现代通信原理与技术9第四章

主要内容一、线性调制系统的原理及抗噪声性能二、非线性调制系统的原理及抗噪声性能三、频分复用及多级调制1、掌握调制的目的、定义和分类2、掌握线性调制四种方式的原理、特点、时域（AM、DSB）或频域表示、解调方法3、掌握非线性调制的原理、特点和时域表示4、掌握瞬时频率、瞬时相位的概念和调频信号带宽的计算5、熟悉四种线性调制方式的时域波形和频谱结构，以及相互间的联系和区别6、熟悉非线性调制频谱结构特点7、熟悉各种调制方式的抗噪声性能基本要求§4.1调制的基本概念一、调制的定义载波的某个参数（幅度、频率、相位）随调制信号变化而变化的过程称为调制。相反的变换过程称为解调。载波：正弦波、脉冲调制信号：基带信号，信源输出的由原始消息直接变换成的电信号。二、调制的目的（1）将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输的已调信号（频带信号）；（2）减小干扰，提高系统抗干扰能力；（3）实现信道的多路复用（FDM），提高信道利用率。三、分类按载波的种类:正弦波调制和脉冲调制正弦波调制：用正弦型高频信号作载波的调制脉冲调制：用脉冲串或一组数字信号作载波的调制三、分类（续）正弦波调制模拟调制：调制信号为模拟信号数字调制：调制信号为数字信号幅度调制(线性调制)AMDSBSSBVSB角度调制(非线性调制)FMPM调制信号频谱的简单搬移，不产生新的频谱结构除有表示调制信号的频谱外，还产生了新的频谱分量§4.2幅度调制的原理1.幅度调制的一般概念2.普通调幅（AM）3.抑制载波的双边带调制（DSB）4.单边带调制（SSB）5.残留边带调制（VSB）一、幅度调制的一般原理幅度调制：正弦型载波的幅度随调制信号作变化的过程为幅度载波：AtAtSccos)(调制信号ttAmtScmcos)()(×BPFm(t)S（t）Sm（t）已调信号0)()(tmtm的平均值通常认为)]()([2)]()([21)()()([)()()()(ccmccMMASMSStsMtm则：设频谱分析：频谱分析f0fcfc+fHfc-fH-fc-fc+fH-fc-fHSM（f）上边带下边带)]()([2)]()([21)()()([)()()()(ccMccMMASMSStsMtm则设频谱分析：)]()([)()(ccASts0fc-fcS（f）f0ffH－fHM（f）假设的调制信号频谱（1）波形特点：幅度随基带信号变化而变化（2）频谱特点：从基带简单的搬移到频带上——频谱的搬移是线性的，所以称为线性调制幅度调制的特点1、AM调制原理)t(m0m)t(sAM0()()mtmmtBPFtAccos基带信号m(t)包含直流成分，即：m(t)=m0+m(t)（|m(t)|maxm0），h(t)为一理想带通滤波器的冲激响应。二、普通调幅AM（AmplitudeModulation）cHcHc11、AM调制原理（续）(1)AM信号的时域描述ttmmtSAM00cosmax0|()|amtmm调幅指数)(tm1、AM调制原理(续）(2)AM信号的频域描述ttmmtSAM00cos边带分量载波分量0/0/00021MMmSAMtmM/AM信号频谱如下图所示:ts(t)ωc-ωc0ωS(ω)SAM(ω)sAM(t)t-ωCωC0ω2ωH0ωH-ωHm(t)m00ωM(ω)m/(t)AM信号的频谱图1、AM调制原理（续）(3)AM信号的功率ttmmtSAM00cos2200220()cos11()22AMAMPstmmttmmtPP载波边带2、AM信号带宽HHcHcf2)ff()ff(B3、AM信号的解调（1）包络检波法解调包络检波器隔直流)(tSAM)(tmoDCRttmmtmmtttmmttSAm00000002cos2121coscoscos（2）相干解调（同步解调）低通滤波器)t(sAMt0cos)(0tm0HH1tmm210tm21tm0经低通后:有用信号：1、一般原理BPF)t(mtcos)t(sc)t(sDSBcHcHc1输入基带信号m(t)无直流成分且h(t)为一理想带通滤波器的冲激响应。三、抑制载波的双边带调制（DSB）ttmtscDSBcos)()()()]()([21)(HMMSccDSB1、一般原理（续）（1）时域波形1、一般原理（续）（2）频谱特性tm(t)ts(t)sDSB(t)tωc-ωc0ωS(ω)ω0ωH-ωHM(ω)-ωCωC0SDSB(ω)ω2ωH上边带下边带1、一般原理（续）（3）已调信号的功率22222()[()cos]11()()cos2221()2DSBDSBccPstmttmtmttmt2、DSB信号带宽HHcHcf2)ff()ff(B3、DSB信号解调方法：相干解调低通滤波器)t(sDSBtcosc)(0tm0HH1ttmtscDSBcos)()(]2cos1)[(21cos)(cos)(2ttmttmttScccDSB)(21)(tmtmo1、一般原理)t(h)t(mtcos)t(sc)t(sSSB)(H0cc1)(H产生下边带0cc1)(H产生上边带四、单边带调制SSB（Single-sideband）0cc1)(H1()[sgn()sgn()]2ccH()(,Mmt若）则：ˆsgn()()(jMmt）1()[()()]41[()sgn()()sgn()]4SSBccccccSMMMM11[()()]()cos42cccMMmtt1[()sgn()()sgn()]41ˆ()sin2cccccMMmtt11ˆ()()cos()sin22SSBccStmttmtt同理上边带11ˆ()()cos()sin22SSBccStmttmtt下边带3、SSB信号调制方法可采用滤波法或相移法产生2、SSB信号带宽：HfB滤波器ttsccos)()(tmsSSB(t)对滤波器提出很高要求。尤其是截止特性陡峭的高频网络更难制作。实际中往往采用多次频移及多次滤波的办法来实现。滤波滤波载波载波载波)(tm滤波功放1f2f3f123fff•相移法S)t(m)(ˆtm)(tsSSBtccos2/2/tcsin4、SSB信号解调方法（2）相干解调（1）加大载波后，可采用包络检波法解调LPFtccos)(tmsSSB(t)S(w)0wc-wcwSSSB(w)0wc-wcw2wc-2wcM(w)0wc-wcw2wc-2wc1、一般原理)t(h)t(mtcos)t(sc)t(sVSB)(H低通滤波器)(tsVSBtcosc)(0tm0HH1五、残留边带调制VSB（Vestigial-sideband）VSB的调制滤波器特性分析——从解调角度来分析所需的滤波器特性)()(21)()(SStStSVSBVSB)]()([)(cos)(cccSttS根据同步解调原理：)]()([21)()(21cVSBcVSBVSBSSSS)()]()2([21)()()]()2([21)(cccVSBcccVSBHMMSHMMS)()]()([21)(HMMSccVSB)(]cos)([)(thttmtscVSB)]()()[(41)(LPFccoHHMM后，输出的通过)]()([21)()(21cVSBcVSBVSBSSSS)()]()([MHHcc常数，才能准确恢复只有HccCHH||)]()([，即只要残留边带滤波器的特性HVSB(ω)在±ωc处具有互补对称特性(奇对称），用相干解调法解调残留边带信号就能够准确地恢复所需的基带信号)(H0ccHcHc0)(cHcH0)(cHcH0)()(ccHHcHH2、VSB信号带宽:HHf2~fB3、VSB信号调制:滤波法4、VSB信号解调:（1）相干解调（2）加大载波后，可采用包络检波法解调作业P964-1