通信原理(第5章).

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1、1第第5章章 模拟调制系统模拟调制系统频分复用原理频分复用原理 模拟调制系统性能比较模拟调制系统性能比较 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能 角度调制原理角度调制原理 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能 幅度调制原理幅度调制原理 2第第5章章 模拟调制系统模拟调制系统基本概念基本概念 调制调制 把信号转换成适合在信道中传输的一种过程。把信号转换成适合在信道中传输的一种过程。l 广义调制广义调制 分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。l 狭义调制狭义调制 仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场合，仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场

2、合， 调制一词均指载波调制。调制一词均指载波调制。 调制信号调制信号 指来自信源的基带信号。指来自信源的基带信号。 载波调制载波调制 用调制信号去控制载波的参数的过程。用调制信号去控制载波的参数的过程。 载波载波 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。以是非正弦波。 已调信号已调信号 载波受调制后称为已调信号。载波受调制后称为已调信号。 解调（检波）解调（检波） 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。制信号恢复出来。3第第5章章 模拟调制系统模拟调制系统调制的目的调制的目的

3、 提高无线通信时的天线辐射效率。提高无线通信时的天线辐射效率。 实现信道的多路复用，提高信道利用率。实现信道的多路复用，提高信道利用率。 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，然后将把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，然后将它们一起送入信道传输。它们一起送入信道传输。 改善系统抗噪声性能。改善系统抗噪声性能。 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。可实现传输带宽与信噪比之间的互换。4第第5章章 模拟调制系统模拟调制系统调制的分类调制的分类调制器m(t)c(t)sm(t)图图5-1 调制器模型调制器模型 m(t

4、)模拟调制模拟调制数字调制数字调制c(t)连续波调制连续波调制脉冲调制脉冲调制 本章重点讨论用取值连续的调制信号去控制正弦载波参数本章重点讨论用取值连续的调制信号去控制正弦载波参数的模拟调制。主要内容有：各种已调信号的时域波形和频谱结的模拟调制。主要内容有：各种已调信号的时域波形和频谱结构，调制和解调的原理及系统的抗噪声性能。构，调制和解调的原理及系统的抗噪声性能。 55.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理 图图 5-2 幅度调制器的一般模型幅度调制器的一般模型m( t ) M()h( t ) H()则已调信号则已调信号Sm(t) 的时域表达式：的时域表达式： sm(t)

5、 = m( t ) cosct h( t ) 频域表达式：频域表达式： Sm() = M(+c )+ M(c ) H( ) 12由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基带信由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是号的规律而正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子精确到常数因子)。由。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。但应注意，这里的制。但应注意，这里的“线性线性”并不意味着已调信号与

6、调并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。是一种非线性的变换过程。适当选择滤波器的特性，便可以得到各适当选择滤波器的特性，便可以得到各种幅度调制信号。如：双边带信号种幅度调制信号。如：双边带信号（DSB）、单边带信号（）、单边带信号（SSB）、残留）、残留边带信号（边带信号（VSB）等。）等。65.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理 5.1.1常规双边带调幅（常规双边带调幅（AM）m(t)A0cosctSAm(t)图图 5-3 AM 调制器模型调制器模型 时域表达式时

7、域表达式SAM(t) = A0 + m( t ) cosct = A0 cosct + m( t ) cosct 载波信号载波信号 频域表达式频域表达式 SAM() = A0( c) +( +c ) + M(c ) + M( +c )12DSB信号信号75.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理 时域波形图时域波形图m(t)ttttA0 + m( t ) cosct 图 5-4(a) AM 信号的波形 SAm(t) u 当满足条件：当满足条件：|m(t)|max A0时，其包络与调制信号的时，其包络与调制信号的波形相同，因此用包络检波形相同，因此用包络检波法可以容易地恢复原始

8、波法可以容易地恢复原始调制信号。调制信号。u 否则，出现否则，出现“过调幅过调幅”现象。这时用包络检波法现象。这时用包络检波法将发生失真。但是，可以将发生失真。但是，可以采用其它的解调方法，如：采用其它的解调方法，如：同步检波法。同步检波法。85.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理 频谱图频谱图载频分量载频分量载频分量载频分量上边带上边带上边带上边带下边带下边带下边带下边带基带信号的基带信号的截止角频率截止角频率M()H-H0图图 5-4(b) AM 信号的频谱信号的频谱 调幅过程，使基带信号的调幅过程，使基带信号的频谱搬移了，且频谱中包含频谱搬移了，且频谱中包含边带分量

9、和载频分量；边带分量和载频分量； AM波的幅度谱波的幅度谱 |SAm()| 对原点是偶对称。对原点是偶对称。 AM波占用的带宽是基带波占用的带宽是基带信号带宽的两倍，即信号带宽的两倍，即BAM = 2fH 载波频率应远远大于的最载波频率应远远大于的最高频率分量，即，高频率分量，即，fc fH；否则会出现频谱交叠，此时否则会出现频谱交叠，此时包络的形状一定会产生失真。包络的形状一定会产生失真。 SAm()c-c095.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理 AM信号的特性信号的特性 带宽：带宽：AM波占用的带宽是基带信号带宽的两倍，即波占用的带宽是基带信号带宽的两倍，即BAM

10、= 2 fH 功率：功率：( )coscos( )cos( )cos2AMAM220c222220cc0cP=S(t)Am ttAtm tt2A m tt若若 m(t) 不含有直流分量，则不含有直流分量，则 m(t) = 0则则220( )22AMcsAmtPPP载波功率载波功率边带功率边带功率105.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理 AM信号的特性信号的特性 调制效率：有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信调制效率：有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例称为调制效率。即号总功率的比例称为调制效率。即 2SAM22AM0mtPPAmt当当 m(t)

11、 = Am cos mt 时，时，2222( )cos2mmmAm tAt则调制效率为则调制效率为 222222222000( )2( )22msmAMmscmAPAmtAPPmtAAAA当当|m(t)|max = A0（100调制）时，调制效率最高，这时调制）时，调制效率最高，这时 max 1/3115.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理 5.1.2 抑制载波双边带调制（抑制载波双边带调制（DSB-SC，简称双边带调制，简称双边带调制 DSB） m(t)cosctSDSB(t)图图 5-3 DSB调制器模型调制器模型 时域表达式时域表达式 SDSB(t) = m( t