第2章 常见信号的调制方式.pptxVIP

第2章 常见信号的调制方式2.1 模拟通信系统2.2 数字基带传输系统2.3 数字带通传输思考题2.1 模拟通信系统　在无线信道中,基带信号直接发出去是很困难的,必须搬移到高频率的载波上去才能 被传输。所谓调制,是指在发送端将要传送的信号附加在高频振荡信号上,也就是使高频 振荡信号的某一个或几个参数随基带信号的变化而变化。其中要发送的基带信号又称为 “调制信号”;高频振荡信号又称为“被调制信号”。 　发部分是将基带信号调制到载波上去, 收部分是将基带信号从载波上解调下来。最常见的载波就是正弦波,它有三个参数:振幅、 频率、相位,对这三个参数进行的调制就是调幅、调频、调相三种基本调制方式。调幅就是 已调波的振幅包络与调制信号对应,它的频谱仅仅位置发生变化,而频谱结构不变,因而 又称为频谱搬移,它属于线性调制;调频就是已调波的瞬时频率随调制信号成比例变化; 调相就是已调波的瞬时相位随调制信号成比例变化。调频和调相统称为角度调制。　调制的主要作用有三个:　一是将基带信号转化成利于在信道中传输的信号;　二是改善 信号传输的性能(如 FM 具有较好的信噪比性能);　三是可实现信道复用,提高频带利用率。 　调制可分为正弦波调制和脉冲调制两类,其中正弦波调制可分为模拟调制和数字调制两 类,而模拟调制又可分为调幅和调角两类。2.1.1 幅度调制原理及抗噪声性能 　幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度,使其按调制信号的规律变化的过 程。幅度调制器的一般模型如图2-1-1所示。图2-1-1 幅度调制器的一般模型图中,m(t)为调制信号,sm(t)为已调信号,则已调信号的时域和频域一般表达式分别为式中,M(ω)为调制信号m(t)的频谱,H(ω)?h(t);ωc 为载波角频率。　由以上表达式可知,对于幅度调制信号,在波形上,它的幅度随基带信号规律而变化; 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。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,幅度调制系统也称为线性调制系统。　在如图2-1-1所示的一般模型中,适当选择滤波器的特性 H(ω),便可得到各种幅度 调制信号,例如,常规双边带调幅(AM)、抑制载波双边带(DSB-SC)调制、单边带(SSB)调制和残留边带(VSB)调制等信号。　1.常规双边带调幅(AM) 　1)AM 信号的表达式及特性 　在图2-1-1中,若假设滤波器为全通网络(H(ω)=1),调制信号 m(t)叠加直流 A0 后再与载波相乘,则输出的信号就是常规双边带调幅(AM)信号。AM 调制器的模型如 图2-1-2所示。图2-1-2 AM 调制器的模型?　AM 信号的时域和频域表达式分别为式中,A0 为外加的直流分量;m(t)可以是确知信号,也可以是随机信号,但通常认为其平 均值为0,即=0。　AM 信号的典型波形和频谱分别如图2-1-3(a)、(b)所示,图中假定调制信号 m(t) 的上限频率为ωH 。显然,调制信号m(t)的带宽Bm =fH 。　由图2-1-3(a)可见,AM 信号波形的包络与输入基带信号m(t)成正比,故用包络检 波法很容易恢复原始调制信号。但是为了保证在包络检波时不发生失真,必须满足 A0 ≥ |m(t)|max,否则将出现过调幅现象而带来失真。图2-1-3 AM 信号的典型波形和频谱　AM 信号的频谱sAM (t)是由载频分量和上、下两个边带组成(通常称频谱中画斜线的 部分为上边带,不画斜线的部分为下边带)。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同, 下边带是上边带的镜像。显然,无论是上边带还是下边带,都含有原调制信号的完整信息。 故 AM 信号是带有载波的双边带信号,它的带宽为基带信号带宽的两倍,即式中,Bm 为调制信号m(t)的带宽;fH 为调制信号的最高频率。　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,即　2)AM 信号的解调 　调制过程的逆过程叫做解调。AM 信号的解调是把接收到的已调信号sAM (t)还原为调制 信号m(t)。AM 信号的解调方法有两种:相干解调(同步检波法)和非相干解调(包络检波法)。　(1)相干解调。由 AM 信号的频谱可知,如果将已调信号的频谱搬回到原点位置,即可得到原始的调制信号频谱,从而恢复出原始信号。解 调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。调 幅相干解调的原理框图如图2-1-4所示。 　图2-1-4 调幅相干解调的原理框图　将已调信号乘上一个与调制器同频、同相的载波, 可得由上式可知,只要用一个低通滤波器,就可以将第一项与第二项分离,无失真地恢复出原 始的调制信号,即　相干解调的关键是必须