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1、13.1 概述概述 3.2 线性调制线性调制 3.2.1 AM 3.2.1 DSB 3.2.3 SSB 3.2.4 VSB 3.3 非线性调制非线性调制第三章第三章第三章第三章 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统23.1 3.1 概述概述概述概述?模拟调制：用来自信源的基带模拟调制：用来自信源的基带模拟模拟信号去调制某载波 。信号去调制某载波 。?载波：确知的周期性波形 余弦波：式中，载波：确知的周期性波形 余弦波：式中，A为振幅；为振幅； 0为载波角频率；为载波角频率； 0为初始相位。为初始相位。?定义：定义：?调制信号调制信号m(t) 自信源来的信号自信源来的信号?已调信号已
2、调信号s(t) 调制后的载波称为已调信号 调制后的载波称为已调信号?调制器 进行调制的部件调制器 进行调制的部件图3.1.1 调制器调制器已调信号 s(t)调制信号 m(t)cos()(00+=tAtc3?调制的目的：调制的目的：?频谱搬移 适应信道传输、合并多路信号频谱搬移 适应信道传输、合并多路信号?提高抗干扰性提高抗干扰性?模拟调制的分类：模拟调制的分类：?线性调制：调幅、单边带、双边带、残留边带线性调制：调幅、单边带、双边带、残留边带?非线性调制（角度调制）：频率调制、相位调制非线性调制（角度调制）：频率调制、相位调制下面讨论在加入高斯白噪声的情况下，上面各种调制下面讨论在加入高斯白噪
3、声的情况下，上面各种调制/解调 方式下的系统性能解调 方式下的系统性能(带宽带宽B、抗噪性能、抗噪性能 )。43.2 3.2 线性调制线性调制线性调制线性调制3.2.0 3.2.0 基本概念基本概念基本概念基本概念设载波为：设载波为：设载波为：设载波为：c(c(t t) = ) = A Acoscos 0 0 t t = = A Acos2cos2 f f0 0t t调制信号为能量信号调制信号为能量信号调制信号为能量信号调制信号为能量信号m(t)，其频谱为，其频谱为M(f) 载波：载波：c(t) 相乘结果：相乘结果：s (t) 滤波输出：滤波输出：s(t) 用用“”表示傅里叶变换：式中，表示傅
4、里叶变换：式中，s(t)调制 信号 m(t) Acos0tH H( (f f) )已调 信号 s(t)()(fMtm)(cos)(0fStAtm)()(2)(00ffMffMAfS+=M(f)f0S(f)f0f-f00(a) 输入信号频谱密度(b) 输出信号频谱密度线性线性线性线性 平移平移平移平移00 ()()Affff +53.2.1 3.2.1 振幅调振幅调振幅调振幅调制（制（制（制（AMAM）?基本原理 设基本原理 设: m(t) = 1+m (t)， |m (t)| 1， m (t)|max= m 调幅度，则有调幅信号： 调幅度，则有调幅信号：s (t) = 1+m (t)Acos
5、0t，式中，式中， 1+m (t) 0，即，即s (t) 的包络是非负的。的包络是非负的。+1 = =m(t)101+m(t)101+m(t)6?频谱密度频谱密度?含离散载频分量含离散载频分量?信号带宽信号带宽B2fm?当当m (t)为余弦波，且为余弦波，且m100时， 两边带功率之和 载波功率之半。时， 两边带功率之和 载波功率之半。-fmm(t)s(t)M(f)C(f)c(t)A-Atfmf0-f02fmS (f)2fm-f0f0ffftt101+m(t)载波功率载波功率上边带功率上边带功率下边带功率下边带功率s(t)调制 信号 m(t) Acos0 tH H( (f f) )已调 信号
6、s(t)7?AM信号的接收：包络检波信号的接收：包络检波?原理：原理：?性能：设输入电压为式中，为检波器输入噪声电压性能：设输入电压为式中，为检波器输入噪声电压y(t)的包络：在大信噪比下：的包络：在大信噪比下：整流器低通滤波器图3.2.4 包络检波器解调调幅信号ttnttnAtmtysc00sin)(cos)()( 1)(+=ttnttnsc00sin)(cos)()()()( 1)(22tntnAtmtVscy+=)()( 1 )(tnAtmtVcy+8检波后（已滤除直流分量）：输出信号噪声功率比：在检波前的信号噪声功率比等于检波前后信噪功率比之比为由于检波后（已滤除直流分量）：输出信号噪
7、声功率比：在检波前的信号噪声功率比等于检波前后信噪功率比之比为由于m (t) 1，显然上式比值，显然上式比值r0/ri小于小于1，即，即包络检波后信噪比 下降了包络检波后信噪比 下降了。)()( )(tnAtmtvc+=)(/)(222 0tnAtmErc= +=)(/)( 121222tnAtmEri+= += += 222222222 0)( 11 2 )( 1 )(2)(/)( 121)(/)(tmEtmtmE tnAtmtnAtmErrci9(a) 调制信号频谱密度M(f)f 0(b) 已调信号频谱密度f00-f0fS(f)3.2.2 3.2.2 双边带双边带双边带双边带（DSBDSB
8、）调制调制调制调制（DSBDSB- -SCSC）?原理：调制信号原理：调制信号m(t)没有直流分量没有直流分量时，得到时，得到DSB信号 。信号 。?频谱：两个边带包含相同的信息 。频谱：两个边带包含相同的信息 。 没有载波分量没有载波分量。 信号带宽。 信号带宽B2fm0( )cosAm tt s(t)调制 信号 m(t) Acos0tH H( (f f) )已调 信号 s(t)00 ()()2AM ffM ff+图3.2.5 双边带调制信号的频谱上边带上边带下边带10?相干解调相干解调：需要本地载波：需要本地载波?设接收的设接收的DSB信号为接收端的本地载波为两者相乘后，得到低通滤波后，得
9、到信号为接收端的本地载波为两者相乘后，得到低通滤波后，得到?仅当本地载波仅当本地载波没有频率和相位误差没有频率和相位误差时时,输出信号才等于输出信号才等于m (t) /2。 和调制信号仅差一个常数因子和调制信号仅差一个常数因子DSB信号相干解调原理方框图基带 信号 m(t)接收 信号 s(t)cos0tr(t) HL(f)ttm0cos)()cos(0+t)2cos()cos(21)cos(cos)()(000+=+=tttmtttmtr)cos()(21+ttm11相干解调S(f)(b) 双边带信号频谱上边带上边带f00-f0f2f0-2f0(a) 载波频谱f00-f0fC(f)(c) 相干
10、解调后信号频谱f00-f0f2f0-2f0M(f)HL(f)?优缺点：优缺点：DSB信号可以节省发送功率，但接收电路较为复杂。信号可以节省发送功率，但接收电路较为复杂。123.2.3 3.2.3 单边带单边带单边带单边带(SSB)(SSB)调制调制调制调制?调制原理：调制原理：?信号带宽信号带宽Bfm?要求要求m(t)中无太低频率中无太低频率-f0HL(f)特性上边带(b) 上边带滤波器特性和信号频谱上边带f00f图3.2.7 单边带信号的频谱上边带S(f)上边带下边带HH(f)特性HH(f)特性(a) 滤波前信号频谱(c) 下边带滤波器特性和信号频谱S(f)S(f)-f00f-f0f0f下边
11、带f0s(t)调制 信号 m(t) Acos0tH H( (f f) )已调 信号 s(t)?SSB优点：比优点：比DSB信号进一步节省发送功率和占用带宽。信号进一步节省发送功率和占用带宽。13下图以上边带为例，示出用低通滤波器滤出解调后的信号。下图以上边带为例，示出用低通滤波器滤出解调后的信号。图3.2.8 单边带信号的解调S(f)(b) 上边带信号频谱上边带上边带f00-f0f2f0-2f0(a) 载波频谱f00-f0fC(f)(c) 载波和上边带信号频谱的卷积结果f00-f0f2f0-2f0M(f)HL(f)?解调：相干解调解调：相干解调143.2.4 3.2.4 残留边残留边残留边残留
12、边带带带带(VSB)(VSB)调制调制调制调制带宽：带宽：fm 1 时为时为宽带调频宽带调频 带宽带宽B：式中，式中， f 调制频移， 调制频移， fm 调制信号频率。 调制信号频率。mkHz kHzkHzkHz作kHzkHzkHzkHz)( 2mB+) 1(2)(2+=+fmmmfff263.3.3 3.3.3 角度调制信号的接收角度调制信号的接收角度调制信号的接收角度调制信号的接收1.限幅鉴频器限幅鉴频器鉴频器特性与组成鉴频器特性与组成输出电压O 输入频率fc斜率为Kd(a)限幅器 及带通微分器包 络 检 波低 通 滤波器sFM(t)sd(t)鉴频器mo(t)(b)272.锁相鉴频器.锁相
13、鉴频器PDLFVCOuc(t)鉴频输出si(t)sv(t)283. 相干解调： 由于窄带调频信号可分解成同相分量与正交分量之和，因 而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调。相干解调： 由于窄带调频信号可分解成同相分量与正交分量之和，因 而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调。窄带调频信号的相干解调窄带调频信号的相干解调sNBFM(t) 带通c(t)sp(t)低通sd(t)微分mo(t)相干解调si(t)293.43.4 小结小结小结小结性能比较：性能比较：性能比较：性能比较：有效性：有效性：SSB VSB DSB、AM FM可靠性：可靠性：FM SSB、DSB （VSB无具体分析结果）
14、无具体分析结果） AM(So/No)FM (So/No)AM3mf230应用举例应用举例应用举例应用举例?电视图像信号：低频分量丰富电视图像信号：低频分量丰富电视信号频谱结构图电视信号频谱结构图亮度信号：亮度信号：VSB （包络检波，成本低）色度信号：（包络检波，成本低）色度信号：DSB-SC伴音信号：伴音信号：FM正交正交31调频立体声广播信号的产生原理调频立体声广播信号的解调原理调频立体声广播信号的产生原理调频立体声广播信号的解调原理立体声广播信号频谱结构图立体声广播信号频谱结构图?立体音调频立体音调频(FM)广播广播二级调制二级调制32附录附录SSB调制器的实现：调制器的实现：图中，图中，Hb(w)对输入信号对输入信号M(t)进行希尔伯特变换，进行希尔伯特变换，表示把表示把M(t)幅度不变，所有的频率分量均相移，即可得到。幅度不变，所有的频率分量均相移，即可得到。2)(tm33若若M(w)为为m(t)的傅氏变换，则的傅氏变换 为的傅氏变换，则的傅氏变换 为)(tm()Msgn)()(wjwMwM=式中符号函数式中符号函数Sgn=1, 0-1, 0
