《交流系统》课件.pptVIP

交流系统课程介绍通信系统是现代信息社会的基础设施本课程探讨信号传输、调制解调与信息交换原理

课程目标与学习成果知识目标掌握各类调制解调原理理解信号处理基础熟悉数字通信系统设计能力目标分析通信系统性能设计基本通信模块解决工程实际问题素质目标培养创新思维能力提高团队协作精神

交流系统基础概念信息源产生需要传输的信息发射机将信息转换为适合传输的信号信道信号传输的媒介接收机

信号与系统回顾时域分析信号随时间变化特性卷积与系统响应时域系统特性频域分析频谱与带宽概念系统频率响应滤波器设计基础系统属性线性与非线性时不变性因果性与稳定性

傅里叶变换及其应用连续时间傅里叶变换将时域信号分解为不同频率的正弦波离散时间傅里叶变换分析采样信号的频谱特性快速傅里叶变换高效计算信号频谱的算法应用领域频谱分析、滤波设计、调制解调

信号的频谱分析频率(kHz)信号强度(dB)

振幅调制（AM）原理载波信号高频正弦波调制信号待传输的低频信息调制过程信息信号调控载波振幅频谱特性载波频率及上下边带

AM调制器结构信号输入将基带信号输入调制电路载波产生振荡器产生稳定高频载波调制乘积信号与载波相乘产生调制波功率放大放大调制信号以便传输

AM解调技术带通滤波滤除噪声，提取AM信号包络检波通过二极管检波提取包络低通滤波平滑波形，滤除高频分量放大输出放大恢复的基带信号

双边带抑制载波（DSB-SC）调制乘积调制信息信号直接乘以载波载波抑制载波分量被完全抑制频谱特点只有上下边带，节省功率解调要求需要相干解调技术

单边带（SSB）调制1产生方法滤波法或相移法2频谱特点仅保留一个边带3带宽优势占用带宽减半4功率效率信号功率集中在单边带

调幅系统的噪声性能分析信道噪声加性白高斯噪声模型输入信噪比接收信号与噪声功率比3解调后信噪比与调制方式和调制指数相关

角度调制基本原理相位调制(PM)信息调控载波相位频率调制(FM)信息调控载波频率载波基础高频正弦波基本特性

频率调制（FM）特性调频指数最大频偏与调制信号频率比值带宽特性卡森规则估算所需带宽贝塞尔函数描述边带幅度分布3抗噪性能优于AM，抑制幅度干扰

相位调制（PM）特性数学表达s(t)=Acos[ωct+kpm(t)]相位变化正比于调制信号与FM关系PM对信号求导得到FMFM对信号积分得到PM频谱特性理论上有无限边带实际带宽由调制指数决定

FM调制器设计

FM解调技术鉴频器斜率检波比率检波PLL鉴频零差拍解调乘法式解调需要同步载波高精度要求数字解调离散采样数字信号处理软件无线电实现

频分复用（FDM）系统N信道数量可同时传输的独立信道B总带宽所有信道带宽总和Δf保护带宽相邻信道间隔带宽

脉冲调制概述模拟脉冲调制PAM、PPM、PWM数字脉冲调制PCM、DPCM、DM采样原理奈奎斯特采样定理4量化过程连续到离散值的映射

脉冲幅度调制（PAM）采样以固定间隔对信号采样保持保持采样值至下一采样点重构通过低通滤波恢复原信号

脉冲位置调制（PPM）调制原理调制信号控制脉冲位置特点抗噪性能优于PAM解调方法测量脉冲位置提取信息

脉冲宽度调制（PWM）调制原理调制信号控制脉冲宽度产生方法比较器法或斜坡比较法应用领域功率控制、电机驱动解调方式低通滤波或积分恢复

脉冲编码调制（PCM）原理采样满足奈奎斯特采样定理量化将样值分配到离散量化级2编码量化值转换为二进制码传输通过信道传输数字信号解码恢复成模拟信号5

PCM系统的量化噪声分析

差分脉冲编码调制（DPCM）1预测编码利用相邻样值相关性差值传输只传输预测误差比特率降低相同质量下减少传输比特自适应预测根据信号特性调整参数

增量调制（DM）技术1比特量化每个采样点只用1比特编码积分反馈积分器记录输出累积值比较决策输入与积分值比较决定加减自适应增量步长可变的改进技术

时分复用（TDM）系统

数字基带传输系统线路编码二进制信息转换为传输波形2信道特性带宽限制与噪声干扰3均衡技术补偿信道失真

码间干扰与奈奎斯特准则码间干扰相邻符号间相互影响奈奎斯特带宽无ISI传输的最小带宽零交叉波形奈奎斯特脉冲的特性滚降因子控制频谱收敛速度

数字基带信号的频谱特性归一化频率NRZ功率谱Manchester功率谱

基带信号的最佳接收匹配滤波最大化采样点信噪比脉冲响应与发送波形匹配白噪声信道中最优相关接收接收信号与模板相关等效于匹配滤波常用于扩频通信最大似然检测基于概率统计理论最小错误概率准则维特比算法实现

眼图及其应用产生方法数据叠加显示形成分析参数眼图开口、抖动、上升时间故障诊断识别噪声、定时误差和失真系统优化调整参数改善传输性能

数字带通调制概述符号映射数字比特映射到调制符号带通调制符号调制到高频载波3相干解调恢复调制符号决策输出

二进制幅度键控（2ASK）调制方法二进制0：零振幅二进制1：满振幅也称开关键控(O