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1、第三章 模拟调制系统1 1、了解调制的功能和调制的分类、了解调制的功能和调制的分类2 2、掌握模拟调制的概念和模拟调制信号的表达式、掌握模拟调制的概念和模拟调制信号的表达式3 3、掌握模拟线性调制、掌握模拟线性调制AMAM、DSBDSB的时域波形、频域特的时域波形、频域特性，带宽，功率分配性，带宽，功率分配4 4、掌握、掌握NBFMNBFM、WBFMWBFM的频谱分布、带宽、功率分配的频谱分布、带宽、功率分配5 5、了解模拟调制与解调、了解模拟调制与解调6 6、掌握模拟调制中几种调制方式的抗噪性能比较、掌握模拟调制中几种调制方式的抗噪性能比较课程目的根本概念1、基带信号2、调制的作用：易于辐射
2、/频率资源充分运用/多路复用/改善信噪比3、模拟调制：以模拟信号为调制信号，对延续的正余弦载波进展调制，即载波的参数随着调制信号的作用而变化，此调制称为模拟调制。4、模拟调制 幅度调制 AM,DSB,SSB,VSB 角度调制 PM,FM2.1 调制的功能及分类一、调制的功能1、信道传输频率特性的需求2、把基带信号调制到较高的频率使天线容易辐射3、便于频率分配4、有利于实现信道多路复用，提高系统的传输有效性5、可减少噪声和干扰的影响，提高系统的传输可靠性二、调制的分类1、根据调制信号的分类 模拟调制 数字调制2、根据载波分类 延续波调制：高频载波是正弦波 脉冲波调制：载波是脉冲序列4、根据调制前
3、后信号的频谱构造关系分类 线性调制 非线性调制3、根据调制器的功能分类 幅度调制 频率调制 相位调制2.2 线性调制系统载波： 幅度角频率初相位调制信号f(t)调制后：瞬时幅度载波的相位偏移A(t)随f(t)作线性变换，称线性调制或幅度调制；(t)或(t)的导数随f(t)作线性变换，称非线性调制或角度调制；一、抑制一、抑制载波双波双边带调幅幅DSB-SCDSB-SC1 1、时域表达式及域表达式及频谱图f(t)t调制信号时域波形图s(t)t输出信号时域波形图时域波形图 1F()B01/2 0SDSB()2B频谱图c(t)t载波信号时域波形图3 3、平均功率及效率、平均功率及效率2 2、带宽、带宽
4、BDSB=2Bf(t)t01t01c(t)sDSBt)t01C()F()00SDSB()0100100400400300 500 500 300 1/21二、常二、常规双双边带调制系制系统1、常规双边带调制AM信号的时域表达式及波形调制信号f(t),其平均值为0，即f(t)=0;调制后表达式：f(t)t01t01c(t)A0=2A+f(t)t0132t012sAMt3正常调幅正常调幅f(t)t01t01c(t)A0+f(t)A0=1t012t012sAMtA0=0sAMt)t01f(t)t01满调幅过调幅调幅指数2 2、频谱特性特性F()10BSAM()1/20A0A0-cc2B4 4、功率分
5、配、功率分配调制效率载波功率边带功率3 3、带宽、带宽BAM=2B例：例：那么，那么，经AMAM调制后的制后的AMAM信号功率信号功率为多少？多少？其其调制效率制效率为多少？最大多少？最大调制效率可达多少？制效率可达多少？4 4、运用、运用调幅广播幅广播AMAM常常规调幅方式，收音机幅方式，收音机波段：中波波段：中波535KHz1605KHz,535KHz1605KHz,自在空自在空间， 地域性广播地域性广播 短波短波3.9MHz18MHz3.9MHz18MHz，电离离层反射，反射， 间隔数千公里隔数千公里三、单边带调制三、单边带调制SSBSSB频谱图SUSB() C- C C- CHLSB(
6、) C- CB1/2 C- CSLSB()B1/2HUSB() C- CSDSB()2B1/2上边带调制下边带调制四、残留边带调制四、残留边带调制VSBVSB频谱图 C- CSDSB()2B1/2HVSB()SVSB() C- CB1/2 C- CB1/2HVSB()SVSB()残留上边带残留下边带练习题1.知：调制信号f(t)=cos 0t；载波信号c(t)=cos4 0t;请画出调制信号、载波信号及AM、DSB 、HSB 、LSB调制时的频谱图(AM时直流电平为A0) 0- 0F( )w0-w0F(w)4w0-4w0w 0- 0SDSB( )4 0-4 0w5 03 0-3 0-5 0ww
7、0-w0SAM(w)4w0-4w0w5W03W0-3W0-5W0练习题ww0-w0SUSB(w)4w0-4w0w5W0-5W0ww0-w0SLSB(w)4w0-4w0w3W0-3W0作业1、Page38, 2.1题,2.31、 在通讯系统中，模拟线性调制是指 。A调幅 B调频 C调相 D调角2.以下有关通讯系统中的调制、解调说法哪种是正确的。A调制、解调都在发射端 B调制、解调都在接纳端C调制在发射端，解调在接纳端 D调制在接纳端，解调在发射端3.在模拟无线通讯的系统中，以下哪种说法是正确的。A基带信号一定是正弦波。 B基带信号一定是方波。C载波信号一定是正弦波。 D载波信号一定是方波。2.3
8、 非线性调制系统瞬时相角瞬时幅度一、调频信号与调置信号一、调频信号与调置信号常量相移常数1 1、相位调制、相位调制 PM:Phase Modulation PM:Phase Modulation 2 2、频率调制、频率调制(FM:Frequency Modulation)(FM:Frequency Modulation)频偏常数表征调频器的灵敏度载波频率(常数)AMFM各种调制时的时域波形图时域波形图f(t)f(t)f(t)结论：1、FM信号是一个等幅波，它的幅度与调制信号无关；2、FM信号的频率与调制信号电压有比例关系二、频率调制二、频率调制FMp28-p331、窄带调频和宽带调频的定义、窄
9、带调频和宽带调频的定义(P28)由调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30 o时，就称为窄带调频NBFM:narrow band frequency modulation(p28,2-30式)不满足窄带条件的调频称为宽带调频WBFM:Wide Band frequency modulation(2-30)2、窄带调频的带宽P29 m0F() m c0 c m c + m- c- c m- c + mSNBFM( ) c0 c m c + m- c- c m- c + mSAM()3 3、宽带调频的的带宽(P30)(P30) c+ m c c m FM=0.5 c+3 m c c 3 m FM=2
10、 c c+10 m c-10 mFM=8卡森公式430窄带调频宽带调频4 4、调频信号的功率信号的功率(P31)(P31) 已调信号的总功率未调载波的功率已调信号的总功率未调载波的功率 A2/2 总功率与调制过程及调频指数无关总功率与调制过程及调频指数无关 5 5、调频信号的运用信号的运用1、调频广播WBFM2、超短波电台NBFM2.4 模拟调制系统的抗噪声性能一、线性调制系统的调制与解调f(t)sAM(t)cosctA0常规调幅调制模型f(t)sDSB(t)cosct双边带调幅调制模型F()10SDSB()1/2cc双边带调制F()1/2cc2c2c低通滤波器双边带信号的解调sDSB(t)c
11、osctsd(t)相关解调F()10常规调幅调制常规调幅信号的解调SAM()1/2ccA0A0t012sAMt3t012sdt3sAMtsdt非相关解调包络检波讲解内容1、相关解调的分析模型？2、抗噪声性能经过什么质量目的描画？其意义是什么？3、AM、DSB、SSB抗噪声性能的比较？用目的G、带宽、解调方式阐明4、不同调制方式之间如何比较其抗噪声性能？我们的问题？单边带调制的实现采用滤波法二、线性调制相关解调的抗噪声性能线性调制相关解调的抗噪声性能分析模型带 通滤波器低 通滤波器s(t)n(t)si(t)ni(t)so(t)no(t)cd(t)=cosct高斯白噪声窄带高斯白噪声1、抗噪声性能
12、分析模型p34我们的目的；在给定s (t)及n (t)的情况下，1、确定各种解调器的输入及输出信噪比；2、对各种调制系统的抗噪声性能作出评价2 2、信噪比、信噪比SNR:singal noise ratioSNR:singal noise ratiop36p36信号功率噪声功率3 3、信噪比增益、信噪比增益G:GainG:Gain衡量系衡量系统抗噪声性能的重要参数抗噪声性能的重要参数表征信号经过系统传输后信噪比的改善情况，G越大抗噪声性能越好回想：能量谱密度和功率谱密度功率功率谱谱密度密度( (周期性信号周期性信号) )：能量能量谱谱密度非周期性信号：密度非周期性信号：n0/2高斯白噪声双边功
13、率谱密度Pn()噪声功率谱密度窄带高斯白噪声AM、DSBn0/2 0- 0Pn()2B B窄带高斯白噪声USBn0/2 0- 0Pn()B窄带高斯白噪声LSBn0/2 0- 0Pn()留意；我们遇到的绝大多数噪声都是高斯白噪声。我们在分析问题时都将噪声作为高斯白噪声处置！n0高斯白噪声单边功率谱密度Pn() 1w|F(w)|2B调制信号功率谱图功率谱图信号功率谱图留意这里哦！表示的是功率谱密度面积表示功率功率谱图 01/4 0|SDSB()|22B 01/4 0|Sam()|22B 01/4 0|SLSB()|2B 01/4 0|SUSB()|2B调制后信号功率谱叠加噪声的调制信号输入信号功率
14、谱图 1|F()|2Bn0/2功率谱图输入信噪比功率谱图叠加噪声的输出信号功率谱 01/4 0|SDSB()|22B 01/4 0|SAM()|22B 01/4 0|SLSB()|2B 01/4 0|SUSB()|2B信噪比4、结论：SDB解调器的信噪比改善了一倍，缘由是相关解调把噪声中的正交分量抑制掉了，从而使噪声功率减半的缘故SSB中信号和噪声有一样的表示方式，所以在相关解调过程中，信号和噪声的正交分量均被抑制调，故信噪比没有改善，即G=1AM在大信噪比时G1总结调制方式带宽 SNRiSNRoG典型解调方式DSB2B2相关解调SSBB1相关解调VSB略大于BAM2B包络检波B：基带信号带宽
15、f(t)为单频正弦信号时2/3例：假设某一通讯系统输入信号为f(t),经以下调制后求：1合成信号g(t)的频谱表达式，并画出其频谱图2写出已调波s(t)频域表达式，并画出其频谱图f(t)s(t)cosctg(t)cosmtF()m-m0解:G()m-m0-2m2m1/2S()m-m0-cc1/21/4c 2mc -2mc 2m作业1、page39 ,2.9题一、调频信号的产生1、直接调频法FMf(t)sFM(t)VCCf0变容管f(t)sFM(t)电压/电抗f(t)sFM(t)载波发生器三、非线性调制系统的抗噪声性能二、调频信号的解调非相关解调调频信号有相关解调和非相关解调两种方式相关解调窄带
16、调频信号非相关解调窄带和宽带调频信号fc斜率为Kd输入频率输出电压限幅器及带通微分器包络检波低 通滤波器sd(t)鉴频器鉴频器特性及组成带 通滤波器低 通滤波器sFM(t)n(t)si(t)ni(t)so(t)no(t)高斯白噪声限幅鉴频解调器宽带调频系统抗噪声性能分析模型模拟调制性能比较调制方式带宽G典型运用DSB2B2较少运用SSBB1短波无线电广播话音频分多路VSB略大于B商用电视广播AM2B中短波无线电广播FM2(1+FM)fm超短波电台(窄带FM)调频立体声广播宽带FMB：基带信号带宽作业总结模拟调制的知识，用图表方式画出。内容包括本章主要内容线性与非线性调制就是调制前后信号频谱之间能否存在线性关系。即频谱能否是线性搬移来确定。AM、DSB调制的时域波形如何？AM、DSB调制的频谱特性如何？AM解调采用包络检波方法，DSB解调采用相关解调。在输入信号功率一样的情况下，线性调制中抗噪声性能DSB与SSB同DSB优于AM调制。线性调制系统频带利用率较高，但抗干扰才干较差；非线性调制系统频带利用率较差，但抗干扰才干较好。
