通信原理_教学课件_3

11《通信原理》第１章问题：1、通信系统的基本技术要求有哪些？2、频分复用与时分复用的主要区别是什么？3、通信的同步包括哪几种？各完成什么功能？221、什么条件下电波更容易辐射？频率高或低？2、电离层共有几层？电离层反射电波与入射角是何关系？3、恒参信道与随参信道的主要区别是什么？各有那些具体信道？4、衰落的外观表现是什么样的？多径引起信号衰落的物理意义是什么？《通信原理》第２章问题：第三章模拟调制系统２０１０年４月１９日44什么是调制？把信号转换成适合在信道中传输形式的一种过程什么是载波调制？用信号（调制信号）去控制载波参数以承载信息的过程为什么要进行载波调制？①易于发射②多路复用③扩展频谱引言55引言调制的分类根据调制信号、载波类型、载波参数变化的不同进行分类。连续波调制脉冲调制模拟连续波调制（模拟调制）数字连续波调制（数字调制）数字脉冲调制模拟脉冲调制角度调制幅度调制AMDSB-SCSSBVSBFMPM66调制技术的发展主流是数字调制引言为什么还要学习模拟调制技术？理解通信技术发展历程从整体上把握通信系统各要素掌握通信／电子系统分析评价方法目前仍存在不少模拟广播／通信系统模拟通信技术：“昨日黄花，芳香犹在”773.1线性调制（幅度调制）原理3.2线性调制系统的抗噪声性能3.3非线性调制（角度调制）原理3.4各种模拟调制系统比较3.5模拟调制系统的应用第三章模拟调制系统883.1线性调制（幅度调制）原理3.2线性调制系统的抗噪声性能3.3非线性调制（角度调制）原理3.4各种模拟调制系统比较3.5模拟调制系统的应用第三章模拟调制系统99目的：使已调信号之包络与调制信号一致。3.1.1标准调幅AM3.1线性调制（幅度调制）原理0()cos()cctt设载波：调制信号：m(t)调制信号载波信号已调信号10103.1.1标准调幅AM(1)AM调制原理(AmplitudeModulation)0()[()]cosAMcstAmtt此时已调信号3.1线性调制（幅度调制）原理0max()mtA()AMSt且当时，包络与m(t)完全相同。1111AM调制模型(1)AM调制原理(AmplitudeModulation)mtmstcosct0A3.1.1标准调幅AM3.1线性调制（幅度调制）原理1212AM已调信号频谱3.1线性调制（幅度调制）原理1cos[()()]2ccct00()[()]coscos()cosAMccctAmttAtmtt则：s　　　　　　01[()()][()()]2ccccAMM　()()mtM002()AA1313AM已调信号频谱分析3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.1标准调幅AMttttmt0Amt载波AMstHHMAMScc0载频分量载频分量上边带上边带下边带下边带(1)AM调制原理特点：有载波，双边带，线性调制（相应的频率分量成比例）01()[()()][()()]2AMccccSAMM1414已调信号功率：3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.1标准调幅AM2220()[()]cosAMAMcPstAmtt()0mt令：　，即假设调制信号无直流211cos(1cos2)22cctt而　220()22AMcsAmtPPP则　　　　(1)AM调制原理2222200cos()cos2()coscccAtmttAmtt15153.1线性调制（幅度调制）原理3.1.1标准调幅AM2220()()sAMAMPmtPAmt令调制效率：22()cos,()2mmmAmtAtmt若调制信号：　　0mAA且：　　（100%调制）13　　(1)AM调制原理22202mAMmAAA则　：16163.1线性调制（幅度调制）原理3.1.1标准调幅AM(2)AM解调原理0max()mtA当　　，一般采用简单的包络检波。RCAM信号0AmtD17173.1线性调制（幅度调制）原理3.1.1标准调幅AM(2)AM解调原理包络检波之后还需低通滤波和隔直流。18183.1线性调制（幅度调制）原理3.1.1标准调幅AM(2)AM解调原理RCAM信号0AmtD包络检波参数(a)RC值过大(b)RC值过小1HcffRCRC参数要求：1919不足3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.1标准调幅AM(3)AM调制的优点与不足优点简单易行，成本低廉应用示例：中波无线电广播。功率利用率低频率利用率低抗噪声性能不佳2020又称抑制载波双边带调幅（DSB--SC：SuppressedCarrier）3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.2双边带调幅DSBAM功率利用率很低。为提高功率利用率，必须去除AM的载波，即得DSB。2121调制模型3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.2双边带调幅DSB(1)DSB的调制2222调制电路3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.2双边带调幅DSB(1)DSB的调制主要有环形调制器、平衡调制器等。23233.1线性调制（幅度调制）原理调制波形DSBsttttHHMDSBScc03.1.2双边带调幅DSB(1)DSB的调制DSBsttttHHMDSBScc02424DSB调制效率3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.2双边带调幅DSB(1)DSB的调制22221()()cos()2DSBDSBcsPstmttmtP1100%sDSBDSBPP　　　　　2525(2)DSB的解调DSB包络已不能直接反映原调制信号的波形，因此DSB的解调过程必须利用载波的相位信息——相干解调。相干解调是采用锁相环等技术，在接收端恢复与发送载波同频同相的本地载波用于解调。3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.2双边带调幅DSBDSBsttttHHMDSBScc02626(2)DSB的解调3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.2双边带调幅DSBLPFmstpstdstcoscctt()()cosmcstmtt11()()cos()()cos222cosccpctstmttmtmtt1()()2dstmt27273.1线性调制（幅度调制）原理调制模型3.1.3单边带调幅SSB（SingleSide--Band）(1)滤波法SSB()()()SSBDSBSSH1,()()0,cUSBcHH　　若保留上边带，则　　　mtDSBstct载波HSSBst在DSB的基础上加个边带滤波器即可得到SSB。若保留下边带，结果类似。28283.1线性调制（幅度调制）原理3.1.3单边带调幅SSB（SingleSide--Band）()()()SSBDSBSSHDSBScc0USBHcc0USBScc0(1)滤波法SSB2929滤波法难点：滤波器陡峭截止难3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.3单边带调幅SSB（SingleSide--Band）(1)滤波法SSB滤波器过渡带经验数据：RC滤波器：~10%SAW滤波器：~0.1%数字滤波器：精度更高，复杂3030多级调制实现SSB当载波相对于信号频率很高时，可采用多次DSB调制加边带滤波。3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.3单边带调幅SSB（SingleSide--Band）(1)滤波法SSB例：试对话音信号作SSB调制，载频10MHz，调制信号频带300-3400Hz。若采用一级调制，滤波器斜率为，难！两级调制：第一次载频取100KHz，第二次10MHz。610５31313.1线性调制（幅度调制）原理36102()Hf22.00610:过渡带200KHz+600Hz=200.6KHz，相对带宽两级滤波器技术上均可行。1()Hf:过渡带600Hz，相对带宽32323.1线性调制（幅度调制）原理3.1.3单边带调幅SSB当调制信号中含直流或较丰富低频信号时，滤波法SSB不再适用。可用相移法。(2)相移法SSB3333SSB时域表达式3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.3单边带调幅SSB()cosmmmtAt设：单频调制信号　()coscctt载波　()coscosDSBmmctAtt则：s1()cos()2USBmcmtAt保留上边带：s　(2)相移法SSB1cos()cos()2mcmcmAtt11coscossinsin22mmcmmcAttAtt3434--单频信号SSB的时域表示3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.3单边带调幅SSB(2)相移法SSB()LSBst与之相似。故:11()coscossinsin22SSBmmcmmcstAttAttˆsi1ncos2mmmttt记　　　,即cos移相　11ˆ()coscoscossin22SSBmmcmmctAttAtt则：s35353.1线性调制（幅度调制）原理3.1.3单边带调幅SSB(2)相移法SSBm(t)11ˆ()()cos()sin22SSBccstmttmtt上式对一般调制信号仍然成立，故有ˆ()()()2mtmtmt称为的希尔伯特变换，它将的所有频率分量均移相。3636相移法SSB调制器模型3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.3单边带调幅SSB()()mtM令：，ˆˆ()()mtM，1,0ˆ()()[sgn],sgn1,0MMj　或，　　　　　ˆ()()sgn()hMHjM　　　　ˆ()?M()hH：希尔伯特滤波器，移相网络　()(),0ˆ()(),0MjMMj　显然，　3737相移法SSB优点：不需要陡峭截止，一次调制即可3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.3单边带调幅SSB不足：实现复杂，宽带移相网络难相移法SSB调制器可用维弗法解决。)(21tm)(tsSSB×2/×)(hH)(ˆ21tmttmccos)(21ttmccos)(ˆ21tccostcsin相移法sin应用短波通信，频分复用SSB解调需采用相干解调。3838在DSB与SSB之间取折中，回避了滤波器陡峭截止的要求，代价是多占用部分带宽。3.1线性调制（幅度调制）原理3.1.4残留边带调幅VSB简介VSB:VestigialSide—BandVSB的滤波特性以fc为轴呈互补对称。Mcfcf0DSBSSBVSB39393.1线性调制（幅度调制）原理滤波法线性调制一般模型(1)线性调制信号产生的一般模型mtmstcosctht3.1.5线性调制的一般模型移相法线性调制一般模型()[()cos]()mcstmttht40403.1线性调制（幅度调制）原理3.1.5线性调制的一般模型(1)线性调制信号产生的一般模型[()cos()]cos[()sin()]sincccchmtdthmtdt()[()cos]()mcstmttht()()cos()chmttd()()[coscossinsin]cccchmtttd()[()cos]cos()[()sin]sinccccmthtttmthttt()cos()sinIcQcsttstt[()()]cos[()()]sinIcQcmthttmtht