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1、1 第四章 模拟调制系统第四章 模拟调制系统 调制的定义和分类调制的定义和分类 幅度调制的原理及抗噪声性能幅度调制的原理及抗噪声性能 角度调制的原理及抗噪声性能角度调制的原理及抗噪声性能 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较 频分复用频分复用 FDM 2 1 调制的定义和分类调制的定义和分类 1 调制调制 目的 将原始电信号变换成频带适合信道传输的信号目的 将原始电信号变换成频带适合信道传输的信号 方式 按调制信号的变化规律去改变载波的某些参数方式 按调制信号的变化规律去改变载波的某些参数 作用 作用 频谱搬移频谱搬移 影响系统的传输有效性和可靠性影响系统的传输有效性和可靠性 调制信号
2、 原始基带信号调制信号 原始基带信号 载波 携带调制信号的信号载波 携带调制信号的信号 正弦波调制 正弦型信号作为载波正弦波调制 正弦型信号作为载波 脉冲调制 脉冲串作为载波脉冲调制 脉冲串作为载波 模拟调制 调制信号取值连续模拟调制 调制信号取值连续 数字调制 调制信号取值离散数字调制 调制信号取值离散 正弦波模拟调制 正弦波数字调制 脉冲模拟调制 脉冲数字调制 正弦波模拟调制 正弦波数字调制 脉冲模拟调制 脉冲数字调制 3 1 调制的定义和分类调制的定义和分类 2 正弦波模拟调制正弦波模拟调制 调制信号 模拟信号 调制信号 模拟信号 载波 连续正弦波 载波 连续正弦波 m t 0 cos
3、c s tAt cos mc stA ttt 已调信号已调信号 A t t 已调信号的瞬时幅度 已调信号的瞬时相位 已调信号的瞬时幅度 已调信号的瞬时相位 A tm t幅度调制 随成比例变化幅度调制 随成比例变化 tm t 相位调制 随成比例变化相位调制 随成比例变化 dt m t dt 频率调制 随成比例变化频率调制 随成比例变化 线性调制 角度调制 线性调制 角度调制 非线性调制非线性调制 4 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 1 幅度调制 正弦型载波的幅度随调制信号作线 性变化的过程 幅度调制 正弦型载波的幅度随调制信号作线 性变化的过程 0 cos mc stAm tt 0 c m
4、 t A 基带调制信号 常数 基带调制信号 常数 00 2 jj mcc A SMeMe 2 cc A MM 已调信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移 已调信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移 已调信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移 已调信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移 线性调制线性调制线性调制线性调制 0 0 时域时域 频域频域 m tM 假定 假定 5 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 2 幅度调制器的一般模型幅度调制器的一般模型 cos ct h t m t m st h tH cos mc stm tth t 1 2 mcc SMMH m th t 不同 不同 双边带调幅双边带调幅
5、DSB 标准调幅标准调幅 AM 单边带调幅单边带调幅 SSB 残留边带调幅残留边带调幅 VSB 6 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 3 双边带双边带 DSB 信号信号 m t无直流分量无直流分量 h t理想带通滤波器理想带通滤波器 cos DSBc stmtt 1 2 DSBcc SMM 7 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 4 已调信号的包络与已调信号的包络与m t 不同不同 反相点 当载波与反相点 当载波与m t 同时改变极性时出现同时改变极性时出现 不影响性能不影响性能 提取提取提取提取 包络包络包络包络 t sm t T 反相点反相点反相点反相点 cos sin c m tt
6、 s tAt 例 例 4 c 反相点反相点反相点反相点 A A A m t cos mc stAm tt 2 T 8 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 5 DSB信号的频谱特点信号的频谱特点 c 无载波分量 信号频谱搬移至处 无载波分量 信号频谱搬移至处 22 HH 已调信号带宽扩展为调制信号带宽的 倍 已调信号带宽扩展为调制信号带宽的 倍 双边带频谱双边带频谱 ccHcHc 上边带或 上边带或 cHcccH 下边带或 下边带或 上下边带分别包含调制信号的全部信息上下边带分别包含调制信号的全部信息 0 M 2A H H 0 m S A cH c cH cH c cH 9 2 1 幅度调制的
7、原理幅度调制的原理 6 DSB信号的解调信号的解调 相干解调相干解调 cos ct LPF o mt DSB st mt coscoscos DSBccc mtsttm ttt 11 cos 2 22 c mtmtt 11 22 24 cc MMMM 1 2 o mtm t 载波提取 发端加小功率导频载波提取 发端加小功率导频 coscos DSBcpc stm ttAt 10 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 7 调幅调幅 AM 信号信号 0 m tmmt 含直流分量 含直流分量 h t 理想带通滤波器 理想带通滤波器 0 cos AMc stmmtt 0 1 2 AMcccc SmMM
8、 0 cos cos cc mtmtt 载波分量载波分量载波分量载波分量DSBDSB分量分量分量分量 mt AM st 0 m where mtM 11 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 8 调幅系数调幅系数 max 0 AM mt m 1 mt AM st 0 m AM st 0 m 0 max mmt 0 max mmt 若 若过调制过调制过调制过调制 0 mm t 0 mm t 12 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 9 AM信号的解调信号的解调 0 cos coscos AMccc mtsttmmttt 0 1 1cos 2 2 c mmtt 0 1 2 o mtmmt cos
9、 ct LPF o mt AM st mt 去直流去直流去直流去直流 1 2 mt 相干解调相干解调 mt 13 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 10 包络提取方式 半波整流包络提取方式 半波整流 低通低通 00 0mtmmmt 非相干解调非相干解调 包络检波包络检波 隔直隔直 0 cos AMc stmm tt 包络包络包络包络 14 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 10 AM信号的功率信号的功率 0 cos AMc stmmtt 2 22 0 cos AMAMc Ptstmmtt 2 0 1 1cos 2 2 c mmtt 2 0 1 2 mmt 22 0 11 22 mmt
10、载波载波载波载波 功率功率功率功率 边带边带边带边带 功率功率功率功率 15 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 11 单边带单边带 SSB 信号信号 m t 无直流分量 无直流分量 LPF HPF BPFh t cos ct h t m t m st USBUSB LSBLSB 16 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 12 sgn c 0 c 1 1 sgn c 0c 1 1 1 sgnsgn 2 LSBcc H LSBDSBLSB SSH 11 sgnsgn 22 cccc MM sgnsgn cccccc MMMM Q Q sgnsgn cccccc MMMM 1 4 1 sgns
11、gn 4 LSBcc cccc SMM MM 1 cos 2 c m tt 1 sin 2 c m tt 17 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 13 11 cossin 22 LSBcc stm ttm tt 11 cossin 22 USBcc stm ttm tt SSB信号的产生信号的产生 滤波法 频域滤波法 频域 相移法 时域相移法 时域 SSB信号的解调信号的解调 相干解调相干解调 cos SSBc mtstt 111 cos 2sin 2 444 cc mtmttmtt m m 1 4 o mtm t cos ct LPF o mt SSB st mt cos ct 2 2
12、sin ct SSB st m t m t 18 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 14 残留边带残留边带 VSB 信号信号 m t 无直流分量 无直流分量 h t 残留边带滤波器 残留边带滤波器 cos ct h t m t VSB st VSB H cos VSBc stm tth t 1 2 VSBcc SMMH cos ct LPF o mt VSB st mt cos VSBc mtstt 1 2 VSBcVSBc MSS 11 22 44 cccc MMMHMMH LPFLPFLPFLPF 1 4 occ MMHH cc HHc H 19 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理
13、15 ccH HHc c H 的截止特性在载频左右 具有互补对称特性 的截止特性在载频左右 具有互补对称特性 H H 20 2 1 幅度调制的原理幅度调制的原理 16 随机调制信号的功率谱密度特性随机调制信号的功率谱密度特性 MM Mt RP 假设消息随机过程是一均值为零 自相关函数 为的广义平稳随机过程 假设消息随机过程是一均值为零 自相关函数 为的广义平稳随机过程 cos DSBc stMtt 1 4 DSB sMcMc PPP cos AMc stAMtt 22 1 4 AM scc McMc PAA PP 21 2 2 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能 1 性能分析模型
14、性能分析模型 n t BPF m st 解调器解调器 m st i nt o mt o nt cossin iccsc ntnttntt cos c V ttt 222 ics nnn 222 ics i entntnt 2 0ii NntN B B BPF带宽带宽 已调信号带宽已调信号带宽 输入信噪比 输入信噪比 2 2 m i i i stS N nt 输出信噪比 输出信噪比 2 2 o o o o mtS N nt 调制制度增益 调制制度增益 oo ii SN G SN 22 2 2 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能 2 DSB调制系统的性能调制系统的性能 cos DSB
15、c stm tt 22 1 2 iDSB Sstmt 00 2 i NN BN W 0 2 ii i SS NN W 1 cos 2 oDSBc LPF mtsttm t 相干解调 相干解调 22 1 4 oo Smtmt cos oic LPF ntntt cossincos ccscc LPF nttnttt 1 2 c nt 222 0 111 442 ooci NntntntN W 2 0 2 o o mtS NN W 2G 2 0 4 mt N W 0 i S N W W 调制信号带宽 调制信号带宽 B 2W 23 2 2 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能 3 SSB
16、调制系统的性能调制系统的性能 11 cossin 22 USBcc stm ttm tt 22 2 1 cossin 4 iUSBcc Sstm ttm tt 00i NN BN W 0 ii i SS NN W 11 cossincos 22 occc LPF mtm ttm ttt 22 1 16 oo Smtmt cossincos occscc LPF ntnttnttt 1 2 c nt 2 0 11 44 oc NntN W 2 0 4 o o mtS NN W 1G 2 0 4 mt N W 0 i S N W B W 2 1 4 mt 22 1 11 4 22 mtmt 1 4 m t 24 2 2 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能 4 比较比较DSB SC与与SSB SC 系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能 oo oo SSBDSB SS NN 0 i S N W 2 DSB G 1 SSB G 若解调器输入端若解调器输入端DSB与与SSB信号的平均功率信号的平均功率Si 相同 且输入噪声双边功率谱密度 相同 且输入噪声双边功率谱密度N0 2 相同 则有
