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1、第五章第五章 模拟调制模拟调制(Modulation)(Modulation)系统系统 主要内容：主要内容：模拟调制系统的组成框图模拟调制系统的组成框图幅度调制、角度调制的基幅度调制、角度调制的基本概念本概念幅度调制的四种调制方法幅度调制的四种调制方法抗噪声性能的分析方法抗噪声性能的分析方法频分复用系统频分复用系统重点：重点：模拟调制系统的组成框图模拟调制系统的组成框图四种调幅信号的表达式和参四种调幅信号的表达式和参数计算数计算信噪比的推导公式信噪比的推导公式频分复用的概念频分复用的概念5.1 引言 5.2 幅度调制的原理及抗噪性能 5.3 非线性调制的原理及抗噪性能5.4 各种模拟系统的比较
2、 5.5 频分复用（FDM） 5.6 复合调制和多路调制的概念目 录5.1 5.1 引引 言言 5.1.1 基本概念 1、调制信号：原始电信号（低频信号） 2、载波(Carrier)：单一频率的正弦波（高频信号） 3、已调信号：调制信号和载波的合成信号（高频信号） 4、调制：用调制信号去控制载波信号的某个参数，使参数 随调制信号的变化而变化。 5、解调(Demodulation)：调制的逆过程5.1.2 调制的目的 将调制信号变换成适合信道传输的已调信号 提高性能，特别是抗干扰能力，有效利用频带5.1.3 调制的方法 幅度: AM、DSB、SSB、VSB角度: FM、PM模拟数字调制器m (t
3、 )C (t )sm (t )单音正弦波连续变化的模拟量：模拟调制离散的数字量： 二进制数字脉冲数字调制单频正弦波连续波形连续载波调制脉冲波形脉冲载波调制矩形周期脉冲5.2 5.2 幅度调制的原理及抗噪性能幅度调制的原理及抗噪性能 5.2.2 线性调制系统的抗噪性能5.2.1 幅度调制原理重要参数：信道带宽AM 信号2）频谱结构 3）调制方法 四种信号同时演示4）解调方法 （1）非相干解调：包络检波法(envelope ) （2）相干解调：同步检波法1）信号表达式重要参数：信号带宽频谱计算 频谱图 （1）信号表达式：形成条件：其中： 是直流分量。 是交流分量（2）信号波形：包络卷积定理常用运算
4、公式常用信号频谱AM 频谱公式： 卷积运算因为所以且上边带下边带AM 频谱示意图：从频谱结构上看， 的频谱是 的频谱在频域内的线性搬移称之为线性调制DSB 信号重要参数：信道带宽4）解调方法 只有相干解调1）信号表达式重要参数：信号带宽2）频谱结构3）调制方法四种信号同时演示SSB 信号重要参数：信道带宽4）解调方法 只有相干解调重要参数：信号带宽2）频谱结构3）调制方法四种信号同时演示1）信号表达式分为上边带 SSB 和下边带 SSB 信号VSB 信号 重要参数：信道带宽重要参数：信号带宽1）频谱结构2）调制方法四种信号同时演示解决DSB信号频带宽，SSB信号难于实现的问题3）解调方法 （1
5、）非相干解调：包络检波法 （2）相干解调：同步检波法分析 同步解调 方法 讨论满足要求的VSB 频谱结构 分析思路：（1）发送端对信号进行调制的目的是为了使接收端完整不失真地还原信号，因而 的作用需和接收机的功能综合考虑。 （2）接收端收到的信号是 ，因而还原信号与接收方法有关。结论：5.2.2 线性调制系统的抗噪性能基本概念 1) 抗噪性能针对接收机而言 接收机收到的信号是有效信号和噪声信号之和 2) 所有噪声均为加性高斯白噪声 3) 抗噪性能参数为信噪比 1. 接收机框图2. 噪声描述 1)AM系统 非相干解调 相干解调2)DSB系统 相干解调3)SSB系统 相干解调4)VSB系统3. 接
6、收系统特性 对同一系统,不同的解调方法其性能可能不同AM 非相干解调包络检波器带通解调器输入端定义：输入信噪比定义：信号功率噪声功率解调器输出端定义：信号功率输出信号与包络检波器输入信号的包络 有关分析 的形成讨论大信噪比、小信噪比 令 包络大信噪比情况： 条件 定义：输出信噪比信号功率噪声功率定义：调制制度增益（2） 小信噪比情况条件说明：输出噪声 输出信号 表示输出信号中没有单独的信号项 而 被 扰乱成为一个随机噪声，使得输出信噪比急剧恶化，这种现象称为“门限效应”。导致这种现象出现的输入信噪比称为“门限(threshold)”。这种门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。AM 相干
7、解调解调器输出端定义：信号功率解调器输入端定义：输入信噪比信号功率低 通带通噪声功率定义：输出信噪比定义：噪声功率结论：与大信噪比前提下的包络检波器的性能一样定义：调制制度增益DSB 同步检波低 通带通解调器输入端定义：输入信噪比定义：信号功率噪声功率解调器输出端定义：信号功率定义：噪声功率定义：输出信噪比定义：调制制度增益结论： 说明输出信号性能提高一倍，原因是输入噪声中的正交分量被抑制 SSB 同步检波低 通带通解调器输入端定义：信号功率噪声功率P71定义：输入信噪比解调器输出端定义：信号功率定义：噪声功率定义：输出信噪比定义：调制制度增益结论: 1）SSB系统与DSB系统的不同之处是带通
8、滤波器的带宽小一半。 2）虽然GDSBGSSB，但从抗噪观点效果出发，两系统的性能一样。例：设DSB和SSB系统于发送端发出的信号功率相等 因此，虽然GDSB2GSSB，但两者在接收端的信噪比是相同的，其抗噪性能相同。FM(Frequency Modulation) 信号4）解调方法：鉴频法2）频谱结构3）调制方法：直接调频 间接调频1）信号表达式5.3.1 非线性调制的原理 定义: 调制信号控制载波信号的频率或相位,使频率或相位随调制信号的变化而变化,称为角度调制 PM (Phase Modulation)信号信号带宽1）信号表达式设 载波为调制信号为则 调相波为PM 信号令调相波FM 的频
9、谱令定义：调频指数特征： FM 的频谱理论值无穷大，但可根据调频指数分为宽带调频和窄带调频 其频谱随n增大，频率分量可无限增加。FM 的频谱与 的值有关结论： 信号带宽无穷大基频分量含一个基频分量和若干对边频分量5.3.2 非线性调制系统的抗噪性能讨论 FM 信号 解调框图1、 输入端 Si /Ni讨论：2、 输出端计算低通的输出信号： 输出信号功率输出噪声功率均匀分布非均匀分布举例例 5.4 各种模拟系统的比较 在输入条件相同下，即解调器输入端的信噪比相同 FM mf=6FM mf=3DSBSSBAM1020304050105040602030 FDM定义：使不同的信号占据不同频率范围的技术 复用：若干路相互独立的信号合并成一路复合信号 分接：将一路复合信号无失真地分接成若干路独立信号5.5 频分复用（FDM） 频分复用组成框图 56 复合调制和多路调制的概念5.6.1 复合调制对同一载波进行两种或两种以上的调制SSB调制SSB调制5.6.2多级调制 对同一调制信号，调制以后再调制 常用的有：SSB/SSB、SSB/FM、FM/FM例：频分多路微波通信系统选用 SSB/FM
