《数字通信第3章-tc模拟调制系统(1)讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字通信第3章-tc模拟调制系统(1)讲解（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 模拟信号的调制与解调,3.1 模拟信号的线性调制,3.1.1双边带调幅 3.1.2 单边带调制（SSB） 3.1.3 残留边带调制（VSB）,3.1.1 常规双边带调制 标准调幅为：,适用包络检波的条件！ A0与f(t)的关系,若,上式中， ，称为调幅指数，用百分比表示时，称为调制度。（通常取30%60%）,若调制信号为一般信号，则取调幅指数为：,当载波初相为0时，已调信号为：,频域特性分析,若有：,则已调信号的频谱为：,已调信号的频谱图：,1. 形状相同，位置搬移； 2. AM信号含载波分量； 3. AM 信号是双边带信号，带宽 BAM=2W=2fH 4. 下边带是上边带的镜像,载频
2、分量,载频分量,调幅信号的平均功率为：,功率特性分析,常规调幅信号的功率由载波功率Pc和边带功率Pf组成； 边带功率与调制信号有关，是有用功率： 载波功率？,因为,调制效率：边带功率与总功率之比，即：,当 时，有： 此时：,若 ，调制效率最大值为1/3。,常规调幅调制效率低，载波分量不携带信息却占用大部分功率！ 改进方案-抑制载波双边带调制,例3-1 已知一个AM广播电台输出功率是50KW，采用单频余弦信号进行调制，调幅指数为0.707。 （1）试计算调制效率和载波功率； （2）如果天线用50的电阻负载表示，求载波信号的峰值幅度。 解（1） 由以上的公式有 则调制效率 载波功率为 （2）载波功
3、率Pc与载波峰值A的关系为 所以,3.1.2 抑制载波双边带调幅（DSB-SC） DSB-SC信号表达式为： 已调波频谱为： 已调信号平均功率为： 可见，边带功率是全部功率，其调制效率为,DSB-SC波形图及频谱图如下：,DSB-SC与AM信号的比较,DSB-SC的调制效率：100 优点：节省了载波功率。 缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。 双边带的上、下两个边带有什么关系？ 一个边带携带了调制信号的全部信息。 进一步改进：单边带调制 进一步节省载波功率和带宽,3.1.2 调制与解调 AM与DSB-SC调制模型如下图所示。 实际中，任何具有载 波频率的周期性信号 都可以充当载波信号
4、。图中仅以正弦信 号为例加以说明。,解调包括相干解调和包络检波两种方式。 相干解调模型 如右图所示。 关键是必须 有一个同频同 相的载波。 表达式如下： 经低通后，得到： 从而恢复了原有的调制信号。,3.1.3 SSB信号 滤波法形成SSB信号原理如下图所示。,SSB信号频谱为：,相移法形成单边带信号原理如下图所示。 SSB信号第一项为同相分量，第二项为正交分量。 若调制信号为非周期信号，则通过希尔伯特变换实现SSB信号的产生。,3.1.3 SSB信号的解调 不能用包络解调。相干解调原理如右下图所示。 由于输入信号为： 所以 经低通后输出为：,单边带调制分析,性能分析 SSB信号的实现比AM、
5、DSB要复杂，但SSB调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。 它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。,单边带调制节省带宽和功率，实现困难 双边带调制容易实现，占用2倍带宽,折衷方案： 在实现难度和 占用带宽中折衷,3.1.4 残留边带调制(VSB),原理： 介于SSB与DSB之间的一种折衷方式 它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现的困难。 不像SSB那样完全抑制DSB信号的一个边带，而是使其残留一小部分。,残留边带信号的产生 使用滤波法产生残留边带信号：,残留上边带信号,残留下边带信号,可见，只要有下式成立，解调输
6、出就不会失真。,只要等式左侧两个函数在=0处具有互补对称（奇对称）特性，解调就不失真。,载波和线性调制信号的关系,AM 有载波效率低包络检波 DSB无载波效率高相干解调 SSB无载波效率高相干解调 VSB无载波效率高相干解调,用dB值表示信噪比:10lg(S/N),为什么用dB值表示信噪比 ？ dB：单位，无量纲 声音功率倍数： 增强10倍；增强100倍；增强1000倍 人耳的感觉： 增加1倍；增加2倍；增加3倍 人耳的感觉与声音功率倍数的对数成正比，使用dB值符合人体感官规律。,通信系统质量的最终衡量,质量标准是根据人的感官生理特点而确定的 听觉对声音信号的要求在20dB40dB （25dB
7、） 视觉对图象信号的要求在40dB60dB （45dB） So/No确定的条件是有用信号与噪声能分开 影响的因素是调制方式和解调方式,物理意义分析,DSB调制系统的信噪比增益为2。 DSB信号的解调器使信噪比改善一倍。 原因： 采用相干解调，使输入噪声中的正交分量被消除的缘故。,物理意义分析,GSSB=1，解调对信噪比没有改善。 因为在SSB系统中，信号和噪声有相同表示形式，所以相干解调过程中，信号和噪声中的正交分量均被抑制掉，故信噪比没有改善。,讨 论,如果我们在相同的输入信号功率，相同的输入噪声功率谱密度，相同的基带信号带宽条件下，对DSB/SSB这两种调制方式进行比较，可以发现它们的输出
8、信噪比是相等的。 两者的抗噪声性能是相同的。但SSB所需的传输带宽仅是DSB的一半。 因此SSB得到普遍应用，在短波通信中单边带调制是一种重要的调制方式。,残留边带调制相干解调的抗噪声性能,由于残留边带信号的带宽在取值范围内有不同的情况，所以抗噪声性能的计算比较复杂。 如果残留的边带不是太宽，可以近似认为其抗噪声性能与单边带调制相同。,讨 论,AM信号的信噪比增益GAM随A0的减小而增加。 GAM总是小于1，这说明包络检波器对输入信噪比没有改善，而是恶化了。 可以证明，采用相干解调法解调AM信号时，得到的信噪比增益与上式给出的结果相同。 对于AM调制系统，在大信噪比时，采用包络检波器解调时的性能与相干解调时的性能几乎一样。,
