通信原理-课件-第5章教案资料.ppt

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1、通信原理-课件-第5章第5章模拟调制系统常见的模拟调制幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带角度调制：频率调制、相位调制本章研究的内容线性调制和非线性调制的原理线性调制的抗噪声性能分析频分复用学习中注意的问题调制与解调的方框图已调信号的数学表达式、波形及其频谱信号调制、解调前后的频带变化调制系统的抗噪声性能2第5章模拟调制系统5.1幅度调制（线性调制）的原理一般原理表示式：设：正弦型载波为式中，A—载波幅度；c—载波角频率；0—载波初始相位（以后假定0＝0）。则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成式中

2、，m(t)—基带调制信号。3第5章模拟调制系统频谱设调制信号m(t)的频谱为M()，则已调信号的频谱为由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。但应注意，这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。4第5章模拟调制系统5.1.1调幅（AM）时域表示式式中m(t)－调制信号，均值为0；m0－常数，

3、表示叠加的直流分量。频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为若m(t)为随机信号，则已调信号的频域表示式必须用功率谱描述。调制器模型5第5章模拟调制系统波形图和频谱图6第5章模拟调制系统由波形可以看出，当满足条件：

4、m(t)

5、maxm0时，其包络与调制信号波形相同，因此用包络检波法很容易恢复出原始调制信号。否则，出现“过调幅”现象。这时用包络检波将发生失真。但是，可以采用其他的解调法，如同步检波。由频谱可以看出，AM信号的频谱由载频分量、上边带、和下边带三部分组成。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带

6、是上边带的镜像。7第5章模拟调制系统AM信号的特性带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信号带宽fH的两倍：功率：当m(t)为确知信号时，若则式中Pc=A02/2－载波功率，－边带功率。8第5章模拟调制系统调制效率由上述可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，载波分量并不携带信息。有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例称为调制效率：当m(t)=Amcosmt时，代入上式，得到当

7、m(t)

8、max=A0时（100％调制），调制效率最高，这时max＝1/3

9、9第5章模拟调制系统5.1.2双边带调制（DSB）时域表示式：无直流量A0频谱：无载频分量曲线：10第5章模拟调制系统调制效率：100％优点：节省了载波功率缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。5.1.3单边带调制（SSB）原理：双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱M()的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。产生SSB信号的方法有两种：滤波法和相移法。11第5章模拟调制系统滤波法及SSB信号的频域表示滤波法的原理方框图－用边带滤波

10、器，滤除不要的边带:图中，H()为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高通特性：则可滤除下边带。若具有如下理想低通特性：则可滤除上边带。12第5章模拟调制系统SSB信号的频谱上、下边带频谱图:13第5章模拟调制系统滤波法的技术难点滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性。实际滤波器在载频处并不具有上面所描述的理想特性，而是有一定的过渡带。当调制信号中含有直流及低频分量时滤波法就不适用了。14第5章模拟调制系统相移法和SSB信号的时域表示SSB信号的时域表示式设单频调制信号为载波为则DSB信号的时域表示式为若保留上边带，则有

11、若保留下边带，则有两式仅正负号不同15第5章模拟调制系统将上两式合并：式中，“－”表示上边带信号，“+”表示下边带信号。希尔伯特变换：上式中Amsinmt可以看作是Amcosmt相移－/2的结果。把这一相移过程称为希尔伯特变换，记为“^”，则有这样，上式可以改写为16第5章模拟调制系统把上式推广到一般情况，则得到式中，若M()是m(t)的傅里叶变换，则式中上式中的[-jsgn]可以看作是希尔伯特滤波器传递函数，即17第5章模拟调制系统移相法SSB调制器方框图优点：不需要滤波器具有陡峭的截止特性。缺点：宽带相移网络

12、难用硬件实现。18第5章模拟调制系统SSB信号的解调SSB信号的解调和DSB一样，不能采用简单的包络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以仍需采用相干解调。SSB信号的性能SSB信号的实现比AM、DSB要复杂，但SSB调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率