模拟调制系统(-).pptVIP

第三章 模拟调制系统 3.1 概述 模拟调制：用来自信源的基带模拟信号去调制某载波 载波：确知的周期性波形 － 余弦波： 式中，A为振幅；?0为载波角频率；?0为初始相位。 定义： 调制信号m(t) －自信源来的信号 已调信号s(t) － 调制后的载波称为已调信号 调制器 －进行调制的部件 调制的目的： 频谱搬移：适应信道传输、频率分配、频分多路复用 电磁波辐射 提高抗干扰性 模拟调制的分类： 线性调制：调幅、单边带、双边带、残留边带等 非线性调制（角度调制）：频率调制、相位调制 3.2 线性调制 3.2.0 线性调制基本原理 设载波为：c(t) = Acos?0 t = Acos2? f0t 调制信号为能量信号m(t)，其频谱为M(f ) 相乘结果：s?(t) 滤波输出：s(t) 用“?”表示傅里叶变换： 式中， 3.2.1 振幅调制（AM） 基本原理 设m(t) = 1+m?(t)，|m?(t)| ? 1， m?(t)为m (t)的交流分量，1为直流分量，则调幅信号表达式为： s?(t) = [1+m?(t)]Acos?0t 式中， 1+m?(t) ? 0，确保s?(t) 的包络是非负的。 +1 = ? = 说明： ①若调制信号中无直流分量，须叠加一个直流分量； ②令|m?(t)|max = m ， 称m为调幅度或调幅指数。 当m 1，正常调幅 当m = 1，满调幅，也称临界调幅 当m 1，过调幅 ③ H ( f ) 为全通函数 调幅 (AM) 信号的频谱密度（频域表达式） 调幅 (AM) 信号的时域表达式如下： 调幅 (AM) 信号的带宽 设调制信号的带宽为fm，则调幅信号的带宽为调制信号带宽的两倍，即 BAM = 2fm 调幅 (AM) 信号的功率 调幅 (AM) 信号的调制器 包络检波器性能分析 ②频率调制的定义： 若使瞬时频率直接随调制信号线性地变化，则称为频率调制。这时， 瞬时角频率： 瞬时相位： 已调信号的表示式： 上式表明，载波相位随调制信号的积分线性地变化 。 ③相位调制和频率调制的比较： 在相位调制中载波相位? (t)随调制信号m (t)线性地变化，而在频率调制中载波相位? (t)随调制信号m (t)的积分线性地变化。 若将m (t)先积分，再对载波进行相位调制，即得到间接频率调制信号。类似地，若将m (t)先微分，再对载波进行频率调制，就得到间接相位调制信号。 仅从已调信号波形上看无法区分二者。 ④PM 与 FM 的波形 相位调制的瞬时角频率： 频率调制的瞬时角频率： ?i 角度调制的波形： 相位调制的瞬时角频率： 频率调制的瞬时角频率： 若?i 随m(t) 作如图所示的 线性变化（即m(t) 随t作线性变 化），则已调信号就是频率调 制信号； 若?i 随dm(t)/dt 作如图所 示的线性变化(即m(t)是随 t2变 化)，则已调信号就是相位调制信号。 各种线性调制信号的带宽为基带信号带宽的1~2倍，但角度调制信号的带宽却可能比基带信号的带宽大很多。下面以单频的正弦波信号作为调制信号进行频率调制为例对已调信号的频谱进行分析。 设调制信号m(t)是一个余弦波： 用它对载波作频率调制，则载波的瞬时角频率为 3.3.2 已调信号的频谱和带宽 此时，已调信号表示式为： 式中，kf = ??，?? ? ?m＝?f / fm为最大频率偏移和基带信号频率之比，定义为调制指数mf ，即有： 上述单频正弦波调制 的FM 信号是一个含有正弦函数的余弦函数，它的傅里叶级数展开式如下： 式中，Jn(mf)为第一类n阶贝塞尔函数。根据贝塞尔函数性质上式可进一步写成如下形式： *第一类 n 阶贝塞尔函数 定义： 性质： 贝塞尔函数曲线及函数值表 单频调制FM 信号频谱特点： ①FM 信号的频谱中含有无穷 多的频率分量； ②FM 信号频谱与调制 信号频 谱呈非线性关系； ③边频分量对称于载频； ④各频率分量之间的间隔为?m ； ?m ? kHz kHz kHz kHz作 kHz kHz kHz kHz ? ? ? 单频调制FM 信号频谱特点 ⑤当调制指数mf 1 时带宽B基本等于2?m