[信息与通信]第5章 模拟调制系统.ppt

第5章 模拟调制系统 第5章 模拟调制系统 5.1 引言 5.2 幅度调制的原理及抗噪声性能 5.3 非线性调制的原理及抗噪声性能 5.4 各种模拟调制系统的比较 5.5 频分复用（FDM） 5.6 复合调制及多级调制的概念 调制：按基带调制信号的变化规律去改变高频载波某些参数的过程。 调制的目的 将基带调制信号变换成适合在信道中传输的已调信号; 有效地利用频带，实现信道的多路复用传输; 提高通信系统抗噪声/干扰性能. 基带信号和载波信号 基带信号 包含信息、需要被传输的原始信号，具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不适宜直接进行传输。 载波信号 在信道中传输、其某些参数受调制信号控制的特定信号。载波信号可以分为两类：用正弦型信号作为载波；用脉冲串或一组数字信号作为载波。 模拟调制通常采用正弦波作为载波，调制方式有： 线性幅度调制：载波的幅度随基带调制信号成比例变化；从频谱上来看，已调信号的频谱与基带信号频谱呈线性搬移的关系。如调幅AM，双边带DSB，单边带SSB等。 非线性角度调制：载波的频率或相位随基带调制信号成比例变化。已调信号的频谱不再保持原来基带调制信号频谱的结构，而产生新的频谱分量。如调频FM和调相PM。 一、幅度调制的原理 幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。 正弦型载波 s(t) = Acos(ωct+ φ0) ωc：载波频率； φ0 ：载波的初始相位； A ：载波的幅度。 已调信号可表示成： sm(t) = A×m(t) ×cos(ωct+φ0) m(t) ：基带调制信号 图5–1 幅度调制器的一般模型 图5 - 1 称为调制器的一般模型，在该模型中，适当选择滤波器的特性h(t) ，便可以得到各种幅度调制信号。 标准调幅（AM)：h(t)为全通网络， m(t) 有直流成分； 抑制载波双边带（DSB）：h(t)为全通网络，m(t) 无直流成分； 单边带（SSB）：h(t)为截止频率为fc的高通或低通滤波器； 残留边带（VSB）：h(t)为特定的互补特性滤波器。 基带信号中含有直流分量 m0 : 调制信号中的直流成分 m’(t) : 需传送的原始信号 sAM(t)的频谱表达式 设m’(t)?M’(ω)，根据欧拉公式 sAM(t) = [m0+m’(t)](e jωct+ e-jωct)/2 而 m0 e jωct?2πm0δ(ω-ωc) m’(t) e jωct?M’(ω-ωc) 故sAM(t) 的频谱表达式为 调幅过程使原始频谱M( ω )搬移了±ωc，且频谱中包含载频分量πm0 [ δ(ω-ωc)+ δ(ω+ωc) ] 和边带分量1/2[ M’(ω-ωc) + M’(ω+ωc)] 两部分。 标准调幅信号的频谱包含两个频带且|sAM(ω) |对于±ωc是对称的。通常把大于ωc或小于- ωc的频带叫做上边带(USB)，把大于- ωc且小于ωc的频带叫做下边带(LSB)。 AM波占用的带宽是原始信号带宽的2倍，即2 ωH 。 为了实现不失真的调幅，必须满足两个条件: 对于所有t，必须满足 m0+m’(t) ≥ 0 载波频率应远大于m’(t)的最高频率分量,即ωcωH。 如果输入基带信号没有直流分量，且h(t)是理想带通滤波器，则得到的输出信号便是无载波分量的双边带调制信号，或称双边带抑制载波（ Double Side Band-Suppressed Carrier）调制信号，简称DSB信号。 时域表达式：sDSB(t)=m(t)cosωct m(t)?M(ω) 频谱表达式： sDSB(ω)=1/2[M(ω-ωc) + M(ω+ωc)] 图5-3DSB信号的波形和频谱 由时间波形可知，DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，需采用相干解调(同步检波)。 在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有180°的突变。功率利用律提高了，但频带宽度仍为两倍信号带宽。  抑制载波的双边带调幅尽管节省了载波功率,但与常规双边带调幅一样，上下两个边带是完全对称的，所携带的信息完全相同，而用一个边带就可以传输全部信息，这样就产生了单边带调制(Single side band )。 SS