4第四章 模拟调制系统-2009.ppt

2008.8 copyright 南航信息科学与技术学院 本章内容: 本章重点 模拟通信系统的原理，各种模拟调制方式及抗噪声性能比较！ 模拟调制: 线性调制:AM,DSB,SSB,VSB 非线性调制:FM,PM 4.1 引言 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（即载波调制）。 狭义调制－－仅指载波调制，在无线通信和其他大多数场合，调制均指狭义调制。 载波调制 调制的作用 提高无线通信时天线辐射效率。 把多个基带信号分别搬移到不同的载频 处，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。 调制的分类 调制的分类 4.2.1 幅度调制的原理 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。 幅度调制信号(已调信号)可表示成: 式中， m(t)—基带调制信号。 假设m(t)-M(?)，则已调信号的频谱为: （1）标准调幅 AM 时域表示式: 时域波形 当A0≥|m(t)|时已调信号包络与调制信号波形相同，用包络检波法可以恢复出原始调制信号。 否则,出现“过调幅”现象，包络检波失效。 频谱 带宽与功率分配 调制信号功率： 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。 （2）双边带调制（DSB） 时域表示式：无直流分量A0 频域表达式：无载频分量 时域与频域波形： （3）单边带调制（SSB） 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(?)的所有频谱信息，因此可以只传输其中一个边带。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。 SSB信号的频域表示式 单边带信号的时域表示及相移法形成 SSB信号的时域表示 SSB时域波形 SSB调制小结 SSB信号DSB一样，不能采用简单的包络检波，因为它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以需采用相干解调。 （4）残留边带调制（VSB） 残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方式，它克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现中的困难。 滤波法实现残留边带调制 滤波器的特性应按残留边带调制的要求进行设计，不需要十分陡峭的截止特性，因而它比单边带滤波器容易设计。 残留边带滤波器设计 低通滤波器的输出: 残留边带滤波器的特性H(?)在?c处必须具有互补对称（奇对称）特性, 相干解调时才能无失真地从残留边带信号中恢复所需的调制信号。 残留边带滤波器特性的两种形式 VSB时域波形 （5）线性调制的实现模型 sm(t)可等效为两个互为正交调制分量的合成! 移相法模型 各种线性调制方式 (6) 线性调制的解调 原理：为了无失真地恢复基带信号，接收端必须提供与发送端载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波），它与接收信号相乘低通滤波后，可得到原始的调制信号。 相干解调器分析 相干解调仿真 II、包络检波(非相干解调) 包络检波分析 4.2.2 线性调制系统的抗噪声性能 噪声分析 信噪比增益 用G便于比较同类调制系统采用不同解调器时的性能,也反映了调制制度的优劣。 （1）DSB调制系统的性能 由于相干解调器是线性系统，可以分别计算解调器输出的信号功率和噪声功率。 解调器输出端的信号功率 解调器输入信号: 相干载波相乘: 低通滤波: 解调器输出信号功率: 解调器输出端的噪声功率 解调器输入噪声: 相干载波相乘: 低通滤波: 输出噪声功率: 信噪比计算 解调器输入信号平均功率为 输入信噪比: 输出信噪比: DSB系统信噪比增益 DSB调制系统的信噪比增益为2,即解调器使信噪比改善一倍。 原因是采用相干解调，使输入噪声中的正交分量被抑制。 （2）SSB调制系统的性能 输出噪声功率: 输入信号平均功率: 输入信噪比: SSB系统信噪比增益 SSB系统中，信号和噪声有相同表示形式，相干解调过程中，信号和噪声中的正交分量均被抑制，故信噪比没有改善。 （3） AM包络检波的性能 解调器输入信噪比计算 输入信号功率: 输入噪声功率: 输入信噪比: 输出信号包络的计算 解调器输入是信号加噪声的混合波形: 当包络检波器的传输系数为1时，则检波器的输出就E(t)。 输出信噪比计算 输出信号功率: 输出噪声功率: 输出信噪比: 信噪比增益: 讨论 1. AM信号的调制制度增益GAM随A0的减小而增 加。 2