通信原理知识-调频
通信原理 知识点 总结
通信原理知识点总结一、信号传输信号传输是指将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。
信号传输可以通过导线、光纤、无线电波等介质进行。
在信号传输中，需要考虑信道的带宽、信号的功率与频率等因素，以确保信息的传输质量。
1.1 信道带宽信道带宽是指信道所能通过的频率范围。
对于有限带宽的信道，信号的频率必须控制在信道可通过的频率范围内，以避免频率分量丢失。
通常情况下，信道带宽越宽，传输的信息量就越大。
1.2 信号功率信号功率是指信号的能量大小。
在传输过程中，信号的功率要足够大才能克服传输介质的阻力，保证信息传输的可靠性。
而过大的功率会引起干扰，影响其他信道的正常传输。
1.3 信号频率信号频率是指信号的周期性变化，它是信号传输中非常重要的一个参数。
信号的频率决定了信号的波形和频谱特性，对信号的编码、调制和解调等过程都有影响。
二、编码调制编码调制是指将数字信号或模拟信号转换成适合传输的信号的过程。
在通信中，对于数字信号，需要通过编码将其转换成模拟信号，再通过调制的方式转换成适合传输的信号；而对于模拟信号，则可以直接进行调制。
编码调制的过程主要包括数字信号的编码、调制器的调制和解调器的解调等步骤。
2.1 数字信号的编码数字信号的编码是将数字信号转换成模拟信号的过程。
在编码过程中，需要考虑信号的时域特性、频域特性和效率等因素，以确保信号在编码后能够准确地表示原始信息。
2.2 调制器的调制调制器是将编码后的信号，通过改变其幅度、频率或相位等特性，转换成适合传输的信号的装置。
调制的方式有很多种，如调幅调制、调频调制和调相调制等，不同的调制方式适用于不同的传输介质和传输要求。
2.3 解调器的解调解调器是接收端用来将调制信号还原成原始信号的装置。
解调器必须能够准确地将信号的幅度、频率或相位等特性恢复，以保证信息的传输质量。
三、传输介质传输介质是指信息在传输过程中所经过的物理媒介，包括导线、光纤和空气等。
不同的传输介质有着不同的特性，对信号的传输速率、传输距离和传输质量都有影响。
调频原理及电路
教学内容：一、调频信号的产生由调频信号的频谱分析可知，调制后的，要产生调频信号就必须利用非线性调频信号中包含许多新的频率分量，因此元器件进行频率变换。
产生调频信号的方法主要有两种：直接调频和间接调频。
直接调频是用调制信号直接控制载波的瞬时频率,产生调频信号。
间接调频则是先将调制信号进行积分，再对载波进行调相，获得调频信号。
二、直接调频电路直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其不失真地反映调制信号变化规律。
（1）改变振荡回路的元件参数实现调频调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和电抗管电路。
常用的可控电感元件是具有铁氧体磁芯的电感线圈或电抗管电路,而可控电阻元件有PIN二极管和场效应管。
若将这样的可控参数元件或电路直接代替振荡器振荡回路的某一元件（例如L或C）或者直接并接在振荡回路两端，这样振荡频率就会与可控参数元件的数值有关，用调制信号去控制这样元件的参数值，就能够实现直接调频。
(2）变容二极管直接调频电路1）变容二极管的特性变容二极管是根据PN结的结电容随反向电压改变而变化的原理设计的一种二极管。
它的极间结构、伏安特性与一般检波二极管没有多大差别。
不同的是在加反向偏压时,变容二管呈现一个较大的结电容。
这个结电4312容的大小能灵敏地随反向偏压而变化。
正是利用了变容二极管这一特性,将变容二极管接到振荡器的振荡回路中，作为可控电容元件，则回路的电容量会明显地随调制电压而变化,从而改变振荡频率，达到调频的目的。
右图为变容二极管的反向电压与其结电容呈非线性关系2）基本原理变容二极管是振荡回路的一个组成部分，加在变容二极管上的反向电压u =V CC –VB+U(t)，结电容是振荡器的振荡回路的一部分,结电容随调制信号变化,回路总电容也随调制信号变化，故振荡频率也将随调制信号而变化。
只要适当选取变容二极管的特性及工作状态，可以使振荡频率的变化与调制信号近似成线性关系，从而实现调频。
无线通信技术第3章 调频原理与技术
3.2 立体声解码器
3.2.1 立体声解码器的作用与性能要求 调频立体声中频信号经鉴频器解调后输出的信号，是立体声复合 信号，而并非原左、右声道音频信号。 1.具有良好的左、右分离度 2.左、右声道平衡度要好 3.左、右声道非线性串音要小 4.左、右声道相位差要小 3.2.2 开关解码器的组成和工作原理 1.开关解码器的组成
图3-6 调频立体声接收机的电路框图
3.1 调频接收原理
1)调频立体声接收机在鉴频器之后增设了立体声解码器。 2)调频立体声接收机的低频放大电路由左、右两路音频放大器组 成。 3)在调频单声道接收机中，去加重电路在鉴频器之后；而调频立 体声接收机中，去加重电路却设置在立体声解码器之后。 4)调频立体声广播信号的频带比调频单声道信号的要宽一些，所 以对中频放大器和鉴频器的通频带要求也就不一样，通常立体声 的为240kHz，单声的为180kHz。 (2)信号处理过程 调频立体声收音机的高、中频电路(解码器以前 的电路)与调频单声道收音机是相同的，其信号处理过程相同。
3.1 调频接收原理
2)调频波的调制指数mf与调制信号频率Ω成反比，最大频移Δωfm与 调制信号频率无关。 3)调相波和调频波的最大频移Δωm均等于调制指数m与调制频率Ω 的乘积。 2.调角波的数学表达式 3.1.2 调频信号 1.调频信号的波形 2.调频波的表达式
图3-1 调频信号的波形 a)单音信号的波形 b)调频信号的波形
3.2 立体声解码器
3.简答题 (1)对调频立体声广播制式有什么基本要求？ (2)调频调谐器与调幅调谐器相比较，有哪些不同？ (3)调频立体声接收机与调频单声道接收机相比主要的区别是什么？ (4)鉴频器一般应该满足哪几个方面的性能要求？ (5)简述对立体声解码器的几个方面的要求。
通信原理4(2)
当调频指数mf很小时，第一类贝塞尔(Bessel)函数的取值为 当调频指数 很小时，第一类贝塞尔 函数的取值为 mf J0 (mf ) ≈1 J1(mf ) ≈ ; ; Jn (mf ) ≈ 0, n >1 2
-6-
Principles of Modern Communications
单音频率调制已调信号的频谱和带宽( 单音频率调制已调信号的频谱和带宽(续) 单音调频信号的频谱
n f1 k f2 c ∞ ∞
∞
m1
+ kωm2 ]t
δ [ω (ωc + nωm1 + kωm2 )] ← Sm (ω) = πA ∑ ∑Jn (mf 1 )Jk (mf 2 ) → + δ[ω+ (ωc + nωm1 + kωm2 )] n=∞ k =∞
-10-
Principles of Modern Communications
BFM ≈ 2(mf +1) fm = 2(fmax + fm )
(Hz)
偏 ωmax (fmax ) 。
单音调频信号所占的频带宽度取决于调频指数 mf 和最大频
-8-
Principles of Modern Communications
通信原理总结
4）VSB：抗噪声性能和频带利用率与SSB相当。在电视广播等系统中得到了广泛应用。
5）FM：抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信系统中。缺点是频带利用率低，存在门限效应。
>>角度调制（非线性调制）：
或 随m(t)成比例变化，前者称为相位调制，后者称为频率调制。从频谱上来说，已调信号的频谱结构与基带信号的频谱结构不同，出现了新的频率分量，因此也称非线性调制。
2.幅度调制的原理
(1)标准调幅（AM）信号
>>模型图
图2.1
>>表达式
其中 对应载波项， 对应边带项。
为了防止过调制，要求调幅系数
第六章数字基带传输系统
一、概述
本章介绍了数字基带传输结构，数字基带及其频谱特性，包括数字基带的各种类型及它们的特点，基带传输常用的码型以及各种码型的特点和适用范围。了解引起码间干扰的原因以及如何减弱码间干扰。
二、知识点归纳
(1)数字基带系统的组成
(2)常用的基带信号波形
(3)基带传输的常用码型
(4)码间串扰和信道噪声是影响基带传输性能的两个主要因素。因此如何减弱码间串扰和消除噪声是研究两个重点。
4.非线性调制
5.各种模拟调制系统的比较
>>所有系统在“同等条件”下进行比较：
解调器输入信号功率为Si
信道噪声均值为0，单边功率谱密度为n0
基带信号带宽为fm
其中AM的调幅度为100%，正弦型调制信号
1）抗噪声性能：FM最好，DSB/SSB、
VSB次之，AM最差；
通信原理知识点
第一章1.通信的目的是传输消息中所包含的息。
消息是信息的物理表现形式，信息是消息的有效内容。
.信号是消息的传输载体。
2.根据携载消息的信号参量是连续取值还是离散取值，信号分为模拟信号和数字信号．，3.通信系统有不同的分类方法。
按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号（信号特征分类），相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。
按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统。
4.数字通信已成为当前通信技术的主流。
5.与模拟通信相比，数字通信系统具有抗干扰能力强，可消除噪声积累；差错可控；数字处理灵活，可以将来自不同信源的信号综合刭一起传输；易集成，成本低；保密性好等优点。
缺点是占用带宽大，同步要求高。
6.按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信。
7.按数据码先排列的顾序可分为并行传输和串行传输。
8.信息量是对消息发生的概率（不确定性）的度量。
9.一个二进制码元含1b的信息量；一个M进制码元含有log2M比特的信息量。
等概率发送时，信源的熵有最大值。
10.有效性和可靠性是通信系统的两个主要指标。
两者相互矛盾而又相对统一，且可互换。
在模拟通信系统中，有效性可用带宽衡量，可靠性可用输出信噪比衡量。
11.在数字通信系统中，有效性用频带利用率表示，可靠性用误码率、误信率表示。
12.信息速率是每秒发送的比特数；码元速率是每秒发送的码元个数。
13.码元速率在数值上小于等于信息速率。
码元速率决定了发送信号所需的传输带宽。
第二章14.确知信号按照其强度可以分为能量信号和功率信号。
功率信号按照其有无周期性划分，又可以分为周期性信号和非周期性信号。
15.能量信号的振幅和持续时间都是有限的，其能量有限，（在无限长的时间上）平均功率为零。
功率信号的持续时间无限，故其能量为无穷大。
16.确知信号的性质可以从频域和时域两方面研究。
17.确知信号在频域中的性质有4种，即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。
通信原理第四章
第 4章模拟调制系统
4.1幅度调制（线性调制）的原理
定义： 幅度调制：用调制信号去控制高频载波的振
幅，使其按调制信号的规律而变化的过程。 幅度调制器的通用模型如图 4 - 1 所示。
4/169 12:07
m(t)
×
h(t)
sm(t)
cos ω ct
图 4 - 1幅度调制器的一般模型
6
由 于 ： x (t )e jωct ⇔ X (ω − ω c )
1 [δ (t ) + j ] ⇔ u (ω )
2
πt
⇒
sUSB(t)
=
1[m(t)*(δ 4
(t)
+
j πt
)]e
jωct
+
1 [m(t) *(δ 4
(t)
−
j πt
)]e−
jωct
= 1[m(t) + jmˆ (t)]ejωct + 1[m(t) − jmˆ (t)]e−jωct
如图4 - 7所示。
38/169 12:07
1 m(t) 2
t
Hh(ω)
1 2
m(t)
£π -2
± sSSB(t)
sSSB
(t)
=
1 2
m(t)
cos ωct
∓
1 2
mˆ
(t) sin
ωct
1 2
mˆ (t)
sin
ωct
图 4 –7 相移法形成单边带信号
39/169 12:07
cosωct
25/169 12:07
DSB调制结论： 1. 由频谱结构可知，发射信号没有载波分
通信原理第三章 模拟调制系统
当载波为cosωct时
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t LSB c c 2 2
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t U SB c c 2 2 当载波为sinωct时
w
w
w
w
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t L SB c c 2 2 1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t U SB c c 2 2
w) , h(t) = H(w) = jsgn(
1
t
3）、Hilbert变换的性质: （1）、信号和它的希尔波特变换具有相同的能量谱密度或相 同的功率谱密度。 推论： （2）、信号和它的希尔波特变换的能量(或功率)相同。 （3）、信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数。 （4）、信号和它的希尔波特变换互为正交。 4）、Hilterb变换的用途： 在单边带调制中，用来实现相位选择，以产生单边带信号
1 S ( w ) = A w w w w [ M ( w w ) M ( w w )] A M c c c c 2
c(t) 载波 调制 信号 已调 信号 m(t)
-f
H
C(f)
-f c 0 fc
f
M(f)
f
-fL 0 f
L
fH
sm(t)
第三章 模拟调制系统
引言 3.1 幅度调制 标准调幅（AM） 双边带调幅（DSB） 单边带调幅（SSB） 残留边带调幅（VSB） 3.2 角度调制原理 3.3 抗噪声性能 各种幅度调制系统的噪声性能 非线性调制系统的抗噪性能 模拟系统比较
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PM波
V0 cos 0t Kpv (t )
瞬时频率
0 Kfv (t )
0 k p
dv (t ) dt
瞬时相位 最大频移
0t Kf v (t )dt
0
t
0t Kpv (t )
Dm K p dv (t ) dt max
Dm Kf v (t ) max
由于调频波和调相波的方程式相似，因此只要分析其中一 种的频谱，则对另一种也完全适用。
已调频信号 a(t ) V0 cos(0t mf sin Ωt)
V0[cos0t cos(mf sin Ωt) sin 0t sin(mf sin Ωt)]
v V cosΩt
v V cosΩt
v 0 V0 cos0t
v 0 V0 cos0t
0+Dm
0–Dm
AM
FM
频谱宽度 调频波的指标
寄生调幅
抗干扰能力
载波信号 的受控参量
解调方式 相干解调或 非相干解调
解调方式 的差别 频谱线性搬 移频谱结构 无变化
特点
频带窄 频带利 用率高
瞬时频率
D kp v (t ) max mp 调制指数 d d (t ) [0t kpv (t ) 0 ] 0 kp v (t ) dt dt d 频偏 Dp (t ) kp v (t ) dt max
FM波 数学表达式
t V0 cos 0t K f v (t )dt 0
调相 瞬时相位 (t ) 0t kpV cosΩt 0
瞬时频率 (t ) 0 kpV sin Ωt
已调相信号 a(t ) V0 cos(0t kpV cosΩt 0 )
V0 cos(0t mp cosΩt 0 )
mΩ D
mf K f
调制指数
v
0
t
(t )dt
max
mp Kp v (t ) max
附：上述比较中的调制信号 v(t)，载波V0mcos0(t)
以单音调制波为例 调制信号 v Ω (t ) VΩ cost 调频 瞬时频率 (t ) 0 kfV cosΩt 瞬时相位 (t ) 0t
D p mp kpVΩ
D p k p V
以单音调制波为例 调制信号 v (t ) V cost
调频 瞬时频率 (t ) 0 kfV cosΩt
瞬时相位 (t ) 0t
kf V sin Ωt 0 kf VΒιβλιοθήκη Df mf kf V
sin Ωt 0
已调频信号 a(t ) V0 cos( 0t
kf V
sin Ωt 0 )
V0 cos(0t mf sin Ωt 0 )
mf k f V
D f
D f k f V
以单音调制波为例 调制信号 v Ω (t ) VΩ cost
可以看出调相制的信号带宽随调制信号频率的升高而增 加，而调频波则不变，有时把调频制叫做恒定带宽调制。
End
一、频谱
调制信号 v (t ) V cost
已调频信号 已调相信号
a(t ) V0 cos(0t mf sin Ωt) a(t ) V0 cos(0t mp cosΩt)
v
0
t
(t )dt mf 调制指数
max
设调制信号为vΩ (t)，载波信号 v ω (t ) V0 cos(0t 0 )
调相 瞬时相位 (t ) 0t kpv (t ) 0 ω0t+θ 0是未调制时的载波相位；kpvΩ (t)是瞬时相位相对 于ω0t+θ 0的偏移，叫瞬时相位偏移，简称相位偏移或相移。可 表示为 D (t ) kpv (t ) 最大相移，即相偏，表示为
用途
幅 调 度 幅 调 制 调 频 角 度 调 调 相 制
振幅
AM
频率
鉴频或 频率检波
频谱非线性 频谱结构发 生变化属于 非线性频率 变换
相位
鉴相或 相位检波
频带宽 频带利 用不经 济、抗 干扰性 强
广播 电视 通信 遥测 数字 通信
FM PM
图 10.1.1
利用波形变换电路进行鉴频
鉴频跨导
鉴频灵敏度 鉴频器的指标 鉴频频带宽度 寄生调幅抑制能力
mΩ D
mp kpV
D p
调相 瞬时相位 (t ) 0t kpV cosΩt 0
瞬时频率 (t ) 0 kpV sin Ωt
调频
kf V Df mf
mf
Δωm
Ω
调相
mp kpV
D p
Δωm mp Ω
瞬时相位 (t ) 0 (t )dt 0
t t
t0
0
t
(t )
(t )
实轴
0
设调制信号为vΩ (t)，载波信号 v ω (t ) V0 cos(0t 0 ) 调频 瞬时频率 (t ) 0 kfv (t )
ω0是未调制时的载波中心频率；kfvΩ (t)是瞬时频率相对于 ω0的偏移，叫瞬时频率偏移，简称频率偏移或频移。可表示为
失真和稳定性
End
图 10.1.2 鉴频特性曲线
10.2.1 瞬时频率与瞬时相位 10.2.2 调频波和调相波的 数学表示式
10.2.3 调频波和调相波的 频谱和频带宽度
调频是使高频载波的瞬时频率按调制信号规律变化的一种 调制方式；调相是使高频载波的瞬时相位按调制信号规律变 化的一种调制方式。因为这两种调制都表现为高频振荡波的 总瞬时相角受到调变，故将它们统称为角度调制(简称调角) 。 d 瞬时频率 (t ) (t ) dt
D (t ) kfv (t )
最大频移，即频偏，表示为 D kf v (t ) max
瞬时相位
(t ) [0 kfv (t )]dt 0 0t kf 0 v (t )dt 0
t 0 t 0
t
相移 Df (t ) kf v (t )dt； D f kf