第3章_模拟调制系统.ppt

在通信过程中，很多信源产生的基带信号并不适合信道传输，这时就要对信号进行一定的变换，以达到适合信道传输或改善系统的性能。在发送端进行的变换称之为调制，在接收端进行的变换称之为解调。广义的调制一般分为基带调制和频带调制（又称载波调制）两种，在实际通信中，调制均值载波调制。所谓载波调制就是用调制信号去控制载波的某个（或几个）参数的过程或方式。载波通常是一种用来搭载原始信号（信息）的高频信号，可以是正弦波，也可以是其它周期性脉冲波，它本身不含有任何有用信息。调制信号指原始的消息信号，也称基带信号。经载波调制后的信号称为已调信号。而在接收端将已调信号还原为原始的基带信号的过程称之为解调。本章主要讨论调制的功能和分类、各种线性和非线性调制及其解调、频分复用及符合调制的基本特性。 3.1 调制的功能及分类 调制和解调是通信中一个十分重要的概念，是一种信号处理技术，无论在模拟通信、数字通信还是数据通信中都普遍使用的技术。我们知道，模拟通信系统就是传输模拟信号的通信系统；数字通信系统就是传输数字信号的通信系统；而模拟信号的数字传输是一种将模拟信号变换为数字信号后在数字通信系统中传输的系统。虽然目前数字通信发展十分迅速，且有逐步取代模拟通信的趋势，但从现有条件来看，模拟通信人占有很大的比重，且在相当一段时间内还将继续使用。因此本教材以讲述数字通信为主，但运用比较多的模拟通信技术还是作以论述。 3.1.1 调制的功能 上述已经讲到调制在通信系统中的重要性，现在对具体功能介绍如下： I．信号与信道的匹配 通过调制可以是不是和信道传输的信号，转化为适合信道传输的信号，从而达到信号和信道匹配，实现通信的目的。 II．频率变换 调制的实质就是实现频谱的搬移，即将基带信号的频谱搬移到所需的频谱上，实现频率变换，达到有效辐射。例如采用无线传送方式的语音通信，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相匹配，即天线的长度应为所发射语音信号频率的 波长之上。例如，把有效带宽为0.3～3.4kHz的语音信号直接通过天线进行发射，则天线的长度应为 很显然长为25千米的天线是不可能的，根本无法实现。但是如果把语音信号适当的进行频谱的搬移，比如把其频率搬移到1000kHz频率出，按上式计算可知天线的长度为L=75m,显然这样的天线时可以实现的，而且很容易实现天线的有效辐射。 III．频率分配 我们知道无线广播电台的频段为550～1600kHz,为了保证各个无线广播电台发射的信号互不干扰，必须给每个电台分配不同的发射频率，为此无线电管理委员会就要严格分配和解读哥哥电台的发射频率。利用调制技术每个电台就把各自的各种话音、音乐、图像等基带信号调制到自己所分配的发射频率上，以便用户任意选择各个电台，收看收听所需节目。 IV.多路复用 为了合理利用传输信道，提高通信效率，常采用复用技术。例如将多路信号按调制技术搬移到不同的载频上去，并在频率范围内依次排列，然后在传输信道中同时传输，这种在频率范围内实现的复用，称之为频分复用(FDM)。又例如将多路信号通过不同的时间采样，然后在依次互不干扰地在同一传输信道中传输，这种在时间范围内实现的复用，称之为时分复用(TDM)。调制技术可以十分有效的实现复用，后面讲的单边带调制采用的就是频分复用技术，而脉冲编码调制采用的就是时分复用技术。 V．提高抗干扰能力 抗干扰性也即为可靠性，而可靠性和有效性是互相制约的，通信中噪声和干扰时随时随地存在的，在干扰比较严重的情况下，往往通过牺牲有效性来提高抗干扰性从而实现正常的通信质量，这种技术可以通过不同的调制和解调方式来实现。如采用FM调制方式取代AM调制方式，提高系统抗噪性能。 VI．克服设备的缺陷 在很多现有条件的限制下，通过不同的调制方式可以实现正常的通信的进行。例如，没有合适长度的天线，通过调制可以达到用现有长度天线发射信号。 3.1.2 调制的分类 图3.1所示为调制器的模型。即为一个三端非线性网络。根据不同的 、 信号类型及调制器的 的不同，可将调制分成如下几类： I．根据载波 的不同分 由于载波一般分为连续波和脉冲波,则按载波不同可将调制分为 (1) 连续波调制 所谓连续波调制指载波信号为连续波形，一般用单频正弦或余弦表示。 (2) 脉冲调制 所谓脉冲调制指