《通信原理-模拟调制系统(5.1-5.2)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理-模拟调制系统(5.1-5.2)（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.1 幅度调制（线性调制）的原理5.2 线性调制系统的抗噪声性能5.3 非线性调制（角调制）的原理5.4 调频系统的抗噪声性能5.5 各种模拟调制系统的性能比较 第 5 章 模拟调制系统1北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统基本概念调制：发送端把基带信号频谱搬移到给定信道通带内的过程。解调：在接收端把已搬移到给定信道通带内的频谱还原为基带信号频谱的过程。载波：频率在给定信道通带内的基带信号的载体，可分为正弦波载波和脉冲载波。调制信号：携带信息的基带信号。正弦波载波调制：用正弦波作为载波。脉冲编码调制：
2、用脉冲串作为载波的数字调制。已调波信号：调制信号(基带信号)将载波调制后形成的信号。2北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统调制的作用信道复用：将多路信号互不干扰的安排在同一物理信道中传输。 改善系统抗噪能力：通常可通过牺牲有效性来提高抗干扰性，如FM替代AM。 频率变换：如将（0.33.4KHz）有效带宽内的语音信号调制到高频段上去。 调制系统模型调制的分类 调制信 号已调信 号载波信 号3北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统（第7章）残留边带（VSB- Vestigial Side Band ）分 类幅度调制数字 调制调幅（AM- Am
3、plitude Modulation ） 双边带（DSB- Double Side Band）模拟 调制角度调制调频（FM- Frequency Modulation ）调相（PMPhase Modulation）单边带（SSB- Single Side Band）按调制器传 输函数分类：按载波信号分类连续波调制：脉冲调制：c(t) 连续，如c(t)=cosct；c(t)为脉冲，如周期矩形脉冲序列。线性调制 ：调制前、后的频谱呈线性搬移关系。 非线性调制 ：调制后会产生新的频率成份。 4北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统调制系统中讨论的主要问题和主要参数讨论的主要
4、问题：（1）工作原理；（2）已调信号的带宽；（3）功率关系；（4）噪声对调制系统的影响。主要参数：（1）发送功率； （2）传输带宽；（3）抗噪声性能； （4）设备的复杂性。这些参数是各种调制系统比较的基础，也是 选择和设计调制系统的依据。5北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.1 幅度调制的原理用调制信号去控制高频载波的振幅，使其振幅随调制信号 作线性变化的过程。幅度调制的概念设正弦型载波为：幅度调制信号的一般表达式为：幅度调制器的一般模型6北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统对应频谱为： 线性调制：已调信号的谱结构是基带调制信号频谱结
5、构的简单 平移及线性变换，因此幅度调制又称为线性调制。不同h(t)的特性AM DSBSSBVSB 常规调幅AM：H()为全通网络，m(t) 有直流成分。抑制载波双边带调制DSB :H()为全通网络,m(t) 无直流成分。抑制载波单边带调制SSB :H()为截至频率为c的高通或低通滤波 器，m(t) 无直流成分。残留边带调制VSB :H() 是特定的互补特性滤波器，m(t) 无直流 成分。7北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.1.1 调幅(AM) 基本原理m(t)AcoswctsAM(t)m(t)A0A+m(t)线性调幅不过调的条件：8北京工商大学 信息工程学院
6、电子科学与技术系第5章 模拟调制系统频谱特点A-Ac(t)m(t)A00A0+m(t)tsAM(t)tM(f)ffmC(f)fc-fcfS (f)2fm2fm-fcfcf9北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统AM信号在1电阻上的平均功率应等于sAM(t)的均方值。功率当m(t)为确知信号时，sAM(t)的均方值即为其平方的时间平均。边带功率当m(t)为余弦波，且“满调幅”两边带功率之和 载波功率之半10北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统调制效率若“满调幅”时11北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.1.2
7、双边带（DSB）调制基本原理调制信号m(t)没有直流分量时，得到DSB信号 。)(th)(tmtcwcos)(tsDSB12北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统上、下边带均包含调制信号的全部信息； 幅度减半，带宽加倍； 线性调制。频谱特点13北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统功率 DSB信号的功率仅由边带功率构成：调制效率14北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.1.3 单边带(SSB)调制基本原理DSB信号两个边带包含的信息相同，从信息传输的角度来考虑，传 输一个边带就足够了。用滤波法形成单边带信号15北
8、京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统正变换反变换在时间域的数学描述如下： 在频率域中的数学描述为： 将一个信号波形中的全部频率分量相移-90后所得的时间信号 就叫做原信号的希尔波特变换。 基础知识-希尔波特（Hilbert）变换 16北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统信号和它的希尔波特变换具有相同的能量谱密度或相同的功 率谱密度。推论：a、信号和它的希尔波特变换的能量(或功率)相同。 b、信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数。 c、信号和它的希尔波特变换互为正交。Hilbert变换的性质:常用的希尔波特变换对： 17北京工商大学 信
9、息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统频谱表达式18北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统SSB信号的时域表达式 上边带下边带19北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统用相移法形成单边带信号Hh()21m(t)sSSB(t)21m(t) cosctcosct21m(t)sin ct21m(t)优点：具有最窄的传输带宽，信道利用率最高；缺点：电路实现复杂，技术要求高；解调时同步误差要小。20北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.1.4 残留边带调幅（VSB） 基本原理残留边带调制是介于SSB与DSB之间的
10、一种调制方式， 它 既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现上 的难题。21北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统VSB的过程分析VSB解调器模型滤波法实现残留边带调制22北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统传输残留部分下边带 的滤波器特性传输残留部分上边带 的滤波器特性 23北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统残留边带滤波器 的几何解释24北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.1.5 线性调制的一般模型滤波法模型输出信号时域表示式:输出信号频域表示式:移相法模型(
11、p95)25北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.1.6 相干解调与包络检波相干解调设已调信号的表达式为：26北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统包络检波 适用条件：AM信号，且要求|m(t)|max A0选择RC满足如下关系：检波器的输出：设输入信号是：27北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.2 线性调制系统的抗噪声性能5.2.1分析模型解调器抗噪声性能分析模型噪声分析窄带的高斯噪声:28北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统若白噪声的双边功率谱密度为n0/2，带通滤波器传输特
12、性是 高度为1。解调器输出信噪比调制制度增益29北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.2.2 DSB调制系统的性能 DSB相干解调抗噪声性能分析模型信号功率计算解调器输出端的有用信号功率：B=2fH30北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统噪声功率计算输出噪声功率：B=2fH31北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统信噪比计算输入信噪比输出信噪比：制度增益计算B=2fH32北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.2.3 SSB调制系统的性能信号功率计算输出信号平均功率：B=fH输入信号
13、平均功率：33北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统噪声功率计算B=fH 信噪比计算输入信噪比：输出信噪比：制度增益计算问题：DSB调制的性能是否优于SSB调制。34北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统5.2.4 AM包络检波的性能包络检波器分析模型输入信噪比计算35北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统包络计算输出信噪比计算 大信噪比情况36北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统讨论 1、AM信号的调制制度增益GAM随A0的减小而增加。2、GAM总是小于1，这说明包络检波器对输入信噪比没
14、有改 善，而是恶化了。3、 对于100%的调制，且m(t)是单频正弦信号，这时AM 的 最大信噪比增益为4. 可以证明，采用同步检测法解调AM信号时，得到的调制 制度增益与上式给出的结果相同。37北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统小信噪比情况结论在大噪声情况下，AM系统非相干解调无法恢复原始信号m(t)。 38北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统门限效应包络检波当输入信噪比小到某一个特定的数值时，就会出现 输出信噪比急剧恶化的现象，这种现象称为门限效应，而该特定 的数值称为门限。门限效应大信噪比情况下，AM信号包络检波器的性能几乎与相干解调 法相同;但随着信噪比的减小，包络检波器将在一个特定输入信噪比 值上出现门限效应; 一旦出现门限效应，解调器的输出信噪比将急剧 恶化。结论39北京工商大学 信息工程学院 电子科学与技术系第5章 模拟调制系统40
