BF隐约检调一不66Aco6)S,/N,=2Gre"(5.1 35)S.+012S,/N,(5.1 = 41)Nn,B讨论：（1）DSB信号解调器的信噪比改善了1借。原因是相于解调把赚声中的正交分量抑制Atmne解调器输人端信号加噪声的合成信号掉，从面使噪声功率减半的缘故。S_(c) +n,(c) =[A +m(o) + n,(t)Jcosw,t =n,(c)sino,t =（2）对于相干解调，有N,=N=AnBeE(t) 0os[o,f +(c)](5.1 42)3.SSB调制系绕（相干解调）其中解调器输入信号E(c) =/A + m(t) + n,(0))* +n,(0)(5.1 = 43)Jm(t)sino,)(t)=m(t)c080,t F(5. 1 ~ 36)是合成信号的包络，而中（)是合成相位。理想包络检波器的输出就是E（)。信号传输带宽由式(5.1-43)可知，检波输出E()中的信号和噪声存在非线性关系。为了分析简便，我们来考虑两种特殊情况。B=Ja（1)因信噪比时)[A。+m（)】*/m（0)+（0)输人信噪比此时解调输出为Sm（0)/4m（)(5. 1 37)E(0) ~A+m(t) +n,()(5. 1 44)N.n,B4n,B其中㎡（）为箱出有用信号，#（)为输出噪声，因此箱出信噪比若相干载故为eos，，则解调器输出信号和噪声分别为Po,fb)S;=5m0)1(5.1 45)m,(t) =m(t),n(0)=1n.(0)N"nB4M=nB制度增益输出信比2m(c).OGam(5. 1 46)s.A+m(0)m(0)(5.1 38)N.4n,B讨论：（1）对于100%调制（即4m（）/），且m（）是单额正弦信号时，AM的最大信噪比nB增益为3制度增益Cu-号(5. 1 47)S,/N.Go1(5.1 ~ 39)S/N(2）可以证明，相干解调AM信号的制度增益G与式（5.1-46）相同。这说明，在大信噪比时，AM采用包络检被时的性能与相干解调时的性能几乎一样。但后者的不受信号与噪声相对幅度讨论：（1）在SSB系统中，信号和噪声有相同表示形式，所以相干解调过程中，信号和噪声的正银设条件的限制。交分量均被抑制掉，故信噪比没有改善，即G=1。（2）虽然Crm=2Gm，但这不能说明DSB系统的抗噪声性能优于SB系统。可以证明，在相同(3）小信噪比时：[4+m（0))≤/（0)+元（0)的3，和条件下它们的给出信噪比是相等的，即两者的抗噪声性能是相同的。此时式(5.1-43)近似为4.AM调制系统（包络检波）E(0) R(c) +[A+m(c)]0os8(c)(5. 1 48)设解调器输入信号式中R()及α()分别为噪声n()的包路及相位。s_(t)=[A,+m(t)]cogm,(5. 1 40)可见：不信巢比围，检波输出E（)中没有单独的信号项，有用信号m（1）被噪声扰乱。这时，抢出信噪比不是按比例地随着输人信噪比下降，而是鱼剧恶化，这种现象称为解调器的门限效应，开且满足|m(t)1_≤4g和m()=0的条件。始出现门限效应的随人信噪比称为门限值。这种门限效应是由胞落程波器的非载性解调作用所引信号传输带宽起的。AAM.FMB=2fh5.1.4角度调制的原理优势：我就畅声悦色，非线性输人信噪比角度调制分为调额（FM）和调相（PM）。它是践波的期率或相固随调制信号作变化的过程。由8485
于角调信号的额谱不再是调制信号额谱的简单平移，而是额谱的非线性变换，故又称为重线性调制2.单音调频设单音调制信号1基本概念1）角调信号的一般表达式m(0)=A_cosw_(5.1 59)S.(0) -Aeos[o, +(0)]We 就股中(5.1-49)代人式（5.1-54），则可得单者FM信号式中，4是载被的恒定报幅；[+单（0)】是信号的趣时相位而e（)是避时担位值程相对于。,)。Sm(0) Aoo[, +K,A_ [coa, rdt][+e（)]/山是信号的时角额率而d（)/d瞬时角额得相对于a）。2）调相(PM)Aoos[o,+ + m,sino_,](5.1 60)瞬时相位偏移随调制信号m（)）作线性变化，即式中(5.1 ~ 50)g(c) = K,m(0)-KA-mA(5.1 61)其中，，为调相灵触度，单位是V于是，调相信号为f(5.1 51)称为调频指竭，表示最大的相位偏移。其中的=K,4为显大角额得/为调制频率；A/mTSm(c) Acos[o,f + K,m(t)]为最大额偏。3）调频（FM)为了分析FM信号的频增，需要使用高等数学中的贝塞尔函数将式（5.1-60）进行级数展开。瞬时颗率偏移随调制信号m（)）成比例变化，即FM信号的级数展开式为de(0-Km(c)(5.1 52)sm(t)AJ.(m)as(m, +no_)c(5. 1 62)d其中，K为调题灵敏度，单位是d/s·V这时相位偏移为对式(5.1-62)进行傅里叶变换，则可得FM信号的额域表达式HelV.(5.1 53)Sm(0)=AJ,(m)[8(=,=no_) +8( +, +n_)](0) = K. [m(t)dr(5. 1 ~ 63)中，J（m）为第一类阶贝塞尔面数，它是调额指数m的函数。代人式（5.1-49），可得调赖信号的一般表达式：讨论：（1）由式（5.1-63）可见，FM信号的额谱由载波分量。和无效边额，±no，组成。因(5. 1 ~ 54)Sm() = Acos[m, +K, [m(+)dt]面，FM信号的额谱不再是调制信号额谱的战性报移，而是一种非线性过程。（2）遇频信号的带宽—森公式（1）窄带调频（NBFM）Be=(m, +1)-2(/+f.)(5.1 ~ 64)(5.1 55)当m()时当m≤1(窄带调赖)时ArowttoLifuedej-AhLLfuni]Bru-2f.(5.1 65)(5.1 56)时城Sw(0)Aou,-[AK,m(t)dJsino)表示带宽由第一对边颗分量决定，且只随调制题率空化而与最大题值A/无关。颜城Som() -A[8( +,) + 8( -0,)] +当m>1（宽带调顺）时AKM(-a.)M(w+.)Bm-24/(5.1 66)(5. 1 57)2400.表示带宽由最大题值A/决定，而与退制题率无关。（2）宽带调频（WBFM）推广：当调制信号不是单音（单一额率），而是多音或任意限带信号时，FM信号的带宽仍可用卡森公式来估算。这时卡森公式中的/表示遇制信号的量高题率，m，是最大题偏与L的比信。(5.1 - 58)当m()d/一时（3）调额借号的功率FM信号的时域表达式不能简化，给宽带调频的题谱分析带来了围难。为使同题筒化，可先分析单Pa-（-（m）-p(5. 1 67)2.4音调制的情况（详见单音调频），然后把分析的结论推广到多音情况。4）FM与PM转换关系21(m)-1.其中,P。为载波功率；→微分+调频器+PM信号。m（0）积分+调相署+FM信号；m(e)RK07
1）报幅签器式（5.1-67）表明，调颠信号的平均功率等于未调载波的平均功率，即调制后总的功率不变，只报幅鉴额器原理框图如图5-17所示。BPF及限幅单元的输出是一个经过净化、且幅度恒定的是将原来费滤功率中的一部分分配给年个边期分量。所以，调制过理只是进行功章的重新分配，面调频波sm(t）=Aoo,+K,m(t)dt]：微分器的作用是把解度恒定的调频sm(t)变成氧度、分配的则与调费指数热，有关3.调频信号的产生频率皆随调制信号m（)变化的调幅、调频波，即1）直接调频sg(c) = - A[o, + K,m(c) ]sin[o,t + K, [m(r)dr]直接调频就是用调制信号直接控制正弦波报需器的额率，使其随调制信号作线性变化。例如，(5.1 68)图5-14所示的压控振器（VCO）自身就是一个FM调制器。包络检波器将其竭度变化检出并滤去直流，再经低通（LPF）过滤后即得解调输出由于振荡器中的电抗元件（L或C)决定了摄荡器的报荡额率，所以只需用调制信号m（）控制(0)-KKm)振落间路的某个电抗元件即可得到FM信号。目前，多采用变容二极管来实现调额。(5.1 69)直接法的主要优点是在实现线性调频的要求下，可以获得较大的额偏。缺点是题率稳定度不其中，K，为鉴频器灵敏度，单位为V/(nad/s)高，因此往往需要采用自动频车控制系统来稳定中心频率。输出电压2）锁相调频K一个基本的锁相环(PLL)调制器如图5-15所示。这种方案的载顾稳定度与品票相同。实际应用时，一般还需在晶报的输出端和反馈支路中插人分频器，以获得所需的裁波频率。输入别车请创信号(0）报幅鉴频器特性FM信号m(o)nr(rySn(r)rm,(c)BPF及微分VCO包络股幅电路格减图5-14FM润制器监频器图5-15PLL调制器PD-相优检测器：LF-环降能放等：VCO压控摄签器，(6）原理框图3）间接调频图5-17报幅鉴频器先将调制信号想分后对载波进行调相，从面产生一个窄带调频（NBFM）信号，然后将其次值2）锁相鉴额器额，即可得到宽带调频（WBFM）信号。这种间接产生WBFM的方法称为间姆斯特朗（Armstrong）法近年来，镇相环（PLL)在FM解调器中应用越来超普追。锁相环鉴频器原理框图如图5-18所或窄带调频一倍额法。其原理框图如图5-16所示。示。如采PLL输人是FM信号，当PLL锁定时VCO的输出就是输人FM信号的复制品，因此VCO的输人（LF的输出）就是调制信号，即解调信号。mnTrFM信号厂解调输PDLFVCC图5~18领相环鉴额器图5-16同接法产生WBFM（Amstrang法）3）NBFM信号的相干解调图中，载波Aeoa,可来自品报等高稳定度报荡器；借颠器的作用旨在提高调额指数m，以获得NBFM信号相干解调原理框图如图5-19所示。宽带调赖WBFM。但应注意的是，倍赖器在提高相位偏移的同时，也使载波频率提高了。因此，还需用混颜器进行下变额来解决载额过高的问题。Sranu(tr13微分间接法的优点是频率移定性好；缺点是需要多次倍额和湿领，因此电路较复杂。4.调频信号的解调何频信号的群圆就是要产生一个与验人调额信号的颠率呈线性关系的输出电压。完成这种额图5-19NBFM信号的相干解润率一电压转换关系的器件称为频率检波器，简称鉴期器（多种）。8889
由式(5.1-56)可知，率带调别信号m,(t) = K,K,m(r)Sum(o) ~ Acoso, [AR, Jm(r)drJsine),故输出信号平均动率S=m(0)=(KK)m(0)(5. 1 = 74)设相干载战设()为高斯白噪声，其均值为零，单边功率谱密度为，则鉴额器输出噪声n（s)的功率谐密c(o) -- sina,t(5.1 ~ 70)度为期相干解调器（相乘-LPF)的输出为151<BmP,()= ()[H() /"P,G)- ()(2元)"m。(5.1 75)(0) =x, Jm(t)dt(5.1 71)2式中，K为鉴频器灵敏度1H(S）1是敬分电路的动率传输函数。微分后即得解调输出鉴频器前、后的噪声功率谱密度如图5-21所示。(5.1 ~ 72)m.(0) :n((P,()P)注意：相干解遵仅适用于NBFM值号，而非相于解调（各种监额器）对NBFM值号和WBFM信号均适用，且不需同步信号，因面是FM值号的主要调方式。5.1.5调频系统的抗噪声性能8ru/20Bnu/28n/2/.0fBm/2(）整领价(b)签数后1.分析模型调题系统抗声性能分析模型与线性调制系统分析模型相似，如图5-20所示。图5-21签频器前、后的导声功率谱密度可见，器额器输出噪声n(t)的动率谱密度已不再是均勾分布，而是与产成正比。该噪声经过m,(t)afe低通能波器后，被德除调制信号带宽/（1<一Bm）以外的频率分量，故最终解调器输出（LPF输相装60.(0)出)的噪声功率(图中阴影部分)为n(1)Pdy=BtkalN.(5. 1 76)图5-20调频系统抗噪声性能分析模型34FM系统的抗噪声性能分析方法，也和线性调制系统的一样，需要计算够调器的输入信噪比、输因此，输出信噪比出信噪比和信噪比增益。S-3AKm(0)2.分析结果(5.1 77)N8wnaf.1）输人信噪比设输人调频信号如果m()=cos_4（单音调制），有m(0) = Acos[m,t + K, [m(T)dr]S.=3m(m +1)(5. 1 78)输入信噪比Cm = 3m;(m, + 1)(5. 1 79)S.A.A(5.1 ~ 73)N,ngBm2ngBm[Bm=2(m,+1) /,=2(A/+)(5. 1 ~ 80)式中，Bm为FM信号的带宽，也即带通波器（BPF）的带宽。可见，在大信噪比情况下，m，增大→B增大→→Cm增大。这说明，调额系统可以通过增加传输带宽2）大信噪比时的解调增益来改善抗噪声性能。在输入信噪比足够大条件下，信号和噪声可分开来计算。设输入噪声为0时，由式(5.1-69）可注意，FM系统以带宽换取输出信噪比改善并不是无止境的。带宽增加→输人噪声功率增大一→知，解调输出信号为输人信操比下降→出现门限效应。90ni
表5-2各种模报调制系统的B、G、5,/N和主要用途3）小信噪比时的门限效应调费值号非相于解调时的门限效应与AM包络检波的门限效应类似，故不再重复。c误制方式S,/N;B主要用造降低门限值（也称门限扩展）的方法有：采用低门限电平的锁相环解调器和负反解调器。T经量宽食oyiArd3.加重技术AM2/.M广楼2/3btaoa由独物线形状的鉴频器输出噪声谱（图5-21）可知，解调器拍出噪声随着调制信号（基带）频率2DSB21.主味应用较少的升高面增强。但是调制信号的幅度通常随（基带）颜率的升高面减弱，因此解调输出（基带）高额ene信噪比变差。额分复用51.SSB1为了提升高额信噪比，在FM系能中广泛采用了"预加重（preemphasis）"和"去加重（deempha载改电话Minsis）措施，如图5-22所示。VSB略大于/。近SSB电视广器R产FMmafFM超短波小功率电台（带FM）：调H)H.U调创装解调器（）FM2(m+1)/.3ng(m) +1)额立体声广频等育质量酒信（宽营）FM)图5-22加有预加重和去加重的调频系统证：表中已假设获收机轴人请已调信号动率为%：信高斯白噪声的单适动享谐害度为调创值号品（)的量高别率为预加重津波器H)-一在调制器前加人，特性曲线随额率的增加而上升。目的是人为提升调（，且错足（)=0：AM和FM均为单音（会张）调期且AM为满量（100%）调幅制信号的高频分量。去加重滤波器用（f)-一一在解调器输出端加人，特性曲线随颠率的增加面滚降（应该是预加重5.1.7频分复用（FDM）电路特性曲线的镜像，即H，（）=），如图5-23所示，目的是将（基带）高额增的噪声衰减，同HU)（1）复用：是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术，目的是为了充分利用信道的额时把调制信号高额分量的幅度恢复到它的初始值。带或时间资源。AIdB（2）分类：题分复用（FDM）、时分复用（TDM）、空分复用（SDM）、码分复用（CDM）。（3）题分复用：是一种技频率来划分信道的复用方式。（4）实施过程：调制→合成一传输→分路解司。预加票（5）原理：利用调制技术将各路信息信号调制到不间载额上，使各路信号的题谱搬移到各自的子通道内，合成后送人信道传输。在接收增，采用一系列不间中心题率的带通滤波器分高出各路已调信号，解调后恢复各路相应的基带信号。（6）应用举例：FDM最典型的一个例子是在一条物理线路上传输多路话音信号的多路载波电热加话系统。该系统采用SSB制和层次结构：12路电话复用为一个基群：5个基群复用为一个超群1730Hz500Hz2120FzSkHz（60路），10个超群复用为一个主群（600路），多个主群复用组成巨群（更多路）。图5-24给出了该系绕的基群频谱结构示意图。该电话基群有12个LSB（下边带）信号，占用图5-23加重特性自线（美国标准FM广播）60kHz~108kHz的频率范国，其中每路电话信号取4000Hz作为标准带宽（含防护费带）。复用中所由于预加重电路是在信道噪声介人之前加人的，它对噪声并未提升，而输出端的去加重电路将有的载波都由一个振药器合成，起始额率为64kHz，间隔为4kHz。因此，客裁波预率为输出噪声降低，因此有效地提高了调制信号高预增的输出信噪比。(5. 1 = 81)(α- 64 +4(12 - N) (kHz)5.1.6模拟调制系统性能比较式中J是第N路信号的载波额率，N=112。表5-2并由此作出以下比较。列出了各种模拟调制系梳的传带宽B、制度增益G、输出信噪FDM技术的主要优点是信道复用率高，技术成熟，分路方便；缺点是设备复杂，路间干扰。FDM比S,/N,和主要用途。（1）阮赚声性丽：FM最好，DSB/SSB，VSB次之，AM最差（2）预谱利用率：SSB最高VSB较高DSB/AM达之EM量差：60108J/kHz6468（3）防率利川率FM最高，DSB/SSB.VSB次之AM最差：图5-2412路电话基聘频造结构示意图（4）备复杂度）AM最随，DSB/FM次之VSB较复杂，SSB量复垫。9392