通信原理四.pptVIP

第四章 模拟调制系统 4.1、引言 4.2、幅度调制的原理及抗噪声性能 4.3、非线性调制的原理及抗噪声性能 4.4、各种模拟调制系统的比较 4.5、频分复用 4.6、复合调制及多级调制的概念 我们知道，通信的目的是为了把信息向远处传递（传播）,那么在传播人声音时，我们可以用话筒把人声变成电信号，通过扩音机放大后再用喇叭（扬声器）播放出去。由于喇叭的功率比人嗓大得多，因此声音可以传得比较远。 二是利用无线电通信时，需满足一个基本条件，即欲发射信号的波长（两个相邻波峰或波谷之间的距离）必须能与发射天线的几何尺寸可比拟，该信号才能通过天线有效地发射出去（通常认为天线尺寸应大于波长的十分之一）。而音频信号的频率范围是20Hz～20kHz，最小的波长为 可见，要将音频信号直接用天线发射出去，其天线几何尺寸即便按波长的百分之一取也要150米高（不包括天线底座或塔座）。因此，要想把音频信号通过可接受的天线尺寸发射出去，就需要想办法提高欲发射信号的频率（频率越高波长越短） 解决方法 1、是在一个物理信道中对多路信号进行频分复用（FDM，Frequency Division Multiplex）； 2、是把欲发射的低频信号“搬”到高频载波上去（或者说把低频信号“变”成高频信号）。两个方法有一个共同点就是要对信号进行调制处理。 对于调制，我们给出一个概括性的定义：让载波的某个参数（或几个）随调制信号（原始信号）的变化而变化的过程或方式称为调制。而载波通常是一种用来搭载原始信号（信息）的高频信号，它本身不含有任何有用信息。 最常用和最重要的模拟调制方式： 用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制 常见的有： 调幅（AM）、双边带（DSB）、残留边带（VSB）、单边带（SSB）、频率调制 4.2 幅度调制的原理及抗噪声性能 一、幅度调制的原理 设正弦载波 s(t)=A cos(ωct+φ0) m(t):被调制信号 已调制信号 s m(t)=Am(t)cos(ωct+φ0) 如果m(t)的频谱为m（ ω） cosωct频谱π〔 δ（ ω+ ωc）+ δ（ ω- ωc） 〕 s m(t)的频谱: Sm(ω) 卷积定理： 说明 已调信号频谱完全是被调制信号频谱结构在频域内的简单搬移 由于搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制 线性调制的一般模型 m(t) s m(t) cosωct 适当选择带通滤波器的冲激响应，就可以得到各种线性调制信号 1、双边带（DSB）信号 在上图中，如果输入的基带信号没有直流分量，h(t)是理想理想低通滤波器，得到的输出信号是无载波分量的双边带信号（抑制载波的双边带信号） DSB信号实质是m(t)与载波S(t)相乘 Sm(t)=m(t) cos ωct 波形与频谱 2、调幅（AM）信号 如果输入的基带信号带有直流分量，h(t)是理想理想低通滤波器，得到的输出信号是有载波分量的双边带信号，表示为： 如果满足m0＞∣m,(t) ∣max 调幅（AM）信号 其时域与频域的表示为： 卷积定理 3、单边带（SSB）信号 从上述的双边带调制（AM和DSB）中可知，上下两个边带是完全对称的，即两个边带所包含的信息完全一样。那么在传输时，实际上只传输一个边带就可以了，而双边带传输显然浪费了一个边带所占用的频段，降低了频带利用率。对于通信而言，频率或频带是非常宝贵的资源。因此，为了克服双边带调制这个缺点，人们又提出了单边带调制的概念。 从结果上看，单边带调制就是只传送双边带信号中的一个边带（上边带或下边带）。所以，产生单边带信号最直接的方法就是从双边带信号中滤出一个边带信号即可。单边带信号的频谱图。图中HSSB(ω)是单边带滤波器的系统函数，即hSSB(t)的傅里叶变换。 若保留上边带，则HSSB(ω)应具有高通特性如图（b）所示。 若保留下边带，则应具有低通特性如图（d）所示。 单边带调制的时域表达式 以形成下边带的单边带调制为例说明 它是由一个DSB信号通过理想的低通滤波器得到 调幅（AM）信号的频谱表示 DSB信号的频谱表示 SSB信号的频谱表示 单边带调制的优点：频带利用率比DSB调制高；普通调幅接收机不能接收SSB信号。其主要缺点是接收机需要复杂且精度高的自动频率控制系统来稳定本地载波的频率和相位。另外，对于低通型调制信号（含有直流或低频分量的信号）用滤波法的时候，要求滤波器的过渡带非常窄，即滤波器的边缘必须很陡峭，理想状态是一根垂直线。在实际工程中，滤波器很难达到这样的要求，所以， 用滤波器产生的单边带信号，要么频带不完整，要么多出一部分上边带（