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视频课程教案、知识点、字幕

大家好

今天我们学习角度调制

角度调制是典型的非线性调制

与线性调制不同

其已调信号的频谱

不再是原调制信号频谱的线性搬移

而是其频谱的非线性变换

在这个变换的过程中

会产生新的频率成分

角度调制主要包括

相位调制PM和频率调制FM

也就是说经过调制后

载波的幅度保持不变

而载波的频率或相位

将随调制信号发生变化

角度调制信号也可由一个余弦函数表示

式中A为载波振幅

是一个不随调制信号变化的常数

随调制信号变化的是中括号内的项

整体上可以看作是一个相角

所以称为角度调制

在介绍具体的调制方式之前

我们首先要明确以下几个概念

通常把整个中括号内的项

称为信号的瞬时相位

第二项φ(t)称为瞬时相位偏移

瞬时相位对时间求导

可得到信号的瞬时角频率

而瞬时相位偏移对时间求导

则可得到信号相对于载频

ωc的瞬时角频率偏移

当载波的瞬时相位偏移φ(t)

随基带信号m(t)做线性变化时

该调制方式称为相位调制

式中KP为调相灵敏度

单位为rad/V

将其代入到角度调制信号的表达式中

即可得到调相信号的数学表达式

依其可求出调相信号的最大相位偏移

以及最大角频率偏移

若载波的瞬时角频率偏移

随基带信号做线性变化

则称为频率调制

式中KF为调频灵敏度

单位为rad/s/V

对瞬时角频率做变上限积分

即可得到瞬时相位偏移

将该结果代入到角度调制的表达式中

即可得到调频信号的数学表达式

同样

也可以得到调频信号的最大相位偏移

和最大角频率偏移

为了便于理解

假设调制信号为单一频率的余弦信号

当对载波进行相位调制时

由定义可得调相信号的表达式

通常将调相信号瞬时相位偏移的系数

用一个参数mp表示

它代表了信号的最大相位偏移

称为调相指数

当对载波进行频率调制时

由定义可得调频信号的表达式

并且可以进一步将式中的积分项求出来

为了描述基带信号对载波频率的调制程度

定义了一个参数mf

称为调频指数

它等于已调信号的最大频率偏移

比上调制信号的最高频率

对于上述单音调频信号

其最大角频率偏移为KFAm

所以其调频指数恰好就为括号中第二项的系数

在数值上也等于已调信号的最大相位偏移

图中是以单频余弦波为调制信号时

对应的瞬时角频率

调相信号和调频信号的波形

可以看出

调相和调频信号的波形非常相似

如果预先不知道调制信号的具体形式

只看已调信号的波形

是无法判断它到底是

调相信号还是调频信号的

例如

在刚刚得到的调频信号表达式中

如果把cosωm看作是调制信号

那么该已调信号就为调频信号

而如果把后面的sinωmt看作是调制信号

那么该已调信号则为调相信号

这也说明

调相信号与调频信号之间是可以相互转换的

如果将调制信号先微分

然后进行调频

得到的将是调相信号

这种产生调相信号的方法称为间接调相法

同理

如果将调制信号先积分

然后进行调相

得到的是调频信号

这种产生调频信号的方法称为间接调频法

相对而言

严格按照前面定义式

直接产生调相信号和调频信号的方法

称为直接调相法和直接调频法

由于实际相位调制器的调节范围

不能超过（-π，π）的区间

因而直接调相和间接调频的方法

仅适用于相位偏移和频率偏移不大的窄带调制

而直接调频和间接调相则适用于宽带调制

以上分析表明

调频与调相并无本质区别

两者之间可以相互转换

但在实际应用还是会更多地采用调频信号

本讲的内容就是这些

谢谢大家

通信原理课程列表：

第一章绪论

-1.1 通信系统的基本概念

--习题

-1.2 通信系统的组成

--习题

-1.3 信息及其度量

--习题

-1.4 通信系统的主要性能指标

--习题

-讨论题：分析比较模拟通信和数字通信的各自有缺点和应用场景。

-课程思政

--“如盐入味”，清华课程思政正在进行ing…

-课程使用教材

-讨论题：调制的作用是什么，信号传输都需要调制吗？

第二章信道分析

-2.1 信道的基本概念

--习题

-2.2 恒参信道分析

--习题

-2.3 随参信道及其对所传信号的影响

--习题

-2.4 随机过程基础

--习题

-2.5 平稳随机过程

--习题

-2.6 白噪声

--习题

-2.7 高斯噪声

--习题

-2.8 信号系统与噪声的关系

--习题

-2.9 信道容量的概念

--习题

-2.10 m序列的产生

--习题

-2.11 m序列的性质

--习题

-讨论题：结合实际生活或者工程实践，谈一下香农定理的意义所在。

-课程思政

--教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知

-讨论题：为什么我们通常假设信道的加性噪声是高斯白噪声。

第三章模拟调制系统

-3.1 常规双边带调幅

--习题

-3.2 抑制载波的双边带调制

--习题

-3.3 单边带调制

--习题

-3.4 残留边带调制

--习题

-3.5 线性系统的抗噪声性能

--习题

-3.6 角度调制的基本概念

--习题

-3.7 频率调制FM

--习题

-讨论题：分析FM和PM的内在联系。

-课程思政

--教育部印发纲要所有高校全面推进课程思政建设

-讨论题：SSB和VSB有何差异，有何联系？

第四章数字基带传输系统

-4.1 数字基带信号的常用码型

--习题

-4.2 数字基带信号的频谱特性

--习题

-4.3 数字基带传输系统

--习题

-4.4 无码间串扰的基本思想

--习题

-4.5 无码间串扰的基带传输系统

--习题

-4.6 数字基带传输系统的性能分析

--习题

-4.7 眼图

--习题

-讨论题：改善基带传输系统的性能有哪些？

-课程思政

--上海交通大学积极推进课程思政建设

-讨论题：HDB3码的频谱有什么特点？

第五章数字频带传输系统

-5.1 2ASK的基本原理

--习题

-5.2 2ASK的抗噪声性能分析

--习题

-5.3 2FSK的基本原理

--习题

-5.4 2FSK的抗噪声性能分析

--习题

-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能

--习题

-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能

--习题

-5.7 二进制数字调制系统的性能比较

--习题

-讨论题：比较DPSK与PSK的优缺点。

-课程思政

--浙江大学多措并举推进课程思政建设

-讨论题：2FSK信号的频谱的波峰有什么特点，与什么因素有关？

第六章数字信号最佳接收

-6.1 假设检验模型

--习题

-6.2 错误概率最小准则

--习题

-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构

--习题

-6.4 匹配滤波器原理

--习题

-6.5 匹配滤波器性质及应用

--习题

-讨论题：分析最佳接收机与实际接收机的差异。

-课程思政

--兰州大学“五抓五促”推进课程思政建设

-讨论题：说明匹配滤波器中“匹配”的物理含义。

第七章信源编码

-7.1 低通抽样定理

--习题

-7.2 量化的基本概念和均匀量化

--习题

-7.3 非均匀量化

--习题

-7.4 13折线法的码位安排

--习题

-7.5 简单增量调制

--习题

-7.6 改进型增量调制

--习题

-7.7 时分复用和多路数字电话系统

--习题

-7.8 哈夫曼编码

--习题

-讨论题：分析13折线法与A率压缩特性的关系。

-课程思政

--树立正确人才观构建成电特色的人才发展治理体系

-讨论题：分析非均匀量化的好处和存在的问题。

第八章信道编码

-8.1 信道编码基础

--习题

-8.2 分类和工作方式

--习题

-8.3 常用简单分组码

--习题

-8.4 线性分组码的基本概念

--习题

-8.5 线性分组码的矩阵描述

--习题

-8.6 循环码的基本概念

--习题

-8.7 循环码的矩阵描述

--习题

-8.8 循环码代数形式的编译码

--习题

-讨论题：循环码的编码方法分析比较。

-课程思政

--坚持突出“三个注重” 深化课程思政建设

-讨论题：奇偶校验法的优点和存在的问题。

第九章同步系统

-9.1 同步的定义与分类

--习题

-9.2 载波同步

--习题

-9.3 载波同步的性能分析

--习题

-9.4 位同步

--习题

-9.5 位同步的性能分析

--习题

-9.6 群同步

--习题

-9.7 群同步的性能分析

--习题

-讨论题：分析通信系统同步的重要性。

-课程思政

--连通课程思政的“最后一公里”

-讨论题：分析一下位同步和群同步的关系。

视频笔记与讨论

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