西电沈振元通信课件 第4章.ppt

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1、4.1引言4.2模拟基带信号传输4.3线性调制4.4线性调制系统的抗噪声性能分析4.5非线性调制(角调制)4.6调频系统的抗噪声性能分析4.7调频信号解调的门限效应4.8加重技术思考题习题第4章模拟通信系统4.1引言从本章开始,将陆续介绍各种通信系统的原理。传输模拟信号的通信系统称为模拟通信系统；传输数字信号的通信系统称为数字通信系统；还有一种是将模拟信号变换为数字信号后在数字通信系统中传输，称为模拟信号的数字传输。本书以数字通信为主要内容，同时对模拟通信系统仍然给予必要的介绍。从语言、音乐、图像等信息源直接转换得到的电信号是频率很低的电信

2、号，其频谱特点是包含或不包含直流分量的低通频谱，其最高频率和最低频率之比远大于1，称这种信号为基带信号。例如电话信号，它的频率范围为300~3000Hz。基带信号可以直接通过架空明线、电缆等有线信道传输，多数情况下无法在无线信道直接传输。另外，即使可以在有线信道传输，但是一对线路上只能传输一路信号，从信道的利用角度来看是很不经济的。为了使基带信号能够在无线信道上传输，同时也为了使有线信道上能够同时传输多路基带信号，就需要采用调制和解调的技术。在发送端把基带信号频谱搬移到给定信道通带内的过程称为调制，而在接收端把已搬移到给定信道通带内的频谱还原为基带信号频

3、谱的过程称为解调。调制和解调在一个通信系统中总是同时出现的，因此往往把调制和解调系统合称为调制系统或调制方式。调制和解调在通信系统中是一个极为重要的组成部分，因此在讨论各种调制方式以前，本节先对调制在通信系统中的作用、调制的分类、调制中需要讨论的主要问题和主要参数等进行分析。4.1.1调制在通信系统中的作用调制把基带信号频谱搬移到一定的频带范围以适应信道的要求，这样可以起到以下几个重要作用：(1)使信号容易辐射。为了充分发挥天线的辐射能力，一般要求天线的尺寸和发送信号的波长在同一个数量级。为了使天线容易辐射，一般都把基带信号调制到较高的频率上。(2)便于

4、频率分配。例如，为使各个无线电台发出的信号互不干扰，每个电台都分配了不同的载波频率。利用调制技术把各种话音、音乐、图像等基带信号调制到不同的载频上，以便用户任意选择各个电台，收看、收听所需节目。(3)便于多路复用。如果信道的通带较宽，则可以用一个信道传输多个基带信号，只要把基带信号分别调制到相邻的载波，然后将它们一起送入信道传输即可。这种在频域上实行的多路复用称为频分复用。还可以将多个基带信号通过不同时刻的取样，将取样值依次送入信道传输，这种在时域上实行的多路复用称为时分复用。(4)减少噪声和干扰的影响。噪声和干扰的影响不可能完全消除，但是可以通过选择适

5、当的调制方式来减少它们的影响，后面将要讲到的不同的调制方式具有不同的抗噪声性能。(5)调制可以在一定程度上克服设备的限制。通信系统中的某些部件(例如放大器和滤波器)的性能优劣和制造的难易程度不仅和信号的频率有关，而且和信号的最高频率与最低频率之比有关。利用调制可以把信号频率变换到容易满足设计要求的频率上来；另外，通过调制可以把宽带信号变为窄带信号。4.1.2调制的基本特性和分类调制的实质是进行频谱变换，把携带消息的基带信号的频谱搬移到较高的频率范围。经过调制后的已调信号应该具有两个基本特性，一是仍然携带有消息，二是适合于信道传输。调制的模型可以用图4.1

6、所示的非线性网络表示，其中x(t)为调制信号，C(t)为载波信号，xC(t)为已调信号。图4.1调制器模型根据不同的x(t)、C(t)和不同的调制器功能，可以对调制进行如下分类。1．根据调制信号x(t)的不同进行分类(1)模拟调制：调制信号x(t)为连续变化的模拟量，通常以单音正弦波为代表。(2)数字调制：调制信号x(t)为离散的数字量，通常以二进制数字脉冲为代表。2．根据载波信号C(t)的不同进行分类(1)连续载波调制：载波信号C(t)为连续波形，通常以单频正弦波为代表。(2)脉冲载波调制：载波信号C(t)为脉冲波形，通常以矩形周期脉冲为代表。3．根据

7、调制器的功能不同进行分类(1)幅度调制：调制信号x(t)改变载波信号C(t)的振幅参数，例如调幅(AM)、脉冲振幅调制(PAM，PulseAmplitudeModulation)、振幅键控(ASK，AmplitudeShiftKeying)等。(2)频率调制：调制信号x(t)改变载波信号C(t)的频率参数,例如调频(FM，FrequencyModulation)、脉冲频率调制(PFM，PulseFrequencyModulation)、频移键控(FSK，FrequencyShiftKeying)等。(3)相位调制：调制信号x(t)改变载波信号C(t)的相

8、位参数，例如调相(PM，PhaseModulation)、脉冲位置调制(PPM，