通信原理电子教案第3章(模拟调制).ppt

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1、第3章模拟调制系统教学要求1.了解模拟调制的发展趋势、应用场合。2.熟悉线性调制方式的时域波形和频谱结构，以及相互间的联系和区别。3.熟悉非线性调制频谱结构特点。4.掌握调制的目的、定义和分类。5.掌握线性调制四种调制方式各自的原理、特点、时域和频域表示式及解调方法。6.掌握非线性调制的原理、特点、时域表示。7.掌握瞬时频率、瞬时相位的概念和调频信号带宽的计算。重点理解线性及非线性调制信号的产生和解调过程3.1概述调制是通信原理中一个十分重要的概念，是一种信号处理技术。无论在模拟通信、数字通信还是数据通信中都扮演着重要

2、角色。那么为什么要对信号进行调制处理？什么是调制呢？我们先看看下面的例子。我们知道，通信的目的是为了把信息向远处传递（传播）,那么在传播人声时，我们可以用话筒把人声变成电信号，通过扩音机放大后再用喇叭（扬声器）播放出去。由于喇叭的功率比人嗓大得多，因此声音可以传得比较远（见下图）。扩音示意图远距离传输怎么办？大家自然会想到用电缆或无线电进行传输，但会出现两个问题，一是铺设一条几十千米甚至上百千米的电缆只传一路声音信号，其传输成本之高、线路利用率之低，人们是无法接受的；二是利用无线电通信时，需满足一个基本条件，即欲发射信

3、号的波长（两个相邻波峰或波谷之间的距离）必须能与发射天线的几何尺寸可比拟，该信号才能通过天线有效地发射出去（通常认为天线尺寸应大于波长的十分之一）。而音频信号的频率范围是20Hz～20kHz，最小的波长为式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度（光速）（m/s）；f为音频（Hz）。可见，要将音频信号直接用天线发射出去，其天线几何尺寸即便按波长的百分之一取也要150米高（不包括天线底座或塔座）。因此，要想把音频信号通过可接受的天线尺寸发射出去，就需要想办法提高欲发射信号的频率（频率越高波长越短）。第一个问题的解决方法是在

4、一个物理信道中对多路信号进行频分复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplex）；第二个问题的解决方法是把欲发射的低频信号“搬”到高频载波上去（或者说把低频信号“变”成高频信号）。两个方法有一个共同点就是要对信号进行调制处理。对于调制，我们给出一个概括性的定义：让载波的某个参数（或几个）随调制信号（原始信号）的变化而变化的过程或方式称为调制。而载波通常是一种用来搭载原始信号（信息）的高频信号，它本身不含有任何有用信息。下面用一个生活中的例子帮助大家理解调制的概念：比如，我们要把一件货物运到几千千米外

5、的地方，我们必须使用运载工具，或汽车、或火车、或飞机。在这里，货物相当于调制信号，运载工具相当于载波；把货物装到运载工具上相当于调制，从运载工具上卸下货物就是解调。这个例子虽然不十分贴切，但基本上类似于调制原理。有了调制的概念，我们就会关心下一个问题：如何对信号进行调制呢？模拟调制：用来自信源的基带模拟信号去调制某载波。载波：确知的周期性波形－余弦波：式中，A为振幅；0为载波角频率；0为初始相位。定义：调制信号m(t)－自信源来的信号已调信号s(t)－调制后的载波称为已调信号调制器－进行调制的部件通常载波频率比调制

6、信号的最高频率要高得多。比如中波收音机频段的最低频率（载波频率）为535kHz，比音频最高频率20kHz高25余倍。图3.1.1调制器调制器已调信号s(t)调制信号m(t)调制的目的：将基带信号变换成适合在信道中传输的已调信号把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用。改善系统抗噪声性能模拟调制的分类：线性调制：调幅、单边带、双边带、残留边带…非线性调制（角度调制）：频率调制、相位调制3.2线性调制设载波为：c(t)=Acos0t=Acos2f0t调制信号为能量信号m(t)，其频谱为M(f)相乘结果

7、：s(t)滤波输出：s(t)用“”表示傅里叶变换：式中，s(t)调制信号m(t)Acos0tH(f)已调信号s(t)1振幅调制(AM)常规双边带调制，简称调幅（AM）。假设调制信号m(t)的平均值为0，将其叠加一个直流偏量后与载波相乘，即可形成调幅信号。基本原理设:m(t)=[1+m(t)]，

8、m(t)

9、1，

10、m(t)

11、/A=m1(调幅度)则有调幅信号：s(t)=[1+m(t)]Acos0t，式中，[1+m(t)]0，即s(t)的包络是非负的。+1==m(t)101+m(t)101+

12、m(t)频谱含离散载频分量，带宽是基带信号带宽的两倍。总功率包括载波功率和边带功率两倍分。当m(t)为余弦波，且m＝100％时，两边带功率之和＝载波功率之半。-fmm(t)s(t)M(f)C(f)c(t)A-Atfmf0-f02fmS(f)2fm-f0f0ffftt101+m(t)AM信号的解调：由于载波中并不包含