通信原理模拟调制系统讲

通信原理模拟调制系统讲1第一页，共四十三页，编辑于2023年，星期二本节课内容线性调制系统的解调；线性调制系统的抗噪声性能；非线性调制（角调制）的原理。

2第二页，共四十三页，编辑于2023年，星期二线性调制系统的解调

解调的方式有两种：相干解调与非相干解调。相干解调适用于各种线性调制系统，非相干解调一般只适用幅度调制（AM）信号。3第三页，共四十三页，编辑于2023年，星期二相干解调器的数学模型

4第四页，共四十三页，编辑于2023年，星期二1、幅度调制（AM）和双边带调制（DSB）信号的解调设上图的输入为AM信号乘法器输出为

5第五页，共四十三页，编辑于2023年，星期二通过低通滤波器后

当常数时，解调输出信号为同理，当时，上述分析即为DSB的结果。其解调输出信号为6第六页，共四十三页，编辑于2023年，星期二单边带（SSB）信号的解调设Sm(t)的输入为SSB信号与本地载波相乘后输出为

7第七页，共四十三页，编辑于2023年，星期二经低通滤波后的解调输出为

当常数时，解调输出信号为VSB信号的解调方式与上面类似。当满足同步条件时，经分析可得解调输出信号为:8第八页，共四十三页，编辑于2023年，星期二[例3.4]某调制系统如下图所示。为了在输出端同时分别得到f1(t)及f2(t),试确定接收端的c1(t)及c2(t)

。

9第九页，共四十三页，编辑于2023年，星期二解：发送端的合成信号。根据原理框图可知，接收端采用的是相干解调，若假设相干载波为，则解调后的输出10第十页，共四十三页，编辑于2023年，星期二综上所述，可以确定同理，假设接收端的相干载波为则解调后的输出为

11第十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期二已调信号线性调制系统的抗噪声性能分析模型带通滤波器sm(t)n(t)sm(t)ni(t)解调器mo(t)no(t)＋加性白噪声窄带加性白噪声已调信号解调后的调制信号解调后的噪声信号12第十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期二ni(t)为平稳窄带高斯白噪声Ni为解调器输入噪声ni(t)的平均功率线性调制系统的抗噪声性能13第十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期二若白噪声的双边功率谱密度为n0/2，则有线性调制系统的抗噪声性能14第十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期二评价一个模拟通信系统质量的好坏，最终是要看解调器的输出信噪比(SNR)。线性调制系统的抗噪声性能15第十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期二线性调制相干解调的抗噪声性能DSB调制系统的性能带通滤波器sm(t)sm(t)n(t)ni(t)mo(t)no(t)低通滤波器coswct＋线性调制相干解调的抗噪声性能分析模型16第十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期二线性调制相干解调的抗噪声性能乘法器LPF有用信号输出功率17第十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期二线性调制相干解调的抗噪声性能乘法器LPF18第十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期二线性调制相干解调的抗噪声性能19第十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期二SSB调制系统的性能线性调制相干解调的抗噪声性能20第二十页，共四十三页，编辑于2023年，星期二线性调制相干解调的抗噪声性能21第二十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期二AM信号可采用相干解调和包络检波。相干解调时AM系统的性能分析方法与前面双边带（或单边带）的相同。实际中，AM信号常用简单的包络检波法解调。调幅信号包络检波的抗噪声性能22第二十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期二已调信号分析模型带通滤波器sm(t)n(t)sm(t)ni(t)包络检波mo(t)no(t)＋加性白噪声窄带加性白噪声已调信号解调后的调制信号解调后的噪声信号AM包络检波的抗噪声性能分析模型调幅信号包络检波的抗噪声性能23第二十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期二调幅信号包络检波的抗噪声性能24第二十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期二E(t)是理想包络检波器的输出包络检波是信号和噪声的包络哦调幅信号包络检波的抗噪声性能25第二十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期二大信噪比情况此时，输入信号幅度远大于噪声幅度，即调幅信号包络检波的抗噪声性能26第二十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期二

上式中直流分量A0被电容器阻隔，有用信号与噪声独立地分成两项

，因而可分别计算出输出有用信号功率及噪声功率调幅信号包络检波的抗噪声性能27第二十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期二小信噪比情况此时，噪声幅度远大于输入信号幅度，即调幅信号包络检波的抗噪声性能28第二十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期二调幅信号包络检波的抗噪声性能不能独立地分成两项不能解调出有用信号29第二十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期二小信噪比时存在门限效应；相干解调不存在门限效应；结论：在大信噪比情况下，包络检波的性能与相干解调相同；但随着信噪比的减小，包络检波会才出现门限效应，致使解调器的输出信噪比急剧下降。AM信号包络检波抗噪声性能的特点：调幅信号包络检波的抗噪声性能30第三十页，共四十三页，编辑于2023年，星期二[例3.5]某线性调制系统的输出信噪比为20dB，输出噪声功率为10-9W，由发射机输出端到解调器输入之间总的传输损耗为100dB，试求：（1）DSB/SC时的发射机输出功率；（2）SSB/SC时的发射机输出功率。31第三十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期二解：（1）在DSB/SC方式中，信噪比增益G=2，则调制器输入信噪比为同时，在相干解调时因此解调器输入端的信号功率

32第三十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期二考虑发射机输出端到解调器输入端之间的100dB传输损耗，可得发射机输出功率

（2）在SSB/SC方式中，信噪比增益G=1,则调制器输入信噪比为33第三十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期二因此，解调器输入端的信号功率

发射机输出功率

34第三十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期二

幅度调制属于线性调制，它是通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的平移及线性变换的。一个正弦载波有幅度、频率和相位三个参量，因此，我们不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化中，还可以寄托在载波的频率或相位变化中。这种使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而振幅保持恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制(PM)。因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制。非线性调制（角调制）的原理35第三十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期二

角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在密切的关系，即调频必调相，调相必调频。鉴于FM用的较多，本节将主要讨论频率调制。非线性调制（角调制）的原理36第三十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期二一、基本原理

1.频率的概念：严格地说，只有无限长的恒定振幅、恒定频率和恒定相位的正弦（余弦）波形才具有单一频率。载波被调制后，不再仅有单一频率。2.“瞬时频率”的概念：设一个载波可以表示为式中，0为载波的初始相位；

(t)=0t+0

为载波的瞬时相位

;

0=d(t)/dt

为载波的角频率。现定义瞬时频率：上式可以改写为：非线性调制37第三十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期二3.角度调制的定义：

(t)是载波的相位。若使它随调制信号m(t)以某种方式变化，则称其为角度调制。（1）相位调制的定义：若使相位(t)随m(t)线性变化，即令

则称为相位调制。这时，已调信号的表示式为

此已调载波的瞬时频率为：

即，在相位调制中瞬时频率随调制信号的导函数线性地变化。

非线性调制-基本原理38第三十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期二(2)频率调制的定义：若使瞬时频率直接随调制信号线性地变化，则称为频率调制。瞬时角频率为

瞬时相位为

这时，已调信号的表示式为：

上式表明，载波相位随调制信号的积分线性地变化。非线性调制-基本原理39第三十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期二(3)相位调制和频率调制的比较：在相位调制中载波相位(t)随调制信号m(t)线性地变化，而在频率调制中载波相位(t)随调制信号m(t)的积分线性地变化。若将m(t)先积分，再对载波进行相位调制，即得到频率调制信号。类似地，若将m(t)先微分，再对载波进行频率调制，就得到相位调制信号。仅从已调信号波形上看无法区分二者。二者的区别仅在于已调信号和调制信号的关系不同。非线性调制-基本原理40第四十页，共四十三页，编辑于2023年，星期二窄带调频与宽带调频窄带调频（NBFM）宽带调频（WBFM）不满足满足41第四十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期二调制方式信号带宽制度增益设备复杂度主要应用DSB2中等较少应用SSB1复杂短波无线电广播，话音频分多路VSB略大于