4通信原理第4章解析

第四章模拟调制系统通信工程学院2第四章模拟调制系统■引言■幅度调制■角度调制■线性调制系统的抗噪声性能■角度调制系统的抗噪声性能■频分复用(FDM)■复合调制及多级调制■超外差接收机■应用实例■接收机的噪声系数与等效噪声温度3模拟信号■模拟信号：时间上和幅度上均连续的信号■基带信号m(t)：由模拟信源产生携带信息的消息经过传感器转换成电信号■均值为零，频谱为低通型，限带于WHz，即fW,PM(f)=0■频带信号s(t)：基带信号通过正弦波调制实现频谱搬移，其频带在中心频率fc附近(fc»W)■载波■广义平稳随机过程M(t)的样本函数~RM(),PM(f)()()cos2cccctAft=调制的定义和分类(1)■调制■目的：将原始电信号变换成频带适合信道传输的信号■方式：按调制信号的变化规律去改变载波的某些参数■作用(正弦波调制)：■频谱搬移■实现信道的频分复用■兼顾系统的传输有效性和可靠性■调制信号：原始基带信号■模拟调制：调制信号取值连续■数字调制：调制信号取值离散■载波：携带调制信号的信号■正弦波调制：正弦型信号作为载波■脉冲调制：脉冲串作为载波正弦波模拟调制正弦波数字调制脉冲模拟调制脉冲数字调制4频率调制：随m(t)成比例变化5调制的定义和分类(2)■正弦波模拟调制调制信号：模拟信号~m(t)载波：连续正弦波已调信号Ac(t)已调信号的瞬时幅度已调信号的瞬时相位偏移■相位调制：随m(t)成比例变化■■幅度调制：Ac(t)随m(t)成比例变化~线性调制角度调制/非线性调制()~()cos2cccctAft=()cos2()ccstAftt=()t()t()dtdt■■■6第四章模拟调制系统■引言■幅度调制■角度调制■线性调制系统的抗噪声性能■角度调制系统的抗噪声性能■频分复用(FDM)■复合调制及多级调制■超外差接收机■应用实例■接收机的噪声系数与等效噪声温度7幅度调制幅度调制：正弦载波的幅度随模拟基带信号m(t)的变化规律成正比的变化分类：双边带抑制载波调幅(DSB-SCAM)具有离散大载波的双边带调幅(AM)单边带调幅(SSBAM)残留边带调幅(VSBAM)■■■■■■双边带抑制载波调幅DSB信号的产生m(t)BPFs(t)m(t)均值为零，无直流分量已调信号的包络与m(t)不同提取包络8s(t)=m(t)c(t)Acm(t)()()coscccctAwt=()()()()()cos2cccstmtctAmtft==■■■双边带抑制载波调幅反相点：当载波与m(t)同时改变极性时出现(不影响性能)tT反相点反相点A9s(t)A()cos()sin()42ccmttctAtT====例.10双边带抑制载波调幅()()DSBmtMf确定调制信号的频谱()cos()()()2cccccActAtCfffff==()()()()()()()()()2()()2ccccccstmtctSfMfCfAMfffffAMffMff====11双边带抑制载波调幅DSB信号的频谱特点无离散载波分量上下边带携带相同的信息带宽扩展:上边带：下边带：■■■■■■2WWff,ccfWf,ccffW12双边带抑制载波调幅()().()cos2(),,0()()()cos2cos2cos2cos22mmcccmcccmcmmtaftctffstmtctAaftftAafftfft=====例已知和()()()4()()4ccmcmccmcmAaSfffffffAaffffff=()()cos22ccmAaStfft=下()()cos2+2ccmAaStfft=上双边带抑制载波调幅22()(),()()()()()~()()cos2()()cos20(,)()()()()cos2cos2()(2ccMMccccsccMDSBmtMtstStMtRPfStAMtftEStAEMtftRttEStStAEMtMtftftAR======随机调制信号的频谱均值为零，自相关函数广义平稳2/2/222222)cos2cos2(2)1()(,)()cos22(0)(0)1~22:(0()2):()2PcPcccccTssMcTPsMMPcTfftARRttdtRfTfARmtAARRmt======载波功率基带信号的平均功率双边带抑制载波调幅142()()()()4cssMcMcAPfFRPffPff==0004.2.2()1,()0,cMMtffFfFPffF=例均值为零，200020001,4()1,40,ccccccsccffAfFffFFffAPffFffFF=其他15双边带抑制载波调幅■相干解调(不考虑噪声，无传输损耗)()()()()()00()()()cos2()cos2()cos()cos421()()cos210,()()2ccccccccccccrtstAmtftArtftmtmtftytAmtytAmt======相干/同步解调：双边带抑制载波调幅■载波提取■发端加小功率导频16222()()coscos().22cPccPcstAmttAtAAmtCOSTAS=要求导频信号功率小于已调信号功率，即平方环或环法提取■17具有离散大载波的双边带幅度调制(AM)■AM信号的产生maxmaxmax()cos2()cos21()cos21'()cos2/1()()()1()'()ccncccncccnnstAftamtAftAamtftAmtftamtmtmtmtamt======包络调制指数调幅系数：具有离散大载波的双边带幅度调制(AM)19具有离散大载波的双边带幅度调制(AM)()1()cos21'()cos2cncccstAamtftAmtft==()()()55max'().()202cos300010cos6000cos210,().()2010.1cos30000.5cos6000cos210'()0.10.50.6'()1()0.1cos30000.6nnmtsttttmtasttttamtmtmtta=======例求和调制系数0.5cos6000t20具有离散大载波的双边带幅度调制(AM)■AM信号的频谱特性■确定调制信号()()()()()1()cos2cos2()cos2()()()()()2nncnccccnccccncncDSBmtMfmtMfstAamtftAftAamtftASfffffaMffaMff===分量载波分量具有离散大载波的双边带幅度调制(AM)22具有离散大载波的双边带幅度调制(AM)()2()(),()()()()()~()1()cos2()1()cos2cos2,()()1()1~1()cos2cos2MMccccccccPcmtMtstStMtRPfStAMtftEStEAMtftAftRttEStStAEMtMtfftT======随机调制信号均值为零，自相关函数广义平稳()()()2222222()1()cos2cos2(2)21,1()cos2201(0)1(0)221~'2PPnPccMccTcssMcTccsMMcftARfftARRttdtRftTAARRTafR======23具有离散大载波的双边带幅度调制(AM)载波功率边带功率AM信号的调制效率：边带功率与已调信号总功率之比AM信号的功率谱密度22222(0)1(0)(0)222nncccsMMAAARaRaR==22222222(0)(0)21(0)11(0)2nnnnnncMMMcMMMAaRaRaPAaRaPaR===22()()1()cos22()()()()4cssMccccMcMcAPfFRFRfAffffPffPff===24具有离散大载波的双边带幅度调制(AM)■AM信号的解调■相干解调()AMst()amt0()mt()cos2cft()()()()0()()cos21()cos2cos21()1cos421()1()()22aAMcccccccmtstftAmtftftAmtftAmtmtmt====去直流25具有离散大载波的双边带幅度调制(AM)■非相干解调~包络检波+隔直~包络包络提取方式：半波整流—低通()1()cos2()11()0cccstAmtftmtAmt=1212()()~~ytggmtgDCg=直流部分（）增益因子26单边带调幅(SSBAM)USBLSB■产生及其表达式：双边带信号→边带滤波27单边带调幅(SSBAM)1()sgn()sgn()2()()()1()()sgn()sgn()2sgn()()()sgn()()()sgn()()()()sgn()(LSBccLSBDSBLSBccccccccccccccccHfffffSfSfHfAMffMffffffffMffMffffMffMffffMffMffMffffMff=====()sin2)()()()()cos22()sgn()()sgn()2ccLSBccccccccccAmtASfMffMffAmtftAMffffMffff=cft28单边带调幅(SSBAM)()()cos2()sin2()1()()()cos2()sin2LSBccccUSBLSBUSBccccStAmtftAmtftHfHfStAmtftAmtft===又29单边带调幅(SSBAM)()()cos2,()2cos2()sin2()cos2cos2sin2sin2cos2()cos2cos2sin2sin2mccmLSBcmccmcccmUSBcmccmcmtftctAftmtftStAftftAftftAfftStAftftAftft======例：解：()()()cos2()()()cos2cos22cos2cos2ccmDSBLSBUSBccmccmcmcAfftStStStAfftAfftAftft====30单边带调幅(SSBAM)2()()()~()()cos2()sin2=Re()()cMMSSBccccjftcSSBMtRPfStAMtftAMtftAMtjMte=同相分量正交分量随机调制信号的已调信号功率谱密度均值为零，自相关函数广义平稳222()()cos2()sin20,()()(),()(),()0,MscMcccUSBcMcMcccMcMccLSBRARfRfffPfAPffPffffAPffPffffPf===()21()()()2cos2cUSBLSBcMDSBccffPfPfAPPctAt====提取载波：发端加导频分量单边带调