通信原理03_1

13模拟调制系统23模拟调制系统z3.1概述z3.2线性调制z3.3线性调制系统的抗噪声性能z3.4非线性调制z3.5非线性调制系统的抗噪声性能z3.6各种模拟调制系统的比较z3.7频分复用（FDM）33.1概述z调制：把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程；z载波调制：用调制信号（基带信号）去控制载波参数，使载波某些参量按调制信号的规律而变化。z调制信号（modulatingsignal），载波（carrier），已调信号（modulatedsignal）；4调制的目的z实现频谱搬移：z有效辐射，减小天线尺寸；z多路复用，提高信道利用率；z频率分配；z提高系统抗噪声性能：z用增加带宽换取性噪比要求降低；5调制的分类z按输入信号分：模拟调制和数字调制；z按载波分：连续载波调制和脉冲载波调制；模拟连续波调制AM，DSB，FM数字连续波调制ASK，FSK，PSK模拟脉冲调制PAM，PDM，PPM数字脉冲调制PCM，DM，DPCM6调制的分类z按参数分：z幅度调制：AM,PAM,ASKz频率调制：FM,FSKz相位调制：PM,PPM,PSKz按频谱搬移分：z线性调制：AM，SSB；z非线性调制：FM，PM；73模拟体制系统z3.1概述z3.2线性调制z3.3线性调制系统的抗噪声性能z3.4非线性调制z3.5非线性调制系统的抗噪声性能z3.6各种模拟调制系统的比较z3.7频分复用（FDM）83.2线性调制()()ttAmtscωcos=调制信号：m(t)载波信号：c(t)已调信号：s(t))cos()(0ϕω+=tAtcc调制器()ωHm(t)s(t)c(t)A：载波的幅度；ωc：载波角频率；ϕ0：载波的初始相位9线性调制z对于幅度已调信号，在波形上，其幅度随基带信号变化而呈正比的变化；在频谱结构上，则完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移－－线性调制z任何调制过程都是一种非线性的变换过程。)()(ωMtm⇔)]()([2)(ccMMASωωωωω++−=101调幅zAM：AmplitudeModulationz时域表达式：z频谱：z当不满足会出现过调幅（overmodulation）。ttmAtscAMωcos)]([)(0+=max0)(tmA≥)]()([21)]()([)(0ccccAMMMASωωωωωωδωωδπω−+++−++=max0)(tmA≥11AM)(tsAM)(tm)(0tmA+tttttcωcos)(ωM0Aπ)(ωAMS0Aπcωcω−HωHω−ωωHω2z频谱形状未变；±fc处两边；z带宽：；上下边带的定义。HAMfB2=12过调幅13结论z调制前后信号的频谱形状没有变化，仅是频谱位置发生变化，未产生新分量；zAM信号的频谱由位于±fc处的冲激函数（由直流项产生、不携带信息）及其两边的边带频谱组成；z调制后AM信号的带宽是调制前基带信号带宽的2倍；z一般把频率的绝对值大于载波频率的信号频谱称为上边带（USB）。14AMz平均功率：z载波功率和边带功率；z调制效率：z调幅度：sccAMAMPPtmAttmAtsP+=+=+==2)(2cos)]([)(2202202ω)()(2202tmAtmPPAMsAM+==η()[]()[]()[]()[]minmaxminmaxtftftftf+−=β)()(0tmAtf+=15z单音调制：z在100％调制时，调制效率的昀大值为1/3。z优点：系统结构简单，价格低廉；z缺点：功率大，效率低；载波功率上边带功率下边带功率tAtmmmωcos)(=AM16zAM信号的产生zAM信号的解调tcωcos)(tm)(tsAM×＋0ABPFLPFxtcωcos)(tsAM)(tsoBPFz(t)相干解调17z数学描述z非相干检测法()ttmAtmAttmAttstzcccAMωωω2cos)]([21)]([21cos)]([cos)(0020+++=+=⋅=LPF)(tsAM)(tsoBPFLED)]([21)(0tmAtso+=18AM信号的接收z当检波器输入信号为正时，二极管D导通，电流经二极管向电容C充电；当输入为负时，D截止，C上的电压经电阻放电。19zDSB：DoubleSideBandDSB-SC（SuppressedCarrier）z时域表达式：z频谱：z与AM的区别：DSB信号波形在调制信号极性发生变化时，会出现“反相点”。ttmtscDSB2双边带调制ωcos)()(=)]()([21)(ccDSBMMSωωωωω−++=20DSB)(tsDSB)(tm00t0ttcωcost载波反向点1)(ωM1/2)(ωDSBScωcω−HωHω−00ωωHω2z在载频±fc处没有冲激函数；z带宽：；HDSBfB2=21z平均功率：z调制效率：zDSB信号的产生21()2DSBPmt=tcωcos)(tm)(tsDSB×BPFDSB%1002/)(2/)(22===tmtmPPDSBsDSBη22zDSB信号的解调LPFxtcωcos)(tsAM)(tsoBPFz(t)z只能采用相干解调，乘法器输出为：z经低通滤波器滤除高次项，得()ttmtmttmttstzcccDSBωωω2cos)(21)(21cos)(cos)(2+==⋅=)(21)(tmtso=233单边带调制z信号发射功率和传输带宽时通信系统的两个主要参数。z由于DSB信号的上、下两边带完全对称，都携带了调制信号的全部信息，因此，可只传输一个边带。tcωcos)(tm)(tsSSB×)(ωSSBH24SSB)(ωM)(ωUSBScωcω−HωHω−ωω)(ωLSBScωcω−ωcω−cω−cωcωωω)(ωHH)(ωLH25zSSB：SingleSideBandz时域表达式(单频调制)：tAtmmm3单边带调制ωcos)(=ttccωcos)(=tAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(ωωωωωω−++==1()cos()2USBmCmstAtωω=+11coscossinsin22mmcmmcAtAtωωωω=−1()cos()2LSBmCmstAtωω=−11coscossinsin22mmcmmcAttAttωωωω=+26z时域表达式：z“-”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；z是的希尔伯特变换（相移90◦）。z带宽：3单边带调制ttmttmtsccSSBωωsin)(ˆ21cos)(21)(∓=)(ˆtm)(tmHSSBfB=1()cos()2USBmCmstAtωω=+11coscossinsin22mmcmmcAtAtωωωω=−1()cos()2LSBmCmstAtωω=−11coscossinsin22mmcmmcAttAttωωωω=+27SSB信号的产生（1）滤波法：z方法：先产生一个DSB信号，再通过一个边带滤波器；z技术难点：边带滤波器的制作；难以在载频fc处具有陡峭的截止特性。z多级调制、多级滤波；z不适合含有直流及低频分量的调制信号。tcωcos)(tm)(tsSSB×)(ωSSBH28SSB信号的产生（2）相移法：z方法：利用相移网络对载波和调制信号适当相移，以在合成过程中将一个边带抵消；z技术难点：宽带相移网络的制作；对所有频率分量均精确相移90度。ttmttmtsccSSBωωsin)(ˆ21cos)(21)(∓=)(21tm)(tsSSB×2/π−×)(ωhH∓)(ˆ21tmttmcωcos)(21ttmcωcos)(ˆ21tcωcostcωsin29SSB信号的产生（3）混合法：zWeaver’smethodz优点：用两个单频相移－90°的网络代替了原先包括整个基带信号频谱范围的宽带相移网络，易于实现；采用的边带滤波器工作在低频范围，其频率特性容易达到要求。30SSB信号的解调乘法器输出为：经低通滤波后的解调输出为LPFxtcωcos)(tsSSB)(tso)(tzBPFttmttmtmtttmttmtttmttmttstzcccccccccSSBωωωωωωωωω2sin)(412cos)(41)(41sincos)(ˆ21cos)(21cos]sin)(cos)([21cos)()(2∓∓∓+===⋅=)(41)(tmtso=31总结zSSB的实现比AM、DSB复杂，但它节省发射功率，且占用的带宽小，是短波通信中一种重要的调制方式。z和DSB一样，SSB信号的包络不能直接反映调制信号的变化，因此不能采用简单的包络检波法，需采用相干解调。324残留边带调制zVSB：VestigialSideBandz原理：一种介于单边带调制与双边带调制之间的调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决了SSB实现中的难题。zVSB中，除了传送一个边带外，还保留了另外一个边带的一部分。33工作原理调制解调调制：解调：tcωcos)(tm)(tsVSB×)(ωVSBH)(tsDSBLPFxtcωcos)(tsVSB)(tmo)(tsp())()]()([21ωωωωωωVSBccVSBHMMS++−=)]()([21)(cVSBcVSBpSSSωωωωω++−=)]()2()[(41)(ωωωωωωMMHSccVSBp+−−=)]2()()[(41ccVSBMMHωωωωω++++)]()()[(41)(cVSBcVSBoHHMMωωωωωω++−=34VSBHcVSBcVSBHHωωωωωω≤=−++常数，)()(35VSBz残留边带滤波器特性的两种形式z残留“部分上边带”：z残留“部分下边带”：cω()Hωcω−ωω36VSBz残留边带滤波器的截止特性在载频处必须具有互补对称（奇对称）特性，相干解调时才能无失真的从VSB信号中恢复出所需的基带信号。z只能相干解调（不能包络检波）！z发送功率PVSB和频带宽度BVSBPSSB≤PVSB≤PDSBBSSB≤BVSB≤BDSB，BVSB=(1~2)fH37作业z5－1z5－2z5－3