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模拟通信系统fm课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握模拟通信系统中FM调制的基本原理及其数学表达；2. 学习并识别FM调制信号的波形特征及其调制指数的影响；3. 掌握如何通过FM调制实现信号频谱的扩展以及带宽的计算。
技能目标：1. 能够运用所学知识，模拟设计简单的FM调制通信系统；2. 能够分析FM调制过程中信号的变化，并进行适当的数学推导；3. 能够运用实验或模拟软件进行FM调制和解调操作，评估通信系统的性能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对模拟通信系统的兴趣，激发其探索通信技术发展的热情；2. 增强学生的团队协作意识，通过小组讨论与合作完成课程设计任务；3. 强化学生的科学探究精神，通过实践操作和问题解决，体会技术进步对社会发展的意义。
课程性质：本课程设计旨在通过模拟通信系统中FM调制技术的学习，结合理论教学与实际操作，提升学生的理论分析能力和实践技能。
学生特点：假定学生为高中年级，具备一定的物理和数学基础，对通信原理有初步了解，具备基本的电路知识和动手能力。
教学要求：课程设计需结合学生的知识水平，注重理论与实践相结合，强调通过实际操作加深理解，确保学生能够达到预定的学习成果。
教学过程中应鼓励学生主动探索，注重培养学生解决问题的能力和创新思维。
二、教学内容1. 理论知识：- 介绍模拟通信系统的基本概念，回顾AM调制原理；- 详细讲解FM调制的基本原理，包括频率变化的数学描述；- 分析FM调制信号的频谱特征，探讨调制指数与带宽的关系；- 讲解FM调制在通信系统中的应用及其优势。
2. 实践操作：- 设计并实施FM调制实验，观察不同调制指数下的信号波形；- 利用模拟软件（如Multisim、LTspice等）进行FM调制和解调的模拟；- 分析实验数据，讨论FM调制对信号传输性能的影响。
3. 教学大纲：- 第一周：回顾AM调制，引入FM调制概念；- 第二周：深入学习FM调制原理，探讨数学表达；- 第三周：分析FM调制信号的频谱特性，讲解调制指数与带宽的计算；- 第四周：实践操作，设计并实施FM调制实验；- 第五周：模拟软件操作，进行FM调制与解调的模拟；- 第六周：数据分析和讨论，总结FM调制在通信系统中的应用。
模拟通信系统模型说了这么久的模拟通信，当人们在学习一个事物的时候，特别是一个理论概念的时候，要是总说细节不说全局，会让人产生迷茫之感，学习通信系统来说也是一样，刚才说了那么多，给人的感觉是：“横看成岭侧成峰，远近高低各不同。
不识庐山真面目，只缘身在此山中。
”要想概览庐山真面目，不如登顶而望之，正所谓高屋建瓴，就是这个道理。
学习模拟通信的时候，先来看看它的整体框架，如图2.15所示，再来学习其内部结构。
由图2.15可以看到，信源的输入经过调制后，通过信道的传输、解调后到达信宿。
调制的概念就是将信号从低频“搬运”到高频上，这样做的目的是为了传输的方便，更详尽地解释在下文给出，这里先看模拟通信系统的模型。
图2.15 模拟通信系统模型细心的读者可能会问这样一个问题，假如信源的输入是声音信号的话，而在模拟通信系统中走的是电信号，声音信号和电信号之间的转换似乎没有在这个框图中体现啊。
对于这个问题，笔者只能说：问得好！为什么说问得好呢，因为如何将声音信号转换成电信号的问题，也是当年贝尔等人冥思苦想的问题。
因为这个信号转换的问题是电话发明的核心问题，只有将声音信号转换成电信号，才能在电路上传播。
贝尔最初想出来的办法是电磁开关的一开一关产生脉冲信号来实现通信，但是这种方法最终证明是不现实的，为什么不现实呢？因为声音的频率最大可达3400Hz ，换句话说就是每秒钟电磁开关开合3400次（先不考虑采样的精确性），在当时的条件下，这个数据无论如何也不是电磁开关能达到的。
直到1875年夏季的某天，贝尔正为电话的电流转换问题而苦恼的时候，鬼使神差地，他把金属片连接在电磁图2.16 世界上第一部电话第1章移动通信的前世今生·3·开关上，这次居然有了电流，声音信号成功地转化为电信号。
如图2.16展示了美国新泽西州贝尔实验室博物馆世界上的第一部电话。
后来经过分析发现，原来是由于声音的震动引发了金属片的震动，金属片的震动使得与之相连的电磁开关的线圈产生了电流。
基本概念调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。
广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。
狭义调制 － 仅指带通调制。
在无线通信和其他大多数场合，调制一词均指载波调制。
调制信号 － 指来自信源的基带信号。
载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。
载波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。
已调信号 － 载波受调制后称为已调信号。
解调（检波） － 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。
解调器输入信噪比定义i iS N =解调器输入信号的平均功率解调器输入噪声的平均功率解调器输出信噪比定义2o o 2oo ()()S m t N n t ==解调器输出有用信号的平均功率解调器输出噪声的平均功率输出信噪比反映了解调器的抗噪声性能。
制度增益定义00//i iS N G S N =门限效应输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化的现象称为门限效应。
同步解调器不存在门限效应。
2. 调制的目的提高无线通信时的天线辐射效率。
把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。
扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
3．基本规律和技巧第一部分线性调制前提：信道和滤波器都是理想的，幅频特性是常数1，所有的载波振幅也为1。
1、一般情况下，一个基带信号（或低通信号）乘以高频正弦或余弦载波后，平均功率减半，若再通过单边带滤波器，平均功率又减半，这是由于上下边带所携带功率相等的缘故。
2、具有窄带噪声形式（例如单边带调制信号）的已调信号通过相干解调器后，平均功率减为四分之一，这是由于其正交分量被滤除的缘故。
其余形式的已调信号通过相干解调器后，平均功率减半。
3、包络检波器输出有用信号等同原调制信号，故其平均功率与调制信号平均功率一致；输出噪声与输入噪声平均功率一致。
4、包络检波器的输出有用信号的平均功率等于调制信号()m t的平均功率，输出噪声功率等于输入噪声功率。
