通信原理 第五章 模拟调制(第7版).

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1、 模拟调制系统第5章调制简介定义 目的 分类线性调制（幅度调制）原理 线性调制系统的抗噪声性能 非线性调制（角度调制）原理 各种模拟调制系统的性能比较 频分复用（FDM） 本章内容: 第5章 模拟调制 调制目的各种调制解调原理抗噪性能特点应用FDM调 制 简 介n 调制定义调制定义调制调制：把：把 消息信号消息信号 搭载到搭载到 载波载波 的某个参数上。的某个参数上。 比喻比喻货物运输：货物运输： 将将 货物货物 装载到装载到 飞机飞机/ /轮船轮船 的某个仓位上的某个仓位上载波载波：一种高频周期振荡信号，如正弦波。：一种高频周期振荡信号，如正弦波。 受调载波称为受调载波称为已调信号已调信号，

2、含有消息信号特征。，含有消息信号特征。解调解调：调制的逆过程，从已调信号中恢复消息信号。：调制的逆过程，从已调信号中恢复消息信号。 何谓调制？进行频谱搬移，匹配信道特性，减小天线尺寸；实现多路复用，提高信道利用率；改善系统性能（有效性、可靠性）；实现频率分配 看来，调制在通信系统中起着至关重要的作用！对呀，不同的调制方式，具有不同的特点和性能!n 调制目的调制目的为什么要进行调制？消息信号消息信号基带信号基带信号 正弦波正弦波脉冲序列脉冲序列受调载波受调载波含有含有m(t) 信息信息 调制信号调制信号 载载 波波 已调信号已调信号n 调制分类调制分类( )m t( )mst 运载工具 多种形式

3、 同义词认识认识一下一下 调制过程调制过程 所涉及的所涉及的 三种信号三种信号模拟调制模拟调制数字调制数字调制连续波调制连续波调制脉冲调制脉冲调制幅度调制幅度调制频率调制频率调制相位调制相位调制按按调制信号调制信号m(t)的类型的类型分分按按载波信号载波信号c(t)的类型的类型分分线性调制线性调制非线性调制非线性调制按按正弦载波正弦载波的受调参量的受调参量分分 按按已调信号已调信号 的频谱结构的频谱结构分分可从不同角度分类：可从不同角度分类：都有哪些调制方式？n 幅度调制幅度调制（线 性）： AM、DSB SSB、VSB n 角度调制角度调制（非线性）：FM、PM ( )cos()cc tAt

4、本章研究的模拟调制模拟调制方式： 是以正弦信号 作为载波的 n 一般模型5.1 幅度调制（线性调制）的原理( ) ( )cos( )mcstm tth t1( )()()( )2mccSMMH边带滤波器边带滤波器( )( )h tH5.1.1 常规 调幅（AM） 0AMcc0cocoscosscstAm ttmAttt 0cAMccc12AMMS 0max0m tm tA和nAM表达式表达式nAM调制器调制器条件：边带项载波项nAM波形和频谱波形和频谱nAM信号的信号的特点特点l 时，AM波的包络正比于调制信号m(t)， 故可采用包络检波。 lAM的频谱由载频分量、上边带和下边带组成。lAM传

5、输带宽是调制信号带宽的两倍： lAM的优势在于接收机简单，广泛用于中短调幅广播。AM2HBf 0maxm tAlAM信号功率：nAM信号的缺信号的缺点点20AM2( )22scAtPmPP0max( )m tA220( )m tAAM50%故边带功率边带功率 0AMccoscoscttm ttsA载波功率载波功率2sAM22AM0( )( )Pm tPAm tAM功率利用率低！l调制效率（功率利用率）： -不含有用信息 ，却“浪费”大部分的发射功率。 -包含有用信息m(t)， 满调幅时，边带功率最大。 定义调幅系数 m（用百分比表示时，又称调幅度） 反映基带信号改变载波幅度的程度： max0(

6、 )mm tAm1 过调幅载波边带 当然， AM正是利用这种“浪费”去换取解调的 便宜“，即包检。2sAM22AM0( )( )Pm tPAm tmax0( )mm tA22220AM2222200/22/2mmmmAAAmAAAAm( )cosmmm tAt设（单音正弦），22( )/2mm tA则当m=1(满调幅)时，AM调制效率的最大值仅为1/3， 可见，AM的功率利用率很低。高调幅度的重要性！ 0AMcc0cocoscosscstAm ttmAttt 0cAMccc12AMMS 0max0m tm tA和条件：如何提高调制效率？抑制载波！5.1.2 双边带调制（DSB-SC） cDSB

7、cosm tstt cDSBc12MMS 0m t 条件：nDSB表达式表达式nDSB调制器调制器double-sideband suppressed carriernDSB波形和频谱波形和频谱nDSB信号的信号的特点特点l包络不再与m(t)成正比；当m(t)改变符号时载波相位反转，故不能采用包络检波，需相干解调。 l无载频分量，只有 上、下 边带。l带宽与AM的相同： l调制效率100，即功率利用率高。l主要用作SSB、VSB的技术基础，调频立体声中的差信号调制等。DSBAM2HBBf 5.1.3 单边带调制（SSB）nSSBSSB信号的产生信号的产生（1 1）滤波法 技术难点之一技术难点之

8、一原理原理 先形成先形成DSB信号，边带滤波即得信号，边带滤波即得上上或或下下边带信号。边带信号。要求：要求： 滤波器滤波器HSSB() 在载频处具有陡峭的截止特性。在载频处具有陡峭的截止特性。边带滤波特性边带滤波特性 HSSB() 11cossscoinsin22mccmmmtAtAtt cosmmm tAt设 coscosDSBmmcstAtt LSB1cos2mcmstAt 11cossin22ccttm tm t1cosc21os2mcmmcmAtAt（2 2）相移法 coscc tt载波USB + - - 10sgn10，传递函数传递函数( )( )sgn( )hMHjM m t希尔

9、伯特变换 含义含义 Hh( ) 对 m(t) 的所有 频率分量精确相移 /2 技术难点之二技术难点之二 SSB11cossin22ccStm ttm tt下边带上边带 要求要求：24希尔伯特变换希尔伯特变换：将一个信号将一个信号 f(t) 的全部频率分的全部频率分量相移量相移-90后所得的时间信号就叫做原信号的后所得的时间信号就叫做原信号的希尔波特变换希尔波特变换 ，信号和它的希尔信号和它的希尔伯伯特变换特变换互为正交互为正交。( )f t正变换：逆变换：频谱关系：nSSB信号的信号的特点特点l优点之一是频带利用率高。其传输带宽仅为AM/DSB的一半： 因此，在频谱拥挤的通信场合获得了广泛应用

10、，尤其在短波通信和多路载波电话中占有重要的地位。l优点之二是低功耗特性，因为不需传送载波和另一个边不需传送载波和另一个边带而节省了功率带而节省了功率。这一点对于移动通信系统尤为重要。l缺点是设备较复杂，存在技术难点缺点是设备较复杂，存在技术难点。也。也需相干解调。需相干解调。SSBAM/2HBBf5.1.4 残留边带调制（VSB）介于介于SSB与与DSB之间的折中方案。之间的折中方案。nVSBVSB信号的产生信号的产生应该具有怎样的滤波特性 ？nVSBVSB信号的解调信号的解调 VSBDSB12ccSSMMHH应该具有怎样的滤波特性？ VSB2cospcststt VSBVSBpccSSS相乘

11、 VSB12ccSMHM 1( )22122cccpcSMMHHMMLPF解调输出： d12ccHSMH若要若要无失真恢复无失真恢复 m(t)， VSB滤波器的传输函数必须滤波器的传输函数必须满足：满足：在在载频载频处处 具有具有互补对称互补对称 特性特性()()ccHHH常数，含义：含义： d12ccHSMH()()ccHHH常数，n残留边带滤波器的几何解释：nVSB信号的信号的特点特点l 仅仅比比SSB所需所需带宽有很小的增加，却换来了电路的简单。带宽有很小的增加，却换来了电路的简单。l 应用：商业电视广播中的电视信号传输等。VSB2HHfBfn滤波法滤波法( ) ( )cos( )mcs