通信原理(第五章)模拟调制系统 樊昌信版课件.ppt

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1、第五章模拟调制系统一、掌握各种模拟调制方法的基本原理工作原理：包括调制系统的物理过程；调制信号、载波信号和已调信号(如数学关系、波形关系及频谱关系等)。已调信号的带宽功率关系噪声对调制系统性能的影响、门限效应。调频指数、频偏、调制制度增益、预加重/去加重等二、掌握各种调制方法的主要参数：发送功率、传输带宽、抗噪声性能（如输出信噪功率比）、调制制度增益等三、频分复用及相关概念一、调制的分类调制：按调制信号(基带信号)的变化规律去改变载波某些参数的过程。实现频谱搬移调制的目的：辐射、频率分配、多路复用、减少噪声和干扰的影响、克服设备的限制。调制的分类（表1-1）：按载波可以分

2、为：正弦型调制、脉冲调制。按基带信号可以分为：模拟(连续)调制（调制信号的取值是连续的）、数字调制（调制信号的取值则为离散的）以及脉冲编码调制。根据调制器频谱搬移特性的不同可分为:线性调制：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)、双边带(DSB)、残留边带(VSB)和单边带(SSB)等非线性调制：输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间没有线性对应关系。即在输出端含有与调制信号频谱不成线性对应关系的频谱成分，如频率调制(FM)、相位调制(PM)二、幅度调制的原理（1）则幅度调制信号(已调信号)—般可表示成：设调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则

3、由式(4.2-2)不难得到已调信号Sm(t)的频谱：由上式可见，幅度已调信号：(1)、时域波形的幅度随基带信号变化而呈正比地变化；(2)、其频谱完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。幅度调制：正弦载波的幅度随调制信号作线性变化。设m(t)为基带调制信号，正弦型载波：二、幅度调制的原理（2）调制器一般模型：如图(4-1)。由一个相乘器和一个冲激响应为h(t)的带通滤波器组成m(t)h(t)适当选择带通滤波器的冲激响应h(t)，便可得到各种幅度调制信号如图(4-1)二、幅度调制的原理（3）(DSB、AM）DSB信号：图4-1中，若m(t)无直流分量，且h

4、(t)是理想带通滤波器，则输出信号便是无载波分量的双边带调制信号(或称双边带抑制载波DSB—SC调制信号)，简称DSB信号。信号带宽B=2fx(fx是信号的最高频率)。其波形和频谱如图4-2所示AM信号：如果输入基带信号m(t)=mo+m’(t)；mo是直流分量，m’(t)是交流分量，h(t)是理想带通滤波器，若满足：

5、mo

6、>

7、m’(t)

8、max，则输出是有载波分量的双边带信号。信号带宽B=2fx(fx是信号的最高频率)。输出信号的时域和频域表示式分别为：定义调幅(AM)信号的调幅度：二、幅度调制的原理（4）（SSB）SSB信号：在DSB调制信号的基础上，仅保留一个边带

9、。将图4-1中的带通滤波器设计成如图4-3所示的传输特性。图4-3(a)将产生上边带信号，而图4-3(b)则将产生下边带信号，相应的频谱如图4-4所示。信号带宽B=fx(fx是信号的最高频率)。图中，M(ω)是调制信号m(t)的频谱。如何描述？产生下边带SSB信号的理想低通滤波器可表示为：则此单边带信号的频谱为：二、幅度调制的原理（4）（SSB）是m(t)的希尔伯特变换得下边带SSB信号的时域表示式为：同理可得上边带信号的时域表示式：若有二、幅度调制的原理（4）（VSB）残留边带(VSB)：信号带宽B介于单边带(SSB)信号和双边带(DSB)信号之间。如何确定残留边带滤波

10、器的特性H(ω)？先考虑如何解调，即如何从接收信号中来恢复原基带信号？设采用同步解调法进行解调，其组成方框图如图4-5输入信号为载波为：则乘法器输出二、幅度调制的原理（4）（VSB）可见，当[H(ω+ωc)+M(ω-ωc)]为常数时，可准确恢复出基带信号。其中：M(ω+2ωc)、M(ω-2ωc)属高频，被图4-5中的低通滤出，故低通输出仅有：故残留边带滤波器的特性H（ω）应满足以下互补特性：三、线性调制系统的抗噪声性能（1）讨论的问题是信道存在加性高斯白噪声时，各种线性调制系统的抗噪声性能。用输出信噪比来衡量，既信号与噪声的平均功率之比。图4-7示出了分析解调器性能的模型

11、。输入端是已调制信号Sm(t)；信道用相加器表示；加性高斯白噪声用n(t)表示；带通滤波器滤除信号通带外的噪声，其带宽应与已调信号的带宽相同。解调方法不同，系统抗噪性能不同带通滤波解调器图4-7三、线性调制系统的抗噪声性能（2）先求图4-7中解调器输入(带宽为B的带通滤波器输出)窄带高斯噪声的平均功率：并且如果解调器输入噪声平均功率为n0是噪声的单边功率谱密度。B是已调信号的带宽。任务：给定Sm(t)及ni(t)，推出各种解调器的输入及输出平均的信噪功率比，并对各种调制系统的抗噪声性能作出评述待求：解调器的输入信号、输入平均功