数字通信技术 教学课件 作者 韩春光 主编数字通信第二章.ppt

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1、第2章模拟调制技术2.1调制的概念2.2常规双边带调幅（AM）2.3抑制载波的双边带调制（DSB）2.4单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）2.5角调制概念2.6频率调制2.7相位调制2.8各种调制方式的性能比较2.9频分复用2.1调制的概念2.1.1调制的作用无论是模拟通信系统和数字通信系统，“调制”都是其中不可缺少的重要组成部分。调制在通信中的作用非常大，归纳起来主要有以下几方面。1．频率变换在实际通信中，信源端直接产生的信号大多数为低通型信号，而大多数信道为带通型信道，为使低通型信号能在带通

2、型信道中传输，就需要采用调制技术，把低通型信号（调制信号）的频谱搬移到信道的通频带内，使信号频谱特性和信道特性相匹配。假如要将音频范围内的3kHz频率的信号有效辐射，则天线尺寸约需105m，显然这实际上是无法实现的，但是如果将其对300MHz载波进行调制，然后再向外辐射，则天线尺寸只需1m左右就可以了，可见调制技术的作用非常明显。2．信道的多路复用实际应用中信道的带宽往往远大于某个单路信号的带宽，若在一个信道上仅传输一路信号，会造成信道资源浪费，此时，采用调制技术就可实现在一个信道上实现多路信号的传输，从

3、而实现多路通信，提高信道资源的利用率。3．改善系统性能由香农公式可知，在系统的容量一定的情况下，其信道的带宽和信噪比可以互换，而调制技术可以实现这种互换，从而改善系统的性能。此外，调制也可以减少信号之间的干扰，提高系统的抗干扰性能。2.1.2调制的概念调制的定义为：通过某种方式，使调制信号改变载波的某个参数并使之随调制信号的变化规律而变化的过程就称为调制。这里的调制信号就是包含消息的基带信号，而载波通常是频率远大于基带信号频率的单频等幅高频振荡。由于高频振荡的波形参数只有三种：振幅、频率和相位，因此，对应

4、的基本调制方式也有三种，分别称为幅度调制、频率调制和相位调制。经过调制后的已调信号从时间波形看，信号与载波是混和在一起的，形成了一种混合波形；但从频谱看，信号频谱被整体搬移到载波频谱处，因此，调制实质是频谱搬移过程，它实现了频率的变换。已调信号具有两个基本特性：一是携带有消息，二是适合于信道传输。2.1.3调制的分类根据所改变载波的参数、调制信号、载波性质及调制器功能的不同，可将调制分为以下几类：1．根据改变载波参数的不同分为调幅、调频、调相调幅即幅度调制（AM），是指用调制信号去改变或控制载波信号的振幅

5、，使之随调制信号的变化而变化。调频即频率调制（FM），是指用调制信号去改变或控制载波的频率，使之随调制信号的变化而变化。调相即相位调制（PM），是指用调制信号去控制载波信号的相位，使之随调制信号的变化而变化。2．根据调制信号的不同划分根据调制信号的不同可分为模拟调制和数字调制。在模拟调制中，调制信号是连续变化的模拟量；而在数字调制中，调制信号为离散的数字量，一般以二进制数字脉冲序列为代表。3．根据载波性质的不同划分根据载波性质的不同划分为连续载波调制和脉冲载波调制。在连续载波调制中，载波信号为连续波，一般

6、以高频单音正弦波为代表；而在脉冲载波调制中，载波信号为脉冲波形，一般以矩形周期脉冲为代表。4．根据调制器频谱搬移特性的不同划分根据调制器频谱搬移特性的不同分为线性调制和非线性调制。在线性调制中，输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间呈线性搬移关系，如调幅（AM）、单边带调制（SSB）等；而在非线性调制中，输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间不存在线性搬移关系，如调频（FM）、调相（PM）等。在模拟调制中，一般用调制信号对高频正弦载波的线性调制通称为幅度调制，根据调制信号和载波频谱间的不同关系，可把幅度调

7、制分为常规双边带调幅（AM）、双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB）和残留边带调幅（VSB）等。2.2常规双边带调幅（AM）2.2.1幅度调制的基本原理在常规双边带调幅中，输出已调波的信号包络随调制信号的规律线性变化，已调信号的表达式为（2-1）式中，调制信号为f(t)，载波为c(t)=ACcosωCt，AC是未调载波的振幅，ωC是载波信号的角频率，假设载波频率的起始相位为0。AO为外加的直流分量。一般情况下，把AC[A0+f（t）]看成是已调波形的包络，为使包络检波时信号不失真，要求f(t)的幅值小

8、于A0，若f(t)是单频信号，即f(t)=Amsinωmt，此时已调信号波形如图2-1（a）所示，相应信号的频谱示意图如图2-1（b）。图2-1AM信号波形及频谱变换示意图从图中的波形和频谱可以得到以下结论：（1）调幅过程是使调制信号频谱搬移了ωC，搬移后的频谱中包含载波分量和两个边带分量。（2）常规双边带调幅（AM）的频谱是关于ωC对称的，并且有两个边带，高于ωC的频谱称为上边带，低于ωc的频谱称为下边带。（3）AM占用的带