模拟调制系统

第一节模拟调制系统一、信号及其频谱通信系统要传输的是包含信息的信号，分析通信系统离不开分析信号。描述信号的基本方法有：数学表达式和函数的图形（信号的波形）。信号分析有时域分析法和频域分析法。1.连续时间信号与离散时间信号连续时间信号是指时间自变量t是连续变化的信号，其函数值可以是连续的也可以是不连续的。离散时间信号在时间上是离散的，只在某些不连续的规定瞬时给出函数值，在其他时间没有定义，幅值可以仍然取连续值，可以用时间序列表示。2.周期信号与非周期信号周期信号是瞬时幅值随时间重复变化的信号。一般表达式为：x(t)＝x(t+kT)，k＝1，2......非周期信号是指函数值不随时间而重复变化的信号。一、模拟调制基本概念调制：就是按调制信号的变化规律去改变载波信号的某些参数的过程。一、模拟调制基本概念调制信号m(t)：为包含信息的原始信号，具有较低的频谱分量，即基带信号。载波信号c(t)：为参数受调制信号控制，用来承载信息的特定信号。已调信号Sm(t)：调制后输出的信号，在信道中传输。调制信号已调信号调制信号已调信号已调信号调制信号1.调制一般在通信系统的发送端有调制过程，而在接收端有解调过程。调制器解调器信息源受信者信道噪声原始消息模拟基带信号调制信号已调信号原始消息模拟基带信号模拟频带信号信道信号模拟通信系统2.模拟调制以模拟信号为调制信号，对连续的正（余）弦载波进行调制，这种调制方式称为模拟调制。按照m(t)对c(t)不同参数的控制分类（1）幅度调制。载波的幅度随调制信号线性变化的过程。（2）频率调制。（3）相位调制。二、幅度调制方式幅度调制是正（余）弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。调制前后信号频谱只有位置变化。1.常规调幅AM（AmplitudeModulation）AM的已调信号表达式为要求称为包络检波不失真条件调制过程波形1.常规调幅AM的优点是接收设备简单。AM的缺点是功率利用率低；抗干扰能力差；在传输中如果载波受到信道的选择性衰落，则在包络检波时会出现过调失真；信号频带较宽，频带利用率不高。因此AM制式用于通信质量要求不高的场合，目前主要用在中波和短波的调幅广播中。2.抑制载波的双边带调制（DSB-SC）DSB（DoubleSideband）调制信号m(t)上不附加直流分量A0，直接用m(t)调制载波的幅度，则输出信号为无载波分量的双边带调制信号。双边带调制对应的表达式为2.抑制载波的双边带调制（DSB-SC）双边带调制信号的波形与频谱2.抑制载波的双边带调制（DSB-SC）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，需要采用相干解调（同步检测），设备较复杂，运用不太广泛。由频谱图可知，DSB信号虽然节省了载波功率，功率利用率提高了，但它的频带宽度仍是调制信号带宽的2倍，与AM信号带宽相同。3.单边带调制（SSB）SSB（singlesideband）由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都携带了调制信号的全部信息，因此只传输其中一个边带即可，这就是单边带能解决的问题。边带滤波让DSB信号分别通过理想高通或理想低通边带滤波器，保留所需要的一个边带，滤除不要的边带，就可分别取出上边带信号频谱SUSB(ω)或下边带信号频谱SLSB(ω)。理想高通滤波器取出上边带信号频谱理想低通滤波器取出下边带信号频谱SSB信号的带宽为B=fmSSB调制的特点优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有AM的一半。缺点是发送和接收设备都复杂，成本高；滤波器的设计和制作很困难，有时甚至难以实现。鉴于这些特点，SSB制式普遍用在频带比较拥挤的场合，如频分多路复用的载波通信系统中。4.残留边带调制（VSB）残留边带调制是介于双边带和单边带之间的一种线性调制，既克服了DSB占双倍带宽的缺点，又解决了SSB实现的难题。VSB不是将一个边带完全抑制，而是部分抑制，使其仍保留一小部分。VSB信号带宽B介于fm和2fm之间。4.残留边带调制（VSB）VSB的性能与SSB相当，解调原则上也需要相干解调，但在某些VSB系统中，附加一个足够大的载波C，就可用包络检波法解调称信号（VSB+C），这种（VSB+C）方式综合了AM，SSB和VSB三者的优点。所有这些特点，使VSB对商用电视广播系统特别具有吸引力。VSB（vestigialsideband）三、非线性调制非线性调制又称角度调制，包含调频FM和调相PM，实际中FM方式最为常用。频率调制（FM）相位调制（PM）三、非线性调制调频波比调幅波占用的带宽大在高调频指数时，调频系统的输出信噪比（即抗干扰能力）远大于调幅系统。三、非线性调制FM的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换，因而宽带FM广泛应用于长距离高质量的通信系统中，如空