[理学]南邮通信原理a课件 第5章.ppt

通信原理 通信原理 第5章 模拟调制系统 第5章 模拟调制系统 基本概念 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（也称载波调制）。 狭义调制 － 仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场合，调制一词均指载波调制。 调制信号 － 指来自信源的基带信号 载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。 载波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。 已调信号 － 载波受调制后称为已调信号。 解调（检波） － 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。 第5章 模拟调制系统 调制的目的 提高无线通信时的天线辐射效率。 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以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。 调制方式 模拟调制 数字调制 常见的模拟调制 幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带 角度调制：频率调制、相位调制 第5章 模拟调制系统 5.1幅度调制（线性调制）的原理 一般原理 表示式： 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（以后假定?0 ＝ 0）。 则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成 式中， m(t)— 基带调制信号。 第5章 模拟调制系统 频谱 设调制信号m(t)的频谱为M(?)，则已调信号的频谱为 由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化；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(精确到常数因子)。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。但应注意，这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。 第5章 模拟调制系统 5.1.1调幅（AM） 时域表示式 式中 m(t) － 调制信号，均值为0； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。 频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为 若m(t)为随机信号，则已调信号的频域表示式必须用功率谱描述。 调制器模型 第5章 模拟调制系统 波形图 由波形可以看出，当满足条件： |m(t)| ? A0 时，其包络与调制信号波形相同， 因此用包络检波法很容易恢复出原 始调制信号。 否则，出现“过调幅”现象。这时用 包络检波将发生失真。但是，可以 采用其他的解调方法，如同步检波。 第5章 模拟调制系统 频谱图 由频谱可以看出，AM信号的频谱由 载频分量 上边带 下边带 三部分组成。 上边带的频谱结构与原调制 信号的频谱结构相同，下边 带是上边带的镜像。 第5章 模拟调制系统 AM信号的特性 带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信号带宽 fH 的两倍： 功率： 当m(t)为确知信号时， 若 则 式中 Pc = A02/2 － 载波功率， － 边带功率。 第5章 模拟调制系统 调制效率 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： 当m(t) = Am cos ?mt时， 代入上式，得到 当|m(t)|max = A0时（100％调制），调制效率最高，这时 ?max ＝ 1/3 第5章 模拟调制系统 5.1.2 双边带调制（DSB） 时域表示式：无直流分量A0 频谱：无载频分量 曲线： 第5章 模拟调制系统 调制效率：100％ 优点：节省了载波功率 缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。 5.1.3 单边带调制（SSB） 原理： 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(?)的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。 产生SSB信号的方法有两种：滤波法和相移法。 第5章 模拟调制系统 滤波法及SSB信号的频域表示 滤波法的原理方框图 － 用边带滤波器，滤除不要的边带: 图中，H(?)为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高通特性： 则可滤除下边带。 若具有如下理想低通特性： 则可滤除上边带。 第5章 模拟调制系统 SSB信号的频谱 上边带频谱图: 第5章 模拟调制系统 滤波法的技术难点 滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性 例如，若经过滤波后的话音信号的最低频率为300Hz，则上下边带之间的频率间