u根据调制信号分类根据调制信号分类 模拟调制：模拟调制：调制信号是模拟信号的调制；调制信号是模拟信号的调制；数字调制：数字调制：调制信号是数字信号的调制。调制信号是数字信号的调制。u根据载波分类根据载波分类 连续载波调制：连续载波调制：以正弦信号作载波的调制；以正弦信号作载波的调制；脉冲载波调制：脉冲载波调制：以脉冲序列作载波的调制。以脉冲序列作载波的调制。载波信

7、号是时间间隔均匀的矩形脉冲。载波信号是时间间隔均匀的矩形脉冲。 第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 u根据调制器的功能分类根据调制器的功能分类 幅度调制：幅度调制：调幅调幅(AM)(AM)、脉冲振幅调制脉冲振幅调制(PAM)(PAM)和和振幅键控振幅键控(ASK)(ASK)等等。频率调制：频率调制：调频调频(FM)(FM)、脉冲频率调制脉冲频率调制(PFM)(PFM)和和频率键控频率键控(FSK)(FSK)等。等。相位调制：相位调制：调相调相(PM)(PM)、脉冲位置调制脉冲位置调制(PPM)(PPM)、相位键控相位键控(PSK)(PSK)等。等。 第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技

8、术 u根据调制前后信号的频谱结构关系分类根据调制前后信号的频谱结构关系分类 线性调制：线性调制：输出已调信号的频谱和调制信号输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间呈线性关系，如的频谱之间呈线性关系，如(AM)(AM)、双边带调、双边带调制制(DSB)(DSB)、单边带调制、单边带调制(SSB)(SSB)等。等。非线性调制：非线性调制：输出已调信号的频谱和调制信输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间没有线性对应关系，即已调信号的频谱之间没有线性对应关系，即已调信号的频谱中含有与调制信号频谱无线性对应号的频谱中含有与调制信号频谱无线性对应关系的频谱成分，如关系的频谱成分，如FMFM、PMPM、FS

9、KFSK等。等。 第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.2 2.2 模拟基带信号传输模拟基带信号传输 由输入转换器直接产生的低频率电信号，如音由输入转换器直接产生的低频率电信号，如音频信号等称为频信号等称为基带信号基带信号。 基带信号可以直接通过架空明线、电缆等有线基带信号可以直接通过架空明线、电缆等有线信道传输，这种模拟基带信号不经过调制而直接进信道传输，这种模拟基带信号不经过调制而直接进行传输的通信方式称为行传输的通信方式称为模拟基带信号传输模拟基带信号传输，其对应，其对应的通信系统叫做模模拟的通信系统叫做模模拟基带通信系统基带通信系统。什么是什么是基带信号？基带信号？第第2 2章

10、章 模拟通信技术模拟通信技术 图图2.2 2.2 模拟基带信号传输系统模拟基带信号传输系统图图2.3 2.3 具有压扩器的基带信号传输系统具有压扩器的基带信号传输系统第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 图图2.4 线性调制的一般模型线性调制的一般模型调制调制在发送端把基带信号的频谱搬移到给定信道通带内在发送端把基带信号的频谱搬移到给定信道通带内的过程称为调制。的过程称为调制。线性调制线性调制若输出已调信号的频谱和调制信号的频谱呈若输出已调信号的频谱和调制信号的频谱呈线线性搬移关系性搬移关系的调制称为线性调制。的调制称为线性调制。 2.3 2.3 线性调制线性调制第第2 2章章 模拟通信技

11、术模拟通信技术 从模型上可知，已调信号一般可表示为：从模型上可知，已调信号一般可表示为：式中：式中：c c表示载波表示载波C C( (t t) )的角频率的角频率 A A( (t t) )为为瞬时振幅瞬时振幅。线性调制分为：线性调制分为：双边带调制双边带调制(DSB)(DSB)、振幅调制（、振幅调制（AMAM）、单边带调制）、单边带调制(SSB)(SSB)和残留边带调制和残留边带调制(VSB)(VSB) 这些不同的线性调制都有各自的特点和相应的这些不同的线性调制都有各自的特点和相应的应用场合。应用场合。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.3.1 2.3.1 双边带调制（双边带调制（D

12、SBDSB）(1)(1)工作原理工作原理 在 图在 图 2 . 42 . 4 中 ， 把 基 带 信 号中 ， 把 基 带 信 号 m m ( ( t t ) ) 乘 以 载 波乘 以 载 波C C( (t t)=)=A Ac ccoscosc ct t就可以实现就可以实现双边带调制双边带调制DSBDSB。已调信号已调信号S SDSBDSB（t t）为：）为：( )( )cosDSBCcStA m tt （2.2)图图2.4第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 式中，式中，A A(t t)= =A Ac cm m( (t t) )，它与，它与m m( (t t) )呈线性关系，呈线性关系，

13、c c= =2fc c。若若m m( (t t) )的角频率为的角频率为=2f，则（，则（2.2）式所对应的频）式所对应的频谱关系为：谱关系为： 从从图图2.52.5（b b）中可以直接看出双边带信号的带宽，它中可以直接看出双边带信号的带宽，它是基带信号上限频率是基带信号上限频率fm m的的2 2倍，即倍，即DSBDSB信号的带宽为：信号的带宽为：( )2()()DSBCccSfAM ffM ff （2.3)2DSBmBf （2.4)第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 图图2.5 2.5 双边带调制的波形及频谱双边带调制的波形及频谱第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 DSB信号中没

14、有载波成分，信号中没有载波成分，DSB信号的功率为：信号的功率为：uP Pm m为调制信号的平均功率为调制信号的平均功率u 不仅是边带功率，同时也是不仅是边带功率，同时也是DSBDSB调制系统的调调制系统的调制信号功率，其中制信号功率，其中 为平均载波功率；为平均载波功率；uDSBDSB信号的总功率就等于边带功率；信号的总功率就等于边带功率；uDSBDSB信号的调制效率可以达到信号的调制效率可以达到100100，即，即DSBDSB= 1= 1。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 （2）DSB信号的产生与解调信号的产生与解调DSBDSB信号的解调，一般采用同步解调，同步解调又称信号的解调，

15、一般采用同步解调，同步解调又称相干解调相干解调。它是通过。它是通过S SDSBDSB( (t t) )信号与信号与C C( (t t) )相乘，再通相乘，再通过低通滤波器来实现的。过低通滤波器来实现的。图图2.6 DSB2.6 DSB信号同步解调原理框图信号同步解调原理框图S(t)=SDSB(t)C(t)相干载波，与载波同频同相相干载波，与载波同频同相第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 C C( (t t) )coscosc ct t，经过乘法器后，可得，经过乘法器后，可得接收端所需要的接收端所需要的解调信号解调信号高频信号高频信号1( )cos()2cmS tt 第第2 2章章 模拟通

16、信技术模拟通信技术 【例【例】 同步检波电路中输入信号同步检波电路中输入信号us(t)是双边带调幅信号，已是双边带调幅信号，已知知us(t)=Usmcos(t)cos(ct)，低通滤波器具有理想特性，写出输低通滤波器具有理想特性，写出输出电压表示式。出电压表示式。?)(?)(oo tutu)cos()(tUtucrmr 第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 )2cos()cos(21)cos(212)2cos(1)cos()(cos)cos()()()(crmsmMrmsmMcrmsmMc2rmsmMrsMottUUAtUUAttUUAttUUAtutuAtu 解：解：解调输出电压解调输出

17、电压高频分量，被低通滤除。高频分量，被低通滤除。)cos()cos(21)(omrmsmMotUtUUAtu 同步检波电路对于同步检波电路对于DSB 、SSB和和AM调幅信号都可进行解调。调幅信号都可进行解调。但但AM调幅信号的解调通常采用包络检波电路更简便。调幅信号的解调通常采用包络检波电路更简便。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.3.2 2.3.2 振幅调制（振幅调制（AMAM）(1)(1)幅度调制的基本工作原理幅度调制的基本工作原理 振幅调制可看成是由一个大的载波成分和双边带信号相加得到。振幅调制信号的表达式为：Ac可看作未调载波的振幅可看作未调载波的振幅载波频率的初始相位可

18、认为是载波频率的初始相位可认为是0 0。0( )( )cosAMccStAm tAt （2.7）调制信号调制信号载波信号载波信号第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 图图2.7 2.7 振幅调制的波形及频谱振幅调制的波形及频谱第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 根据信号功率的定义，可以得到振幅调制（根据信号功率的定义，可以得到振幅调制（AMAM）信）信号的功率：号的功率：Pm调制信号的平均功率调制信号的平均功率 载波平均功率，不携带任何信息载波平均功率，不携带任何信息 为调制信号边带功率，边带功率携带信息。为调制信号边带功率，边带功率携带信息。mccAMPAAP2222mcPA222

19、2cA第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 注意：注意：调制效率调制效率AM既与调制信号的波形有关，同既与调制信号的波形有关，同时也与调制深度时也与调制深度m m有关，它们之间的关系式为有关，它们之间的关系式为: :当当m=1m=1时，正弦调制效率时，正弦调制效率AM1/31/3。AMmcPPA22AM已调信号总功率携带信息的边带功率调制效率第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 （2 2）振幅调制）振幅调制AMAM的解调的解调AMAM信号的解调方法主要有两种：信号的解调方法主要有两种：同步解调同步解调包络检波法包络检波法第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.3.3 2.3.3

20、单边带调制（单边带调制（SSBSSB）(1)(1)单边带调制的工作原理单边带调制的工作原理单边带调制可分为上边带调制和下边带调制两种。单边带调制可分为上边带调制和下边带调制两种。图图2.8 单边带调制信号的频谱单边带调制信号的频谱第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 (2)SSB(2)SSB信号的带宽和功率信号的带宽和功率（3 3）SSBSSB信号的产生与解调信号的产生与解调 产生SSB信号的方法比较多，常用的有滤波法和移相法。如图9、图10所示。* SSB信号的解调必须采用相干解调（同步解调）。其解调原理和系统构成与DSB的解调基本相同，但SSB信号解调输出信号的振幅要比DSB信号解调输

21、出信号的振幅降低一半。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 图图2.9 2.9 单边带调制模型单边带调制模型图图2.10 移相法产生移相法产生SSB信号信号第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.3.4 2.3.4 残留边带调制（残留边带调制（VSBVSB） 调制时，将基带信号和载波信号相乘后得到双调制时，将基带信号和载波信号相乘后得到双边带信号，关键是后面接的滤波器。边带信号，关键是后面接的滤波器。接特性为接特性为全通网络全通网络的带滤波器的带滤波器双边带信号输出；双边带信号输出；接截止频率为载频的接截止频率为载频的高通高通或或低通低通滤波器的单边带滤滤波器的单边带滤波器波器单边带

22、信号输出单边带信号输出。图图2.11 残留边带（上边带）调制的频谱残留边带（上边带）调制的频谱第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 VSBVSB它不象单边带那样对不传送的带进行完全抑制，而是使它逐渐截止，使需要被抑制的边带信号在已调信号中保留了一小部分，其频谱如图所示。 第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.3.5 2.3.5 线性调制通信系统的抗噪声性能线性调制通信系统的抗噪声性能（1 1）线性调制系统同步解调时的抗噪声性能分析）线性调制系统同步解调时的抗噪声性能分析各种线性调制系统的各种线性调制系统的调制制度增益调制制度增益。式中，式中， 为调制信号的平均功率为调制信号的平均功

23、率可见：可见：双边带调制制度增益为双边带调制制度增益为2 2，这说明，这说明DSBDSB信号解信号解调后输出信噪比调后输出信噪比S So o/N/No o增加增加1 1倍，即倍，即DSBDSB系统信噪比改系统信噪比改善了善了2 2倍。倍。 调幅波的功率2( )m t第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 图图2.12 2.12 有噪声影响的同步与非同步解调有噪声影响的同步与非同步解调第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 （2 2）线性调制系统非同步解调时的抗噪声性能分析）线性调制系统非同步解调时的抗噪声性能分析在输入在输入大信噪比大信噪比情况下，情况下，AMAM调制系统的调制制度增调制系

24、统的调制制度增益为：益为： 非同步解调都存在一个非同步解调都存在一个“门限效应门限效应”。即输入。即输入信噪比下降到某一值时，它的输出信噪比将随之急信噪比下降到某一值时，它的输出信噪比将随之急剧下降，这个值通常称为剧下降，这个值通常称为门限值门限值。 门限值的大小没有严格的定义，一般可认为门限值的大小没有严格的定义，一般可认为门门限值限值为为10 dB10 dB，在这个门限值以上工作时，检波器，在这个门限值以上工作时，检波器的输出信噪比为正常值，而在门限值以下工作时，的输出信噪比为正常值，而在门限值以下工作时，输出信噪比严重恶化，甚至使系统无法工作。输出信噪比严重恶化，甚至使系统无法工作。22

25、22()()m tGAm t第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.4.1 2.4.1 角调制的概念和分类角调制的概念和分类角调制角调制载波的相角受调制信号的控制而变化。载波的相角受调制信号的控制而变化。调相调相(PM)(PM)：相位调制时，载波的振幅不变，调制信相位调制时，载波的振幅不变，调制信号控制载波的相位，使已调信号的相位按调制信号号控制载波的相位，使已调信号的相位按调制信号的规律变换。的规律变换。瞬时相角瞬时相角(t)(t)等于未调载波的瞬时相角加上一个与等于未调载波的瞬时相角加上一个与调制信号调制信号m(t)m(t)成比例的时变相角，即：成比例的时变相角，即：c c为载波角频

26、率，为载波角频率，K Kp p为比例常数为比例常数 称为调相器的调制灵敏度称为调相器的调制灵敏度（radrad/V/V） 。 第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 调相波的时域表达式为：调相波的时域表达式为：调频调频(FM)(FM)：频率调制时，载波的振幅不变，调制信频率调制时，载波的振幅不变，调制信号控制载波的频率，使已调信号的频率按调制信号号控制载波的频率，使已调信号的频率按调制信号的规律变化，其瞬时角频率等于未调载波的角频率的规律变化，其瞬时角频率等于未调载波的角频率加上一个与加上一个与m(t)m(t)成比例的时变角频率，即：成比例的时变角频率，即：c c为未调载波角频率，为未调载波

27、角频率，k kf f为调制器的调频灵敏度（为调制器的调频灵敏度（Hz/VHz/V）。）。调频波的时域表达式为：调频波的时域表达式为：第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 （1 1）窄带调频和宽带调频）窄带调频和宽带调频1)窄带调频窄带调频(NBFM)2)宽带调频宽带调频(WBFM)( )0.56fkm t dt 或 ( )0.56fkm t dt 或 ( )cos( )FMccfStAtkm t dt根据公式根据公式第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 调角信号实际所占的有效频带宽度：调角信号实际所占的有效频带宽度： 通常取通常取BW = 2 (m + 1) F若若 m 1,则则 BW

28、 2 m F= 2 fm 称为宽带调角信号称为宽带调角信号 复杂信号调制时复杂信号调制时maxmaxmaxm1)( 2FFfBW 角度调制具有抗干扰能力强和设备利用率高等优点，角度调制具有抗干扰能力强和设备利用率高等优点，但调角信号的有效频谱带宽比调幅信号大得多。但调角信号的有效频谱带宽比调幅信号大得多。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 （2 2）调频信号的功率）调频信号的功率 载波频率远大于调制信号的频率时，调频波的载波频率远大于调制信号的频率时，调频波的疏密变化是缓慢的，所以在调制周期内，调频信号疏密变化是缓慢的，所以在调制周期内，调频信号的平均功率就等于未调制时的载波功率：的平均

29、功率就等于未调制时的载波功率：第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.4.2 FM2.4.2 FM波的产生和解调波的产生和解调（1 1）调频波的产生）调频波的产生 通常调频波产生有两种方式：通常调频波产生有两种方式：直接调频法直接调频法( (又称参数变值法又称参数变值法) ) 用调制信号直接控制振荡器振荡回路元件的参量，用调制信号直接控制振荡器振荡回路元件的参量，使振荡器的振荡频率受到控制，使它在载频的上、下按使振荡器的振荡频率受到控制，使它在载频的上、下按调制信号的规律变化。调制信号的规律变化。间接调频法间接调频法( (又称为阿姆斯特朗法又称为阿姆斯特朗法) ) 将调制信号积分，然后对

30、载波进行调相，从而获得将调制信号积分，然后对载波进行调相，从而获得调频信号。调频信号。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 主要性能指标：主要性能指标：中心频率及稳定度、最大频偏、非线形失真和中心频率及稳定度、最大频偏、非线形失真和调制灵敏度。调制灵敏度。中心频率中心频率：调频信号的载波频率调频信号的载波频率fc。保持中心频率高稳定度是。保持中心频率高稳定度是保证接收机正常接收所必需的。保证接收机正常接收所必需的。最大频偏最大频偏：正常调制电压作用下所能产生的最大频率偏移正常调制电压作用下所能产生的最大频率偏移fm调频信号的频率偏移与调制电压的关系称为调频信号的频率偏移与调制电压的关系称为

31、调制特调制特性性，实际调频电路中调制特性不可能呈线性，而会，实际调频电路中调制特性不可能呈线性，而会产生产生非线形失真。非线形失真。调制灵敏度调制灵敏度：调制电压变化单位数值所产生的频率偏移称为调调制电压变化单位数值所产生的频率偏移称为调制灵敏度即（调制特性曲线的斜率），调制灵敏度越高，单位制灵敏度即（调制特性曲线的斜率），调制灵敏度越高，单位调制电压所产生的频率偏移就越大。调制电压所产生的频率偏移就越大。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 直接调频法：直接调频法：是直接利用压控振荡器进行调频的方是直接利用压控振荡器进行调频的方法，利用变容管组成压控振荡器，使压控振荡器的法，利用变容管组

32、成压控振荡器，使压控振荡器的瞬时频率随调制信号的变化而呈线性变化。瞬时频率随调制信号的变化而呈线性变化。特点：特点：原理简单，频偏较大，但中心频率不易稳定。原理简单，频偏较大，但中心频率不易稳定。应用：应用：广泛使用在小型调频电台中。广泛使用在小型调频电台中。 图图2.13 直接调频法原理框图直接调频法原理框图第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 （1 1）变容二极管直接调频电路）变容二极管直接调频电路提供变容管提供变容管的反向偏压的反向偏压隔直电容隔直电容高频扼流圈，对高频开高频扼流圈，对高频开路、对调制信号短路路、对调制信号短路调制信号调制信号基本电路基本电路高频通路高频通路直流和调制

33、直流和调制信号通路信号通路变容管变容管结电容结电容振荡回路由电感振荡回路由电感L和和变容管结电容变容管结电容Cj组成组成第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 （2）晶体振荡器直接调频电路）晶体振荡器直接调频电路1C2CDTJqXCXqLqC0CCCn电路中晶体当等效电感元件用。电路中晶体当等效电感元件用。n工作频率在工作频率在 fq 和和 fp 之间。之间。qqqCLf210021CCCCLfqqqpn 两个谐振频率十分接近。两个谐振频率十分接近。qqppffff21n 频偏小，但中心频率稳定度高。频偏小，但中心频率稳定度高。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 C0是晶片的静态电容，

34、相当于平板电容，即由晶片作介是晶片的静态电容，相当于平板电容，即由晶片作介质，镀银电极和支架引线作极板构成。质，镀银电极和支架引线作极板构成。几十几几十几pF 。 Lq、Cq、rq为晶片振动时的等效动态电感、电容和摩擦为晶片振动时的等效动态电感、电容和摩擦损耗。损耗。 Lq很大，几十几百很大，几十几百mH； Cq很小，百分之几很小，百分之几pF； rq 为几几百欧。为几几百欧。石英谐振器石英谐振器Q值很高，值很高，且性能很稳且性能很稳定，因此有定，因此有很高的回路很高的回路标准性。标准性。（b）基频等效电路）基频等效电路 （c）含泛音频率的等效电路）含泛音频率的等效电路第第2 2章章 模拟通信

35、技术模拟通信技术 fs 串联谐振频率串联谐振频率fp 并联谐振频率并联谐振频率Sqq12fL C 21 q0q0qPCCCCLf 1 0qSCCf 串联谐振频率串联谐振频率并联谐振频率并联谐振频率通常通常0qCC 所以所以很很接接近近与与 psff 石英谐振器只在石英谐振器只在 之间的很窄频率范围内呈感性，之间的很窄频率范围内呈感性，且感抗曲线很陡，故当工作于该区域时，具有很强的稳频作用。且感抗曲线很陡，故当工作于该区域时，具有很强的稳频作用。一般不用电容区。一般不用电容区。 psff 和和第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 间接调频法：间接调频法：是先用调制信号产生一个是先用调制信号产

36、生一个窄带调频窄带调频信信号，然后将窄带调频信号通过倍频器得到号，然后将窄带调频信号通过倍频器得到宽带调频宽带调频信号。信号。特点：特点：调制不在振荡器中进行，易于保持中心频率的稳定，调制不在振荡器中进行，易于保持中心频率的稳定，但不易获得大的频偏。但不易获得大的频偏。图图2.14 间接调频法原理框图间接调频法原理框图第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 )sin(d)(0mtUktuktut u间接调频基本原理间接调频基本原理晶振晶振缓冲缓冲Umcos(ct)积分器积分器u (t)u(t)调相器调相器uo (t)设：设：调制信号调制信号u (t) =Umcos(t) )sin(cos)s

37、in(cos)(cos)(fcmmpcmpcmotmtUtUkktUtuktUtu 间接调频的间接调频的关键是调相关键是调相第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 调频信号的解调是要产生一个输出幅度与输入调频波调频信号的解调是要产生一个输出幅度与输入调频波的频率呈线性关系的信号。完成频率的频率呈线性关系的信号。完成频率/ /电压转换的电路称为电压转换的电路称为频率解调器。频率解调器。1) 1) 斜率鉴频解调斜率鉴频解调图图2.15 2.15 鉴频器原理框图鉴频器原理框图FMFM波经微分器之后变成了波经微分器之后变成了调频调幅波调频调幅波（2 2）调频波的解调）调频波的解调第第2 2章章 模拟

38、通信技术模拟通信技术 2) 2) 反馈解调反馈解调频率负反馈解调频率负反馈解调 图图2.16 频率负反馈解调器原理框图频率负反馈解调器原理框图第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 锁相环解调锁相环解调 图图2.17 锁相环解调器原理框图锁相环解调器原理框图第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 锁相鉴频电路锁相鉴频电路工作原理工作原理：输入为调频信号，当环路锁定后，压控振荡器的振输入为调频信号，当环路锁定后，压控振荡器的振荡频率就精确地跟踪输入调频信号的瞬时频率而变化，产生具荡频率就精确地跟踪输入调频信号的瞬时频率而变化，产生具有相同调制规律的调频信号。只要压控振荡器的频率控制特性有相同

39、调制规律的调频信号。只要压控振荡器的频率控制特性是线性的，压控振荡器的控制电压是线性的，压控振荡器的控制电压uc(t) 就是输入调频信号的原就是输入调频信号的原调制信号。调制信号。环路带宽大于输入调频信号中调制信号的频谱宽度。环路带宽大于输入调频信号中调制信号的频谱宽度。要求要求：捕捉带捕捉带 输入调频信号的最大频偏输入调频信号的最大频偏第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 锁相环路的捕捉与跟踪过程锁相环路的捕捉与跟踪过程由失锁进入锁定的过程称为由失锁进入锁定的过程称为捕捉捕捉过程。能够由失锁进入锁定过程。能够由失锁进入锁定的最大输入固有频差称为环路捕捉带，用的最大输入固有频差称为环路捕捉

40、带，用p表示表示。若环路初始状态是锁定的，因某种原因使频率发生变化，环若环路初始状态是锁定的，因某种原因使频率发生变化，环路通过自身的调节来维持锁定的过程称为路通过自身的调节来维持锁定的过程称为跟踪跟踪过程。能够保过程。能够保持跟踪的输入信号频率与压控振荡器频率最大频差范围称为持跟踪的输入信号频率与压控振荡器频率最大频差范围称为同步带（又称跟踪带），用同步带（又称跟踪带），用H表示。表示。捕捉过程：捕捉过程：失锁失锁 锁定锁定 跟踪过程：跟踪过程：锁定锁定 维持锁定维持锁定锁相环路根据初始状态的不同有两种自动调节过程：锁相环路根据初始状态的不同有两种自动调节过程：第第2 2章章 模拟通信技术模

41、拟通信技术 当当 i 从低频至从低频至高频缓慢变化时高频缓慢变化时未加控制电压未加控制电压(即即uD(t) = 0)时的时的VCO振荡频率振荡频率uD(t)O o0o0 a i失锁失锁锁锁定定 b失锁失锁当当 i 从高频至从高频至低频缓慢变化时低频缓慢变化时 c锁锁定定 d捕捉带捕捉带同步带同步带 P H通常捕捉带小于通常捕捉带小于同步带同步带第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.4.3 2.4.3 调频系统的抗噪声性能分析调频系统的抗噪声性能分析图图2.18 FM2.18 FM非相干解调的原理框图非相干解调的原理框图只有在大信噪比的条件下作某些近似处理，才能把输出的信号与噪声分开，这

42、样可求出调频信号的制度增益为：第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.4.4 2.4.4 加重技术加重技术图2.19 鉴频器输出噪声功率谱图2.20 调频系统中的预加重和去加重技术第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 预加重和去加重的工作原理预加重和去加重的工作原理：l由于调频通信系统输出噪声功率谱呈向上开口抛物线形状，即噪声随频率升高而迅速增大，如果在调频系统输出端外接一个网络，设传输函数为HR(f)，该网络在输出信号频带内，其传输函数随频率增大而滚降，称为去加重网络。l接入去加重网络，使高频端的输出噪声进一步衰减，则总的噪声功率就可以减小。l由于接入去加重网络，会使传输信号产生频

43、率失真，为了补偿由去加重网络而产生的频率失真，可在调频通信系统的发送端接入一个预加重网络，其传输函数为 ，以均衡去加重网络产生的频率失真。这样在保证输出信号不变的要求下，输出噪声得到降低，提高了输出信噪比。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 2.5 各种模拟通信系统的性能比较图2.21 各种调制方式时S0/N0与Si/Ni的关系第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 本章小结本章小结1.1. 模拟调制有线性调制和非线性调制两类。模拟调制有线性调制和非线性调制两类。2.2. 线性调制包括线性调制包括(AM)(AM)、双边带调制、双边带调制(DSB)(DSB)、单边带、单边带调制调制(SS

44、B)(SSB)和残留边带调制（和残留边带调制（VSBVSB）；非线性调制）；非线性调制有调相（有调相（PMPM）和调频（）和调频（PMPM）。）。3.3. AMAM完全传输载波功率和上下两个边带的功率，其完全传输载波功率和上下两个边带的功率，其带宽为调制信号带宽的两倍，在功率和带宽上都带宽为调制信号带宽的两倍，在功率和带宽上都比较浪费，调制效率不高，是一个小于比较浪费，调制效率不高，是一个小于1 1倍的数。倍的数。但但AMAM信号的产生和解调都比较简单，所以仍被广信号的产生和解调都比较简单，所以仍被广泛使用。泛使用。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 4.4. DSBDSB信号中没有载波

45、成分，所以信号中没有载波成分，所以DSBDSB调制效率能达到调制效率能达到100%100%，即，即DSBDSB=1=1。可以利用平衡调制器或环形调制。可以利用平衡调制器或环形调制器产生器产生DSBDSB信号，解调时使用相干解调。信号，解调时使用相干解调。DSBDSB信号的信号的带宽同样为调制信号带宽的带宽同样为调制信号带宽的2 2倍。倍。5.5. SSBSSB调制只采用信号的上边带或下边带传送信息，带调制只采用信号的上边带或下边带传送信息，带宽比宽比DSBDSB信号减少了一半，其调制效率同样可达到信号减少了一半，其调制效率同样可达到100%100%。SSBSSB信号可采用鉴频法或鉴相法来产生，

46、解调信号可采用鉴频法或鉴相法来产生，解调时采用相干解调。残留边带调幅时采用相干解调。残留边带调幅VSBVSB方式的特点是一方式的特点是一个边带完全被传输，另一个边带的一些个边带完全被传输，另一个边带的一些“余迹余迹”也也被传输，其性能介于被传输，其性能介于DSBDSB和和SSBSSB之间，适于以单边带之间，适于以单边带的方式传输低频分量交丰富的信号，如电视信号和的方式传输低频分量交丰富的信号，如电视信号和宽带数据信号等。宽带数据信号等。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 6.6. FMFM波的产生有直接法和间接法两种，对波的产生有直接法和间接法两种，对FMFM波波的解调一般采用相干解调。

47、其带宽一般都大的解调一般采用相干解调。其带宽一般都大于于2 2倍的调制信号带宽。倍的调制信号带宽。FMFM波是等幅波，其功波是等幅波，其功率由载波振幅决定，与调制信号率由载波振幅决定，与调制信号m(tm(t) )无关。无关。7.7. 在输入信号功率相同和输入背景噪声也相同在输入信号功率相同和输入背景噪声也相同的条件下，调频系统的抗噪声性能大大优于的条件下，调频系统的抗噪声性能大大优于双边带调制系统。但调频系统输出端信噪比双边带调制系统。但调频系统输出端信噪比的提高是以牺牲带宽为代价换取的。的提高是以牺牲带宽为代价换取的。第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 习题习题21.1. 什么叫线性调

48、制和非线性调制，它们之间有什么什么叫线性调制和非线性调制，它们之间有什么本质区别？本质区别？2.2. 试述振幅调制试述振幅调制AMAM、双边带调幅、双边带调幅DSBDSB、单边带调制、单边带调制SSBSSB和残留边带调制和残留边带调制VSBVSB的特点？的特点？3.3. 试述什么叫同步解调与非同步解调？试述什么叫同步解调与非同步解调？它们之间的它们之间的区别是什么？同步解调主要用在哪些调制系统中？区别是什么？同步解调主要用在哪些调制系统中？4.4. 有哪些措施可以改善有哪些措施可以改善线性调制系统和非线性调制线性调制系统和非线性调制系统的抗噪声性能？系统的抗噪声性能？第第2 2章章 模拟通信技

49、术模拟通信技术 5.5. 试比较试比较DSBDSB和和SSBSSB调制的特点，为什么调制的特点，为什么SSBSSB系统的系统的性能通常会比性能通常会比DSBDSB系统的要好？系统的要好？6.6. 为什么说为什么说PMPM和和FMFM在本质上没有什么区别？。在本质上没有什么区别？。7.7. 什么叫窄带调频和宽带调频，它们的带宽如何确什么叫窄带调频和宽带调频，它们的带宽如何确定？定？8.8. 产生调频信号的方法有几种，它们分别是什么，产生调频信号的方法有几种，它们分别是什么，各有什么特点？各有什么特点？9.9. 若一个若一个1KHz1KHz的正弦波对的正弦波对10MHz10MHz的载波进行调频，的

50、载波进行调频，产生产生2KHz2KHz的频率偏移。的频率偏移。a)a) 求调频信号的带宽？求调频信号的带宽？b)b) 若把调制信号改为若把调制信号改为2KHz2KHz和和4kHz4kHz，调频带宽又，调频带宽又为多少？为多少？第第2 2章章 模拟通信技术模拟通信技术 10.10.对调频信号的解调有几种方式，它们分别是什么，对调频信号的解调有几种方式，它们分别是什么，各有什么优点？各有什么优点？11.11.什么叫预加重和去加重，加重技术为什么广泛使什么叫预加重和去加重，加重技术为什么广泛使用在调频系统中，其他调制系统是否可以采用？用在调频系统中，其他调制系统是否可以采用？12.12.为什么宽带调