85北京交通大学通信原理课件-郭宇春3-模拟调制系统_v10-929

9/29/2010通信系统原理郭宇春1通信系统原理北京交通大学电子信息工程学院通信工程教研室郭宇春[e-mail]9/29/2010通信系统原理郭宇春2Chap3Chap3模拟调制系统调制概述线性调制AM、DSB、SSB、VSB抗噪性能分析非线性调制FM(NDFM)、PM(NDPM)抗噪性能分析频分复用9/29/2010通信系统原理郭宇春33.1调制的功能与分类什么是调制？为什么调制？怎样调制？调制器模型调制的分类按调制信号的类型：模拟、数字按载波信号的类型：连续波、脉冲按调制器的功能：幅度、频率、相位按调制器的传输函数：线性、非线性9/29/2010通信系统原理郭宇春43.2幅度调制线性调制，已调信号s(t)的频谱和输入的调制信号f(t)的频谱之间满足线性搬移的关系。分为四种具体的调制方法常规调幅（AM）双边带调幅（DSB）单边带调幅（SSB）残留边带调幅（VSB）9/29/2010通信系统原理郭宇春5AMAM的时域波形AM的频谱)(Fmm)(AMS0A0A00m29/29/2010通信系统原理郭宇春6单音调制9/29/2010通信系统原理郭宇春7包络解调（非相干解调）AM信号解调半波整流低通滤波隔直LED9/29/2010通信系统原理郭宇春8思考：过调幅正常AM的包络解调过调幅的包络解调产生过载失真9/29/2010通信系统原理郭宇春9例题某调幅波，未调载波功率Pc=1kW，调制信号是幅度为Am的单音振荡。分别求以下两种情况的已调波总功率、峰值功率和边带功率(1)AM=50%(2)AM=100%9/29/2010通信系统原理郭宇春10DSBDSB调制过程的波形及频谱9/29/2010通信系统原理郭宇春11相干解调)(tsDSB)cos()(00ttcd)(tsd)2cos1)((21cos)()cos()cos()()(0020000ttfttftttftsd)(21)(tftso思考：相干解调适用于常规调幅吗？9/29/2010通信系统原理郭宇春12相干解调从频域看)(Fmm)(DSBS000202mm9/29/2010通信系统原理郭宇春13SSB滤波法00||1||0)();()()(GGDSBUSBHHSS00||0||1)();()()(LLDSBLHHSS)(tsDSB)(tsSSB)(H9/29/2010通信系统原理郭宇春14单音调制信号9/29/2010通信系统原理郭宇春15Hilbert变换9/29/2010通信系统原理郭宇春16Hilbert变换9/29/2010通信系统原理郭宇春17Hilbert变换同一个域中进行的一种特殊的正交变换负频域全部频率成分相移+/2，正频域所有频率成分相移-/2应用于窄带噪声统计分析以及线性调制生成单边带信号的过程中)sgn()(jHhtthh1)(9/29/2010通信系统原理郭宇春18Hilbert变换9/29/2010通信系统原理郭宇春19Hilbert变换9/29/2010通信系统原理郭宇春20SSB:时域表达（以下边带为例）)()()()(LDSBLSBLSBHSSts)]()([21)(00FFSDSB)]sgn()[sgn(21)(00LH0000－ttfttftsLSB00sin)(ˆ21cos)(21)(9/29/2010通信系统原理郭宇春21SSB:相移法单边带信号的带宽ttfttftsSSB00sin)(ˆ21cos)(21)()(hH2t0cos)(tf)(tsSSBmfB9/29/2010通信系统原理郭宇春22相移法生成SSB信号频谱形成过程0（b）0（c）0（d）011（e）011（a）019/29/2010通信系统原理郭宇春23SSB信号的解调相干解调)(tsSSB)cos()(00ttcd同步网络)(tsd)(tsottfttftttfttftctstsdSSBd0000022sin)(ˆ41)2cos1)((41sincos)(ˆ21cos)(21)()()(9/29/2010通信系统原理郭宇春24VSB：VestigialSideBand从双边带出发，巧妙地设计滤波器，使不完整的上下边带互补，这就是残留边带调幅)(tsDSB)(tsVSB)(VSBH)]()([21)(00FFSDSB)()]()([21)(00VSBVSBHFFS)(tsVSB)cos()(00ttcd)(tsd)(tsoCHHVSBVSB)()(009/29/2010通信系统原理郭宇春25VSB9/29/2010通信系统原理郭宇春26VSB残留边带滤波器的特性9/29/2010通信系统原理郭宇春27VSB残留边带滤波器的特性m滚降系数残留边带信号带宽mfB)1(00009/29/2010通信系统原理郭宇春28例题双音信号频率分别为0.5kHz和1.5kHz，进行残留边带调制，所用斜截式滤波器的斜边位于9kHz~11kHz，求已调信号的时域表达式9/29/2010通信系统原理郭宇春29线性调制的通用模型Amplitudemodulation(AM)Doublesideband-suppressedcarrier(DSB-SC)Singlesideband(SSB)Vestigialsideband(VSB)ttfAtsAM00cos)]([)(ttftsDSB0cos)()(00ˆ()()cos()sinSSBstfttftt00()()cos()sinVSBstfttfttttsttstsQI00sin)(cos)()(9/29/2010通信系统原理郭宇春30In-phaseandquadraturecomponents9/29/2010通信系统原理郭宇春31Quadrature-Amplitudemodulation(QAM)ThisschemeenablestwoDSB-SCmodulatedwavestooccupythesamechannelbandwidthBandwidth-conversionsystemThissystemsendapilotsignaloutsidethepassbandofthemodulatedsignal–tomaintainthesynchronization12()()cos(2)()sin(2)ccccstAmtftAmtftQuadrature-CarrierMultiplexing9/29/2010通信系统原理郭宇春32多级调制例题：某调制方框图如下图(b)所示。已知m(t)的频谱如下图(a)所示，载频ω1ω2，ω1ωH，且理想低通滤波器的截止频率为ω1，试求输出信号s(t)，并说明s(t)为何种已调信号。9/29/2010通信系统原理郭宇春33解调相干解调原理同步误差抗噪声性能分析非相干解调原理抗噪声性能分析门限效应9/29/2010通信系统原理郭宇春34相干解调的同步误差分析(自学)极端情况：单边带])cos[()(00ttcd)(tsd)(tso)sin()()cos()()(0000ttsttstsQI)sin()(21)cos()(21)(ttsttstsQIo－15Hz20f02)(ˆ21sin)(ˆ21cos)(21)(tftftftsoT0t^t02T9/29/2010通信系统原理郭宇春35相干解调输入)(tsittcd0cos)(同步网络)(tso)(tni)(tnottsttstsoQoIisin)(cos)()(ttnttntnoQoIisin)(cos)()(VSBSSB,2DSB2AM22022)(2)(2)(2)()(tftftfAtstsSQIiAM,DSB0SSBVSB2(1)immmBfNnBBfBf9/29/2010通信系统原理郭宇春36相干解调输出信噪比得益)(tsittcd0cos)(同步网络)(tso)(tni)(tno)(21)(tstsIo)(21)(tntnIo)(41)(4122tftsSIoBnNtnNiIo024141)(4112)()(2VSBSSB,DSB2202AMGGtfAtfG9/29/2010通信系统原理郭宇春37非相干解调（自学）)(tsi)(tso)(tni)(tno输入大信噪比ttfAtsoicos)]([)(0ttnttntnoQoIisin)(cos)()()(2121220tfASimifnBnN002)](cos[)(sin)(cos)]()([)()()(0000tttttnttntfAtntstxQIii)()]()([)(220tntntfAtQI)()()(arctan)(0tntfAtntIQ)()(0tntfAi)()()()()()()(0tntntftstntfAtIooI)()(22)()(2202022tfAtfGfntnNtfSmIoo•仅适用于AM•大信噪比条件下非相干解调抗噪声性能与相干解调一致9/29/2010通信系统原理郭宇春38非相干解调（自学）)(tsi)(tso)(tni)(tno输入小信噪比ttfAtsoicos)]([)(0ttnttntnoQoIisin)(cos)()()(2121220tfASimifnBnN002)](cos[)(sin)(cos)]()([)()()(0000tttttnttntfAtntstxQIii)()]()([)(220tntntfAtQI)()()(arctan)(0tntfAtntIQ)()(0tntfAi)()(tanarg)()()()()(cos)]([)()(220tntnttntntRttfAtRtIQQI非相干解调具有门限效应9/29/2010通信系统原理郭宇春39线性调制系统的噪声性能分析分析噪声性能的基本思路噪声模型：只考虑起伏噪声，噪声功率是信号带宽内的部分噪声以窄带高斯方式进入系统分析接收端解调器的输入输出)(ts)(tnttnttntnQI00sin)(cos)()(0)()()(tntntnQIBntntntnnQI02222)()()(9/29/2010通信系统原理郭宇春40线性调制系统的噪声性能分析分析噪声性能的基本思路分析方法：计算输入信噪比计算输出信噪比计算信噪比得益)(ts)(tn)(tsi)(tni)(tso)(tno)()(22tntsNSiiii)()(22tntsNSooooiiooNSNSG9/29/2010通信系统原理郭宇春41例题发送端单音调制信号f(t)幅度为Am=1V，频率fm=10kHz，现分别用AM=0.5的AM、DSB和SSB传输。已知信道衰减K=-40dB，接收机输入端白噪声功率谱（单边）为n0=10-10W/Hz(1)计算各种制式在接收输入端的信噪比(2)计算各解调信噪比(3)计算各信噪比得益G，并比较结果9/29/2010通信系统原理郭宇春42解调小结相干解调