模拟通信系统
模拟通信系统(Analog Communication System，ACS)
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模拟通信系统是指利用模拟信号传递数据的通信系统。在模拟通信系统中，其信道中传输的必须是模拟信号。
模拟通信系统的组成[2]
对于模拟通信系统，它主要包含两种重要变换。一是把连续消息变换成电信号(发送端信源完成)和把电信号恢复成最初的连续消息(接收端信宿完成)。由信源输出的电信号(基带信号)由于具有频率较低的频谱分量，一般不能直接作为传输信号而送到信道中去。因此，模拟通信系统里常用第二种变换，即将基带信号转换成适合信道传输的信号，这一变换由调制器完成；在接收端同样需经相反的变换，它由解调器完成。经过调制后的信号通常称为已调信号。已调信号有三个基本特性：一是携带有消息，二是适合在信道中传输，三是频谱具有带通形式，且中心频率远离零频。因而已调信号又常称为频带信号。
必须指出，从消息的发送到消息的恢复，事实上并非仅有以上两种变换，通常在一个通信系统里可能还有滤波、放大、天线辐射与接收、控制等过程。对信号传输而言，由于上面两种变换对信号形式的变化起着决定性作用，它们是通信过程中的重要方面，而其他过程对信号变化来说，没有发生质的作用，只不过是对信号进行了放大和改善信号特性等，因此，这些过程我们认为都是理想的，而不去讨论它。
模拟通信系统模型[3]
图2中包含以下两种重要变换。
(1)“连续消息↔原始电信号”，即在发送端把连续消息变换成消息信号(也称基带信号)。基带的含义是指信号的频谱从零频(或接近零频)开始到几兆赫兹，如语音信号(300～3400Hz)、图像信号(0～6MHz)。在接收端进行相反的变换。完成这种变换和反变换的是信源和信宿。
(2)“基带信号↔已调信号”，即把基带信号变换成适合在信道中传输的信号，并在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换的器件称为调制器和解调器。
应该指出，除上述的两种主要变换外，实际通信系统中一般还有滤波、放大、天线辐射等信号处理过程。但是，上述两种变换起主要作用，而其他处理只是对信号进行波形或性能上的改善，不会使信号发生质的变化。
模拟通信系统的主要性能指标[4]
1．有效性
模拟通信系统的有效性指标用传输频带宽度衡量，采用不同调制方式传输需要的频带宽度(简称带宽B)不同，信号的带宽B越小，占用信道带宽越少，在给定信道时容纳的传。输路数越多，有效性越好。
需要说明的是：信号带宽、系统带宽与信道带宽是有区别的。信号带宽由信号频谱密度或功率频谱密度在频域的分布规律决定；系统带宽由电路系统的传输特性决定；信道带宽由信道的传输特性决定。实际工作中用得比较多的是信号带宽和信道带宽。其中，信号带宽越小有效性越好，如SSB信号有效性优于FM信号；而信道带宽越大越好，如同轴电缆、光纤传输媒质比电话线带宽大，传输能力强。信号带宽和信道带宽的关系可以比喻成高速公路上的车与路的宽度，车越小，路上容纳的车就越多，路的利用率越高。
2．可靠性
模拟通信系统的可靠性指标用接收端的最终输出信号噪声功率比(或Signal Noise Ratio，SNR，简称信噪比S／N)衡量。不同调制方式在同样信道信噪比下所得到的最终解调输出信噪比也不同，调频系统的输出信噪比大于调幅系统，故可靠性比调幅系统好，但调频信号所需传输带宽高于调幅信号，有效性变差，这反映了通信系统有效性与可靠性的矛盾。
模拟通信系统应用实例[4]
电力线载波通信系统是采用高压输电线作为传输媒介的载波通信系统，中国使用的电力线载波信道的带宽为40—500kHz。由于电力线载波的频带较窄，所以对信号采用单边带调制。电力线载波机利用频率搬移，频率分割和双向通信原理实现传输线的多路复用。
典型的音频有效传输频带为0．3～3．7kHz(用于传送话音、远动、保护三种信号)。各种信号在有效传输频带内的频率分配如图3所示。
电力线载波通信采用两级单边带调制将话带信号调制到适合其传输的高频信道，然后用频分复用的方式进行传输，从而可以充分利用信道带宽。比如，要将一个话音信号调制到40—44kHz的高频信道上，则需要经过两级调制，第一级采用中频调制，载波频率为12kHz，取上边带信号，然后再对这个上边带信号用56kHz的载波信号进行高频调制，取其下边带，即可把0～4kHz(考虑了一定的保护间隔)的话音信号调制到要求的高频信道上。对信号进行放大后即可送入电力线载波信道进行传输了。
传统的模拟调幅广播具有覆盖范围广，接收成本低，适合固定和移动接收等优点，一直被世界各国作为基本的信息传播技术手段之一。其系统框图如图4所示。
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接收机的框图如图5所示。
调频(FM)立体声广播(FM Stereo Broadcasting)系统也是一个FDM系统的例子。
在普通单声道的调频广播中，调制信号的最高频率为15kHz，由卡森公式可算出调频信号的带宽为180kHz。由此规定各电台之间的频道间隔为200kHz。
在1961年以前，所有的商用FM广播都是单声道的。也就是说，话音和音乐频谱都在50Hz～15kHz的单声道内。这个单声道对高频载波进行调频，再通过州图441AM广播接收机框图宽为200kHz的信道进行传输。在单声道传输中，接收机的每个扬声器都再生出同一个信息。用特殊的扬声器可以将信息频率分开(如用于低音的低音扬声器，用于高音的高音扬声器)，但不能在空间上将单声道声音分开。整个信息信号好像都来自于同一个方向。
FM立体声广播中，声音在空间上被分成两路音频信号，一个左声道信号L，一个右声道信号R，频率都在50Hz～15kHz之间。左声道与右声道相加形成和信号(L+R)，相减形成差信号(L-R)。在调频之前，差信号(L-R)先对38kHz的副载波进行抑制载波双边带(DSB-SC)调制，然后与和信号(L+R)进行频分复用后，作为FM立体声广播的基带信号，其形成过程如图6所示，频谱结构如图7所示。图7中，0—15kHz用于传送(L+R)信号，23kHz—53kHz用于传送(L-R)信号，59kHz～75kHz则用作辅助通道。(L-R)信号的载波频率为38kHz，在19kHz处发送一个单频信号(导频)，用于接收端提取相干载波和立体声指示。将导频取为19kHz而不是38kHz的原因是，19kHz的导频更容易从接收端的频分复用信号中分离出来。在普通调频广播中，只发送0～15kHz的(L+R)信号。
