通信原理教程3new

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1、3.1概述模拟调制：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－进行调制的部件第三章模拟调制系统图3.1.1调制器调制器已调信号s(t)调制信号m(t)1调制的目的：频谱搬移－适应信道传输、合并多路信号提高抗干扰性模拟调制的分类：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23.2线性调制3.2.0

2、基本概念设载波为：c(t)=Acos0t=Acos2f0t调制信号为能量信号m(t)，其频谱为M(f)载波：c(t)相乘结果：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)M(f)f0S(f)f0f-f00(a)输入信号频谱密度(b)输出信号频谱密度33.2.1振幅调制（AM）基本原理设:m(t)=[1+m(t)]，

3、m(t)

4、1，m(t)

5、max=m－调幅度，则有调幅信号：s(t)=[1+m(t)]Aco

6、s0t，式中，[1+m(t)]0，即s(t)的包络是非负的。+1==m(t)101+m(t)101+m(t)4频谱密度含离散载频分量当m(t)为余弦波，且m＝100％时，两边带功率之和＝载波功率之半。-fm2fmS(f)2fm-f0f0101+m(t)m(t)s(t)M(f)C(f)c(t)A-Atfmf0-f0ffftt5AM信号的接收：包络检波原理：性能：设输入电压为式中，为检波器输入噪声电压y(t)的包络：在大信噪比下：整流器低通滤波器图3.2.4包络检波器解调调

7、幅信号6检波后（已滤除直流分量）：输出信号噪声功率比：∵在检波前的信号噪声功率比等于∴检波前后信噪功率比之比为由于m(t)1，显然上式比值r0/ri小于1，即检波后信噪比下降了。73.2.2双边带（DSB）调制原理：调制信号m(t)没有直流分量时，得到DSB信号。频谱：两个边带包含相同的信息。图3.2.5双边带调制信号的频谱(a)调制信号频谱密度M(f)f0(b)已调信号频谱密度f00-f0fS(f)上边带上边带下边带8解调：需要本地载波设接收的DSB信号为接收端的本地载波为两者相乘后，得到低通

8、滤波后，得到仅当本地载波没有频率和相位误差时，输出信号才等于m(t)/2。[和调制信号仅差一个常数因子]优缺点：DSB信号可以节省发送功率，但接收电路较为复杂图3.2.6双边带信号解调器原理方框图基带信号m(t)接收信号s(t)cos0tr(t)H(f)93.2.3单边带(SSB)调制原理：两个边带包含相同的信息只需传输一个边带：上边带或下边带要求m(t)中无太低频率解调：需要本地载波由于若z(t)=x(t)y(t)，则有Z()=X()Y()单边带信号解调时，用载波cos0t和接收

9、信号相乘，相当于在频域中载波频谱和信号频谱相卷积。-f0HL(f)特性上边带(b)上边带滤波器特性和信号频谱上边带f00f图3.2.7单边带信号的频谱上边带S(f)上边带下边带HH(f)特性HH(f)特性(a)滤波前信号频谱(c)下边带滤波器特性和信号频谱S(f)S(f)-f00f-f0f0f下边带f010下图以上边带为例，示出用低通滤波器滤出解调后的信号。SSB优点：比DSB信号进一步节省发送功率和占用带宽。图3.2.8单边带信号的解调S(f)(b)上边带信号频谱上边带上边带f00-f0f2f0

10、-2f0(a)载波频谱f00-f0fC(f)(c)载波和上边带信号频谱的卷积结果f00-f0f2f0-2f0M(f)HL(f)113.2.4残留边带(VSB)调制VSB调制的优点：解调时不需要本地载波，容许调制信号含有很低频率和直流分量。原理：VSB仍为线性调制。调制信号和载波相乘后的频谱为设调制器的滤波器的传输函数为H(f)，则滤波输出的已调信号频谱为s(t)调制信号m(t)Acos0tH(f)已调信号s(t)12现在，求出为了得到VSB信号，H(f)应满足的条件：若仍用右图解调器，则接收信号

11、和本地载波相乘后得到的r(t)的频谱为：将已调信号的频谱代入上式，得到r(t)的频谱为：上式中M(f+2f0)和M(f–2f0)两项可以由低通滤波器滤除，所以得到滤波输出的解调信号的频谱密度为：基带信号m(t)接收信号s(t)cos0tr(t)H(f)13为了无失真地传输，要求上式中由于所以，上式可以写为上式即产生VSB信号的条件。14上式要求：滤波器的截止特性对于f0具有互补的对称性：H(f+f0)-(f0+fm)0000ffff0-f0f0+fm-2f0