第4章?模拟角调制
4.1?角调制的基本概念
图4-1?单频调制时的调相和调频信号
图4-2?直接和间接调相
图4-3?直接和间接调频
4.2?窄带角调制
4.2.1?窄带调频
图4-4?常规调幅和窄带调频的频谱
图4-5?常规调幅与窄带调频信号的矢量表示
4.2.2?窄带调相
4.3?宽 带 调 频
4.3.1?单频信号的宽带调频
1．调频信号表达式
图4-6?偶数阶贝塞尔函数
图4-7?奇数阶贝塞尔函数
2. 调频信号的带宽
图4-8 调频指数与带宽的关系
3. 调频信号的功率分配
图4-9?例4-1中调频信号频谱图
4.3.2?双频及多频信号调频
4.3.3?周期信号调频
4.3.4?任意限带信号调制时的频带宽度
4.4?宽 带 调 相
4.5?调频信号的产生与解调
4.5.1?调频信号的产生
1. 直接调频法
图4-10?直接调频法原理图
2. 倍频法
图4-11?窄带调频调制原理图
(4-52)
图4-12?倍频法原理图
图4-13 混频器原理图
图4-14 倍频法
4.5.2?调频信号的解调
1. 非相干解调
图4-15 鉴频器特性及组成
图4-16 平衡鉴频器及其特性
2. 相干解调
图4-17 窄带调频信号的相干解调
4.6?调频系统的抗噪声性能
4.6.1?非相干解调的抗噪声性能
图4-18 宽带调频系统抗噪声性能分析模型
图4-19 矢量合成图
图4-20?，和的功率谱密度示意图
图4-21 解调过程中噪声功率谱的变化
4.6.2?调频系统中的门限效应
图4-22 高信噪比时输出噪声的典型波形
图4-23 低信噪比时输出噪声的典型波形
图4-24 信噪比不同时调频信号合成矢量图
图4-25 低信噪比时的相位跳变
图4-26 非相干解调的门限效应
4.6.3?相干解调的抗噪声性能
(4-92)
图4-27 窄带调频相干解调模型
4.7?采用预加重和去加重改善信噪比
图4-28 具有预加重和去加重网络的系统
图4-29?去加重和预加重网络
图4-30?采用预加重和去加重技术对信噪比的改善
4.8?频分复用 (FDM)
4.8.1?频分复用原理
图4-31?频分多路复用系统
4.8.2?多级调制
图4-32?两级单边带调制的复用系统
4.8.3?复合调制
图4-33?SSB/FM复合调制系统
4.9?模拟通信系统的应用举例
4.9.1?载波电话系统
表4-1 多路载波电话分群等级
分群等级
容量（路数）
带宽/kHz
基本频带/kHz
基群
12
48
60~108
超群
60=5×12
240
312~552
基本主群
300=5×60
1 200
812~2 044
基本超主群
900=3×300
3 600
8 516~12 388
12 MHz系统
2 700=3×900
10.8×103
60 MHz系统
10 800=12×900
43.2×103
图4-34?载波通信系统连接示意图
图4-35 形成基群信号的频谱搬移过程
图4-36 超群信号的频谱
图4-37 基本主群信号的频谱
图4-38 基本超主群信号的频谱
4.9.2?调幅广播
4.9.3?调频广播
图4-39 立体声广播信号的形成
图4-40 立体声广播信号的频谱
图4-41 立体声广播信号的解调
4.9.4?广播电视
图4-42?黑白电视信号的频谱
图4-43 彩色电视信号的频谱
4.9.5?卫星直播电视
图4-44 卫星直播电视系统示意图
4.9.6?通信卫星的频分多址方式
图4-45 频分多址方式的原理图
图4-46 地面站通信示意图
4.9.7?模拟移动电话
为保护频率。规定移动台频道之间的间隔为25 kHz。
习??题
4.1?已知角调制信号为，
(1) 如果它是调相信号，并且，试求调制信号；
(2) 如果它是调频信号，并且，试求调制信号；
(3) 以上两种已调信号的最大频偏为多少？
4.2?已知调频信号
调制器的频偏常数，试求：(1) 载频；(2) 调频指数；(3) 最大频偏；(4) 调制信号。
4.3?幅度为3 V的1 MHz载波受幅度为1 V，频率为500 Hz的正弦信号调制，最大频偏为1 kHz。当调制信号幅度增加为5 V且频率增至2 kHz时，写出新调频波的表达式。
4.4?设有1 GHz的载波，受10 kHz正弦信号调频，最大频偏10 kHz，试求:
(1)?FM信号的近似带宽；
(2) 调制信号幅度加倍时的带宽；
(3) 调制信号频率加倍时的带宽；
(4) 调制信号的幅度和频率都加倍时的带宽。
(5) 若最大频偏减为1 kHz，重复(1)，(2)，(3)，(4)。
4.5?设调制信号，对载波分别进行调幅和窄带调频。
(1) 写出已调信号的时域和频域表示式；
(2) 画出频谱图；
(3) 讨论两种调制方式的主要异同点。
4.6?已知窄带调频信号为
求：(1) 的瞬时包络最大幅度与最小幅度之比；
(2) 的平均功率与未调载波功率之比；
(3) 的瞬时频率。
4.7?频率为的正弦波同时作常规调幅和频率调制，设未调载波功率相等，调频波的频偏为调幅波带宽的4倍，且距载频的边频分量在两种调制中有相等的幅度。试求：
(1) 调频波的调频指数；
(2) 常规调幅信号的调幅指数。
4.8?已知受1 kHz正弦信号调制的角调制信号为
(1) 若为调频波，当增加为5倍时，求调频指数及带宽；
(2) 若为调相波，当减小为1/5时，求调相指数及带宽。
4.9?用正弦信号V进行调频，调频指数为5，在上未调载波功率为10 W，求：
(1) 频偏常数；
(2) 已调信号的载波功率；
(3) 一次与二次边频分量所占总功率的百分比；
(4) 如输入正弦信号幅度降为5 V，带宽有何变化？
4.10?某FM发射机用正弦信号调制，未调制时，在的电阻性负载上输出功率为100 W。发射机的峰值频偏由零起逐渐增加，直到输出的第一个边频的幅度为零。试求此时
(1) 载波的平均功率；
(2) 全部剩余边频的平均功率；
(3) 调频波的幅度。
4.11?某发射机由放大器、倍频器和混频器组成，如图题4.11所示。已知输入的调频信号其载波频率为2 MHz，调制信号频率为10 kHz，最大频偏为300 kHz，试求两个放大器的中心频率和要求的通带宽度各为多少（混频后取和频）？
图题?4.11
4.12?用1 kHz正弦信号对200 kHz载波进行调频，峰值频偏为150 Hz，求：
(1) 调频波带宽；
(2) 上述调频信号经16倍频后的带宽；
(3) 再经过16倍频后，调频信号中的有效边频数目。
4.13?用鉴频器来接收调频信号，调制信号频率为2 kHz，幅度为1 V，最大频偏为75 kHz，信道噪声单边功率谱密度，希望得到20 dB输出信噪比，试求调频信号的幅度。
4.14?假定解调器输入端的信号功率比发送端的功率低100 dB，信道噪声单边功率谱密度，调制频率为10 kHz，输出信噪比要求26 dB，试求在下列不同情况下的发送功率。
(1) 10%和100%的标准调幅；
(2) 单边带调幅；
(3) 最大频偏为25 kHz的调频。
4.15?给定接收机的输出信噪比为50 dB，信道中，单频调制信号频率为10 kHz，试求:
(1) 在90%调幅时，需要调幅波的输入信噪比和载波幅度为多少？
(2) 在最大频偏为75 kHz时，需要调频波的输入信噪比和幅度为多少？
4.16?已知某单频调制的调频波的调频指数为10，输出信噪比为50 dB，信道噪声双边功率谱密度为，如果发端平均发射功率为10 W，当达到输出信噪比要求时所允许的信道衰减为多少dB？设调制信号频率。
4.17?设信道引入的加性白噪声双边功率谱密度为，路径衰耗为100 dB，调制信号为10 kHz单频正弦。若要求解调输出信噪比为40 dB，求下列情况发送端最小功率。
(1) 常规调幅，包络检波，；
(2) 调频，鉴频器解调，最大频偏；
(3) 单边带调幅，相干解调。
4.18?用一单频信号对载波进行窄带调频，调频指数，信道噪声双边功率谱密度为，调制信号频率，要求接收机的输出信噪比为50 dB，这时输入信噪比和输入信号幅度应该是多少？
4.19?某通信信道分配100 kHz ~ 150 kHz的频率范围用于传输调频波，已知调制信号，信道衰减为60 dB，信道噪声功率谱密度为。
(1) 调频波有效带宽为多少？载频应是多少？
(2) 求出适当的调频指数和最大频偏；
(3) 设接收机门限信噪比为10 dB，如果要求接收机正常解调（输入信噪比应大于门限信噪比），试计算发端的载波幅度；
(4) 写出发送端已调波表达式。
4.20?发射端已调波为，信道噪声功率谱密度为，试求每公里信道衰减量为多大时，接收机在正常工作时最大传输距离是150 km。设接收机门限信噪比为10 dB。
4.21?有10路具有3 kHz最高频率的信号进行多路复用，采用SSB/FM复合调制，假定不考虑邻路防护频带，调频指数采用5，试求第二次调制前后的信号频带宽度各为多少？
4.22?设有一个13 kHz正弦信号，要在加性白噪声情况下用FM传输，假定要求在解调器输出端有20 dB的信噪比改善。试求：
(1) 不采用加重技术时所要求的最大频偏；
(2) 采用加重技术时所要求的最大频偏。
4.23?设有一个频分复用系统，第一次调制用SSB，第二次调制用FM。有40个等幅的单频输入通路，每路频带限制在3.3 kHz以下，在第一路以下及各路之间均有0.7 kHz的防卫间隔。
(1) 如果最大频偏为800 kHz，试求最终传输带宽；
(2) 与第一路输入信噪比相比，试计算第40路输入信噪比降低的程度。（假定输入到鉴频器的噪声为白噪声，没有采用加重技术。）
