[理学]第四章 通信中的调制技术.ppt

调制的目的 将消息变换为便于传输的形式。也就是说，变换为某种形式使信道容量达到最大，而且传输更可靠和有效。 提高性能，特别是提高抗干扰性。 有效的利用频带。 AM调制的频谱分析（1） 调幅指数 当基带信号为单频信号时，基带信号： 调幅信号的功率分配 在刚发生过调制的临界状态，调制效率最大：1/3 举例 例1：在AM调制中，基带信号是振幅1v的单频信号，载波信号振幅电压10v，计算系统的调制系数和功率效率。 AM调制的特点： 容易实现，原理简单 调制中信号带宽扩大一倍，信道利用率低 调制信号中含有很大的载波成分，传输功率利用率低。 相干解调的噪声性能 AM系统包络检波器的噪声性能 模拟信号的非线性调制 一、非线性调制原理 　　　非线性调制包括调频和调相两种，分别是用基带信号控制载波的频率和初相。 　　　 s(t)=Acos(ωct+θc)=Acosθ(t) 无论ωc随基带信号变化还是θc变化，实际上都会引起信号相角的变化，因此，这两种调制本质上是一样的，被统称为角调波。 1、调相 　　　若载波的初相θc随基带信号变化，则： 　　　　 θPM(t)＝ ωct+θc＋Kpf(t) （Kp为调制常数） 　　　其最大相偏为：ΔθPM＝ Kp|f(t)|max 　　　其瞬时频率为： ωpm（t）=dθPM(t)/dt= ωc+ Kpdf(t)/dt 　　　其瞬时频偏为：Δωpm =Kpdf(t)/dt 模拟信号的非线性调制 当f(t)为单频信号时 spm(t)=Acos(ωct+θc+KpAmcosωmt) 式中：定义βpm=KpAm叫做调相指数，代表调相波的最大相偏。 2、调频 　　　若载波的频率ωc随基带信号变化，即： 　　　　 ωfm（t）＝ ωc＋Kff(t)　（Kf为调制常数） 　　　其最大频偏为：Δωfm = Kf|f(t)|max 　　　其瞬时相位为： θfm（t）=∫ωfm（t）dt＝ ωct＋Kf∫f(t) dt 调频波的时域表达式为： Sfm(t)= Acos[ωct+θc+Kf∫f(t) dt] 当f(t)为单频信号时： Sfm(t)= Acos[ωct+θc+KfAm/ωmsinωmt] βfm=KfAm/ωm叫做调频指数，代表调频波的最大相偏。 模拟信号的非线性调制 3、调相波与调频波的关系： 模拟信号的非线性调制 窄带调频 窄带调频 宽带调频 调频信号的产生与解调 一、调频信号的产生 产生调频波的方法通常有两种：直接调频法和间接调频法。 1、直接法。直接法就是用调制信号直接控制振荡器的电抗元件参数，使输出信号的瞬时频率随调制信号呈线性变化。目前人们多采用压控振荡器（VCO）作为产生调频信号的调制器。振荡频率由外部电压控制的振荡器叫做压控振荡器（VCO），它产生的输出频率正比于所加的控制电压。 直接法的主要优点是在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏。缺点是频率稳定度不高，往往需要附加稳频电路来稳定中心频率。 英文字母使用概率表 时域微分性质：F[dnf(t)/dnt]=(jω)nF[jω] 频移性质：F[f(t)·ejω0t]=F[j(ω-ω0)] 载波插入法解调 包络检波 调制信号 载波 基带信号 　　该方法用于拟制载波的调制信号的非相干解调。 　　由于拟制载波调制信号中不含有载波分量，不能直接使用非相干解调，因此，在接收端首先产生一个与发送端相同的载波信号，使其与接收信号相加，从而获得一个含有载波分量的调制波，这个信号就可以使用非相干解调的方法生成基带信号了。 调幅系统的性能 两个性能指标：有效性和可靠性。 　　有效性：系统传输信号效率的高低。 AM最低，DSB次之，SSB最高，VSB介于DSB与SSB之间。 　　可靠性：系统传输过程中抗干扰性的好坏。 一般用通信系统的信噪比来描述。 信噪比得益（增益）： 相干解调的噪声性能 ωc -ωc 0 ω S(ω) LPF BPF 发送端 接收端 信道 s(t) n(t) si(t)+ni(t) cos(ωct+φ) ud(t)+nd(t) ωc -ωc 0 ω S(ω) ωc -ωc 0 ω S(ω) ωc -ωc 0 ω H(ω) ωc -ωc 0 ω H(ω) 信道输入信号频谱 信道传递函数 相干解调的噪声性能 各种调制信号的解调信噪比得益：　 AM：　 DSB：　 SSB与VSB：　 LPF BPF 发送端 接收端 信道 s(t) n(t) si(t)+ni(t) cos(ωct+φ) sii(t)+nii(t) ud(t)+nd(t) 整个传输过程的噪声性能可用下式表示： 信噪比得益：