《电子科技大学通信原理(李晓峰版)课件第3章_模拟传输》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子科技大学通信原理(李晓峰版)课件第3章_模拟传输（131页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2018/10/29,1/129,通信原理,第3章 模拟传输,2/129,2018/10/29,信源,调制器,发射机,信道,接收机,解调器,信宿,噪声,发送设备,接收设备,基带信号,基带信号,调制信号,已调带通信号,带通信号,模拟通信系统信道中传输模拟波形的通信系统。,3/129,2018/10/29,调制器,调制信号,已调信号,幅度调制,角度调制,都是 的函数,被调信号,4/129,2018/10/29,已调带通信号:,的谱:,的功率谱:,的归一化平均功率为：,5/129,2018/10/29,本章内容-模拟信号的调制、解调 3.1 幅度调制 3.2 模拟角度调制 3.3 幅度调制系统的抗噪
2、声性能 3.4 *角度调制系统的抗噪声性能 3.5 各类通信系统的比较与应用,6/129,2018/10/29,3.1 幅度调制,(Amplitude Modulation),7/129,2018/10/29,已调带通信号的频谱是基带信号频谱的简单搬移,幅度调制-用信号去迫使高频载波瞬时幅度变化。,模拟常规调幅（AM）,抑制载波双边带调幅（DSB-SC）,单边带调幅（SSB）,残留边带调幅（VSB）信号,8/129,2018/10/29,(conventional AM),3.1.1 常规调幅AM,1表达式：,调制：,复包络:,9/129,2018/10/29,图（a）常规调幅,图（b）过调幅
3、,波形:,10/129,2018/10/29,（常规调幅: ）,一般：,常规调幅:,11/129,2018/10/29,过调幅：,载波反相点,12/129,2018/10/29,定义调幅指数：,调幅指数影响功率分配,modulation index,13/129,2018/10/29,2. 频域分析,频谱：,频谱图：,14/129,2018/10/29,常规AM信号的波形及频谱,15/129,2018/10/29,3. 功率与效率,归一化功率：,16/129,2018/10/29,调制效率：,17/129,2018/10/29,例：对于调福指数为100的AM信号,1. 周期方波调制信号：,2.
4、 单频正弦波调制信号：,18/129,2018/10/29,4. 接收,常规调幅常用的二极管包络检波器解调：,非相干解调：接收机不需要产生与接收信号中的载波同频同相的本地载波的接收方式。,19/129,2018/10/29,总结：AM 信号的特点:,包络检波器 用于检测 AM（常规调幅） 信号（接收机简单），这是离散载波项的功劳。,AM信号的功率效率 很低，因为离散载波项浪费功率。,AM 信号的带宽是 信息信号 m(t)带宽的2倍. 上下两个边带完全对称，带宽浪费一半。,乘积检波器 用于检测 AM（常规调幅、过调幅） 信号，接收机复杂，这是调幅只用常规调幅的原因。,20/129,2018/10
5、/29,例 AM 信号的功率联邦通信委员会（FCC）用平均载波功率对AM 广播频段发射机评级; 这种评级系统在 AM 音频应用中很普通 . 假设一个 5,000-W AM 发射机 与一个 50- 负载相连. 如果发射机被一个1000hz的测试音 100% 调制. 我们计算一些参数,未调制时载波 功率为(设载波为电压信号)：,平均载波功率,21/129,2018/10/29,调制信号:,已调信号:,AM 信号的归一化平均功率:,22/129,2018/10/29,在 50- 负载上 AM 信号的实际功率:,在 50- 负载上 AM 信号的峰值电压:,调制效率:,作业：2、3,23/129,201
6、8/10/29,3.1.2 抑制载波双边带调幅,Double-Sideband Suppressed Carrier (DSB-SC),1. DSB-SC信号,24/129,2018/10/29,载波反相点,波形：,25/129,2018/10/29,2. 频域分析,频谱：,Upper sideband,Lower sideband,26/129,2018/10/29,3. 功率与效率,调制效率:,归一化功率:,27/129,2018/10/29,4. 发射和接收,发射（调制）：,接收（解调）：相干解调（接收机本地载波与接收载波同频同相）,LPF,28/129,2018/10/29,After
7、 LPF:,相干解调原理：,乘积检波器,29/129,2018/10/29,Discuss:,同步检波,乘积检波,30/129,2018/10/29,接收机产生本地相干载波的方法：,1. 发送端发射小功率离散载波（导频单音信号）,2. 接收端用锁相环提取同频同相载波,注意：常规AM也可以用相干解调获取基带信息信号,31/129,2018/10/29,总结：DSB 信号的特点:,乘积检波器用于检测 DSB信号，乘积检波器较包络检波器昂贵 。,DSB信号的功率效率 高。,DSB信号的带宽是 信息信号 m(t)带宽的2倍. 上下两个边带完全对称，带宽浪费一半。,32/129,2018/10/29,s
8、ingle sideband signal (SSB),3.1.3 单边带调幅（SSB）,1. SSB信号,只取DSB-SC信号中的上边带或下边带分量。,上边带信号：,，频谱：,下边带信号：,，频谱：,33/129,2018/10/29,频谱：,34/129,2018/10/29,1,1/2,时域表达式:,截取基带信号的负频率部分或正频率部分再直接用DSB-SC调幅可产生单边带信号。如下：,设 的希尔伯特变换为 ，解析信号为 。,则:,由图示可以看出：m+(t) 是sUSB(t)的复包络,35/129,2018/10/29,因为 是 的复包络,36/129,2018/10/29,单边带信号表达
9、式：,SSB 信号的复包络:,2. 单边带信号的产生：,(2) 相移法,(1) 滤波法,(3) 维佛法,37/129,2018/10/29,(1) 滤波法,保留上边带的边带滤波器：,保留下边带的边带滤波器：,38/129,2018/10/29,(2) 相移法,39/129,2018/10/29,3. 单边带信号的接收,SSB信号既有AM又有PM,对于AM分量（实包络）,对于PM分量,40/129,2018/10/29,上边带信号的波形及频谱变换,41/129,2018/10/29,相干解调接收：,乘积检波器:,：以基带信号 的最高频率为截止频率的低通滤波器。,42/129,2018/10/29
10、,4. 功率,归一化平均功率,调制效率:,43/129,2018/10/29,例： SSB-AM 发射机被一正弦信号 调制, 其中 。 (a) 计算 。 (b) 确定下边带 SSB 信号的表达式。 (c)确定SSB 信号的归一化平均功率。 (d) 确定SSB 信号的峰值。 (e)确定SSB 信号的均方根（ rms）值。,解:,44/129,2018/10/29,45/129,2018/10/29,总结：SSB 信号的特点:,乘积检波器用于检测 SSB信号。而且SSB信号的产生比AM、DSB复杂。,SSB信号的功率效率 高。,SSB信号的带宽等于信息信号 m(t)的带宽。只有 AM、DSB带宽的
11、一半。,作业：4、11,46/129,2018/10/29,3.1.4 残留边带调幅 (VSB),1. 用滤波法产生 VSB 信号,令,47/129,2018/10/29,48/129,2018/10/29,DSB、SSB和VSB信号的频谱,都是基带信号频谱的简单平移,49/129,2018/10/29,残留下边带调制的波形及频谱变换,50/129,2018/10/29,2. 接收机,LPF,51/129,2018/10/29,选择合适的LPF的截止频率可滤除第二项。,After LPF:,52/129,2018/10/29,为了恢复无失真调制信号 M( f ) , HV( f ) 必须满足下
12、面条件:,互补对称性,53/129,2018/10/29,54/129,2018/10/29,3.2 模拟角度调制,55/129,2018/10/29,3.2.1角调制的基本概念,角调信号表达式：,随 变化。,1. 相位调制与频率调制的概念,(PM and FM),（1）相位 和 频率,瞬时相位:,对 的瞬时相位偏移 :,：载波频率,非线性调制，已调带通信号的谱不再是基带信号谱的简单搬移,56/129,2018/10/29,瞬时频率:,瞬时频率偏移:,instantaneous,57/129,2018/10/29,(2) 相位调制（PM）,相位偏移正比于调制信号,其中: 相偏常数,PM 信号
13、表达式:,(调相器的灵敏度),其含义是单位调制信号幅度引起PM信号的相位偏移量,58/129,2018/10/29,（3）调频 (FM),其中: 频偏常数（调频器灵敏度）,频率偏移正比于调制信号 。,调频信号表达式：,其含义是单位调制信号幅度引起FM信号的频率偏移量,相位偏移正比于调制信号 的积分。,59/129,2018/10/29,例3.1 图示方波与锯齿波信号的调相与调频信号波形。,解：,60/129,2018/10/29,用 FM 器产生PM信号,2. FM 、 PM 之间的转换,对 是FM,对 是PM,61/129,2018/10/29,用 PM 器产生FM信号,对 是FM,对 是P
14、M,62/129,2018/10/29,3. 最大频偏、相偏与调制指数,(1) 最大相偏（峰值相偏）,：调角信号瞬时相位偏移的最大值。,PM信号：,FM信号：,63/129,2018/10/29,(2) 最大频偏（峰值频偏）,已调信号的瞬时频率偏移的最大值。,PM信号：,FM信号：,64/129,2018/10/29,例3.2 若消息信号：,可对 调频，又可调相。确定调频信号和调相信号的表达式。,解：PM调制：,FM调制：,单频信号,65/129,2018/10/29,所以调频信号和调相信号的表达式：,令,与,66/129,2018/10/29,于是有，,定义调制指数：,1. 调相指数：,2. 调频指数：,B表示基带信号m(t)的带宽，等于它的最高频率fm。,PM信号的最大相偏,FM信号的最大相偏,PM ,FM 都是最大相偏这一结论只对单频调制信号成立。,67/129,2018/10/29,例3.3 已知调角波：,（1）求 与,（2）若 是调相波， ，求 与,
