信号与通信系统课件：第14讲-角调制和频分多路复用.pdf

在第14讲的信号与通信系统课件中，主要介绍了角调制的概念及其重要组成部分：频率调制（FM）和相位调制（PM）。这两个主题是现代通信系统中常用的调制技术，它们在无线通信领域尤其关键，因为它们提供了比传统振幅调制（AM）更强的抗干扰能力。 角调制是通过改变载波频率或相位来传输信息的一种方法。角调制被广泛应用于广播、电视、无线电话通信和各种无线传输系统中。当载波信号受到频率调制时，其频率会随着调制信号的变化而变化，从而产生频率变化的调频波（FM）。调频波的瞬时频率是时间的函数，它由载波频率偏移量和调制信号的瞬时频率决定。这种调制方式的特点是，调制信号幅度不变，频率变化。 相位调制与频率调制类似，但它的变化发生在载波的相位上。在PM中，载波的相位会随着调制信号的瞬时值变化而改变。虽然在数学处理上，频率和相位调制在形式上看起来是不同的，但在实践中，它们的频谱特性非常相似，因此常常将它们视为具有相同本质的不同表现形式。 角调制相较于振幅调制的优势在于，它能更好地抗噪声和干扰。振幅调制在传输过程中会将信号的频谱搬移到载波附近，但不产生新的频率分量，因此它容易受到噪声的影响。而角调制则是非线性调制，它不仅能将信号频谱搬移到载波附近，还会产生新的频率分量，从而使得信号在频域上更加分散，提高了在噪声环境中的稳健性。 在讨论了角调制的概念和特点后，课件接着详细阐述了频率调制和相位调制的技术细节。例如，在频率调制中，当载波受到调制信号的影响时，载波的瞬时频率会根据调制信号的幅度变化而变化。载波的瞬时频率与调制信号之间存在一种非线性的关系，这种非线性关系可以用一个参数来描述，即调频指数。 最大频偏是调频信号的一个关键参数，它指的是载波频率的瞬时偏移量相对于载波的角频率的最大值。这个参数与调制信号的幅度和频率有关，决定了调制信号带宽的大小。 频率指数是另一个重要参数，它是调制信号频率与最大频率偏移量之间的比值。它描述了频率调制信号的频谱特性，对于确保调制信号的传输质量至关重要。 在调制技术中，还有一种将调相波转换为调频波的过程，称为调频的间接方法，以及将调频波转换为调相波的过程，称为调相的间接方法。这些过程通过信号的微分和积分来实现，表明了调频和调相在本质上是一致的。 课件最后提到，由于调频和调相在本质上的一致性，一般情况下，研究其中一种调制方法即可。在本讲中，作者选择以调频为主进行介绍和讨论。 频分多路复用（FDM）是一种通过将不同的信号调制到不同的载波频率上，再将这些载波频率复合起来进行传输的技术。这种技术使得在单个物理信道上可以同时传输多个信号，每个信号占用不同的频带宽度。角调制与FDM结合使用，可以实现对频率资源的高效利用，并且能够提高通信系统的容量。 由于角调制良好的抗干扰特性和频分多路复用在频谱资源利用上的高效性，两者结合被广泛应用于各种现代通信系统中。学习这些知识对于理解和设计现代无线通信网络至关重要。