通信原理教程5-模拟调制系统.ppt

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1、通信系统原理第5章模拟调制系统主讲：杨春萍第5章模拟调制系统概述线性调制非线性调制各种模拟调制系统的比较学习目标：模拟调制的概念，线性调制概念，非线性调制概念线性调制类型及其特性非线性调制类型及其特性模拟调制：用来自信源的基带模拟信号去调制某载波。调制的结果将使载波的某个参量随信号而变，或者说用载波的某个参量值代表自信源来的信号的值．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

2、调制的部件概述图调制器调制器已调信号s(t)调制信号m(t)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和传输效率有关,即不同调制方式产生的已调信号的带宽不同,因此影响传输带宽的利用率.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、相位调制线性调制的已调信号的频谱结构和调制信号的频谱结构相同。换言之，其已调信号的频谱是调制信号频谱沿频率轴平移的结果。非线性调制（角度调制），其已调信号的频谱结构和调制信号的频谱结构有很大的不同，除了频谱搬移之外，

3、还增加了许多新的频率成分，所占用的频带宽度也可能大大增加．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)输出信号频谱密度线性调制由上面式子可见，相乘器的输出信号线性调制s(t)是一个幅度与m(t)成正比的余弦波，即载波波形的振幅受到了调制

4、．另外由上面式子可看出，相乘器输出信号的频谱密度S(f)是调制信号的频谱密度M(f)平移的结果（差一个常数因子）．由于这里的相乘器输出信号的频谱密度是调制信号频谱密度的平移，即在频域中两者之间是线性变换关系，所以称其为线性调制．注意，在时域中，即在波形上，调制信号和相乘器输出信号之间不是线性变换关系．图中的带通滤波器特性H(f)可以有不同的设计，从而得到不同的调制种类，下面分别予以介绍．振幅调制（AM）基本原理设:m(t)=[1+m(t)]，

5、m(t)

6、1，m(t)

7、max=m－调幅度，则有调幅

8、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+m(t)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。-fmm(t)s(t)M(f)C(f)c(t)A-Atfmf0-f02fmS(f)2fm-f0f0ffftt101+m(t)载波功率上边带功率下边带功率由调幅信号的波形不难看出，调幅信号包络的形状和调制信号的波形一样．所以在接收端解调时，用

9、包络检波法就能恢复出原调制信号．包络检波器可以由一个整流器和一个低通滤波器组成，并在其输出端接有一个隔直流电路（用一个电容器表示），以除去整流器输出中的直流成分．AM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包络检波器解调调幅信号检波后（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。这是因为检波前信号中的大部分功

10、率被载波占用，它没有对检波后的有用信号做贡献．虽然有比包络检波法性能更好的解调方法可以采用，例如相干解调法，但是由于包络检波器简单价廉，通常大都采用它作为调幅信号的检波器．在大信噪比时，AM信号包络检波法的性能几乎与相干解调法性能相同；当输入信噪比低于门限值时，将出现门限效应，解调器输出信噪比将急剧恶化，系统无法正常工作。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。上边带：频谱位置高于载频的边带下边带：频谱位置低于载频的边带双边带调制信号的频谱(

11、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)单边带(