西安邮电大学通信与信息工程学院通信原理课件第五章 模拟调制系统.pptVIP

第5章 模拟调制系统 基本概念: 调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。 广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。 狭义调制 － 仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场合， 调制一词均指载波调制。 载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。 调制信号 － 指来自信源的基带信号。 载波信号 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波， 也可以是非正弦波。（用于传递消息的信号） 已调信号 － 载波受调制后称为已调信号。 解调（检波） － 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调 制信号恢复出来。 调制的目的： 使已调信号的频谱与信道的带通特性相匹配。 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。 调制分类： 依调制信号不同分：模拟调制和数字调制。 依载波信号不同分：连续波调制和脉冲调制。 依载波参数不同分：幅度、频率、相位调制或脉宽、 脉幅、脉位调制。 依已调信号频谱结构分：线性调制和非线性调制。 常见的模拟调制方式： 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 学习中应注意的问题： 调制与解调的方框图及各点波形； 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。 5.1幅度调制（线性调制）的原理 时域表达式： 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，m(t) — 基带调制信号。 频谱 设调制信号m(t)的频谱为M(?)，则已调信号的频谱为： 5.1.1调幅（AM） 时域表达式 由波形可以看出，当满足条件： 时，AM波的包络与调制信号的形状完全一样，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。 AM信号的功率： 当m(t)为确知信号时， 调制效率 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) = Am cos ?mt 时， 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。 滤波法及SSB信号的频域表示 利用边带滤波器，滤除不要的边带: 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。 若保留上边带，则有 若保留下边带，则有 将上两式合并，有 希尔伯特变换： 上式中Am sin?mt可以看作是Am cos?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，SSB的表达式可以改写为 把上式推广到一般情况，可得到 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：宽带相移网络难用硬件实现。 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，而且它 所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。它目前 已成为短波通信中一种重要的调制方式。 5.1.4 残留边带（VSB）调制 原理： 残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方式，它既克服了DSB信