通信原理CH5(V20100412).ppt

1、1,通 信 原 理,Dalian University of Technology,电2007级 、电2006级英强适用 第5章 CH5 模拟调制系统 Modulation,2,CH5 模拟调制系统 Modulation,通信系统模型框图,图1-1通信系统模型框图,3,5.0 引言,2. 调制的目的,(1) 提高频率便于天线辐射。 无线电通信，通过空间的辐射传输信号。由天线的理论可知：只有当天线的尺寸与信号的波长可比，大于信号波长的1/10时，信号才可能被天线有效辐射。 不调制行不行？ (2) 频谱搬移实现信道复用FDMA (3) 可改变信号占据的相对带宽。 (4) 改善系统性能,1. 调制(

2、载波调制) 按调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程,4,5.0 引言,角度调制,5,5.1 幅度调制（线性调制）,(1) 幅度调制的定义 由调制信号去控制载波的幅度，使之随调制信号做线性变化的过程。,(2) 时域分析,载波：c(t)=Acos(ct +0) ( 5.1-1) 基带信号：m(t) 则已调信号：Sm(t)= Am (t) cos(ct) ( 5.1-2),6,5.1 幅度调制（线性调制）,(3) 频域分析,载波：C()=A(c)+(+c) 基带信号：M() 已调信号：Sm()= 0.5AM(c)+M(+c) ( 5.1-3),(4) 特点,（1）从时域波形上看：幅度随基带信号

3、变化呈正比变化 （2）从频谱上看：从基带简单的搬移到频带上频谱的搬移是线性的，所以称为线性调制,7,5.1.1 调幅 AM,2. 时域分析,载波：c(t)=Acos(ct +0) 基带信号：m(t) 无直流分量 则已调信号：SAM(t)=A0+m(t) cos(ct) =A0cos(ct) +m(t) cos(ct) ( 5.1-4),3. 频域分析,SAM()= A(c)+(+c) +0.5M(c)+M(+c) ( 5.1-5),8,5.1.1 调幅 AM,4. 时域波形频谱图,图5-2 AM 信号波形与频谱,5. AM的调制效率,带宽 ：B=2fH 9KHz广播信道,对于单音调制：m(t)

4、=Amcos(mt) ，有：,此时满调制时，即|m(t)|=A0 ，有：AM=1/3,9,5.1.2 双边带调制 DSB,1. 目的,解决调制效率问题，可达100%,3. 时域分析,载波：c(t)=Acos(ct +0) 基带信号：m(t) 无直流分量 则已调信号：SDSB(t)=m(t)cos(ct) ( 5.1-11),4. 频域分析,SDSB()= 0.5M(c)+M(+c) ( 5.1-12),2. 调制电路模型,10,5.1.2 双边带调制 DSB,5. 时域波形频谱图,P89 图5-3 DSB 信号波形与频谱,带宽 ：B=2fH 与AM相同,11,5.1.2 单边带调制 SSB P

5、93,2. 两种调制方式分析,12,5.1.2 单边带调制 SSB,(1) 滤波法实现SSB调制,P90 图5-4,13,5.1.2 单边带调制 SSB P89,SSB的频谱,SSB的带宽 BSSB=H,滤波法的问题：滤波器实现有难度，需多级滤波。,14,5.1.2 单边带调制 SSB,(2) 移相法实现SSB调制P91,通过Hilbert 变换器实现,在时域中Hilbert变换的过程,15,5.1.2 单边带调制 SSB,(2) 移相法调制电路模型P92,移相法的问题：宽带移相器的实现有难度。,16,5.1.3 残留边带调制 VSB P93,17,5.1.3 残留边带调制 VSB P93,3

6、. 滤波器H()有特殊要求,18,5.1.3 残留边带调制 VSB P93,3. 已调信号的频谱,VSB信号的带宽B=H+ V,19,5.1.6 调幅信号的解调相干与非相干,图5-12 相干解调的一般模型,1. 相干解调,解调是调制的逆过程，实际上实现的方式相近，因为都是频谱搬移的过程,其中最关键的相干载波的产生，必须同频率、确定的相位关系：0，、/2零直角,特点：相干解调使用各种调幅系统的接收机，抗噪能力强。但是需要相干本振电路。,20,5.1.6 调幅信号的解调相干与非相干,2. 非相干解调,图5-13 包络检波器,典型的非相干解调电路包络检波器,已调信号sAM(t)=A+m(t)cos(

7、ct),取出包络： A+m(t),隔直： m(t),特点：电路实现简单，不需要相干本振。但抗噪能力差，并不是所有的已调信号都可以用非相干解调,21,5.2 调幅系统抗噪性能,5.2.1 分析模型,2. 模型框图,22,5.2.1 分析模型,3. 窄带噪声表示,23,5.2.1 分析模型,24,5.2.2 DSB性能分析,1. 解调电路模型,分析过程：模型确定 求输入信号功率输入噪声功率求输出信号功率输出噪声功率,25,5.2.2 DSB性能分析,26,5.2.2 DSB性能分析,27,5.2.2 DSB性能分析,6. 调制制度增益GDSB,信噪比改善1倍,28,5.2.3 SSB性能分析,29

8、,5.2.3 SSB性能分析,4. 输出信号功率So,比较（5.2-18）和（5.2-26），显然DSB的性能优于SSB？ P101,30,5.2.4 包络检波器的性能分析,包络检波器只适用于对AM信号的解调，对VSB、SSB、DSB不适用,31,5.2.4 包络检波器的性能分析,4. 输出包络,3. 输入信噪比,(5.2-29),解调器输入信号,32,5.2.4 包络检波器的性能分析,分两种情况讨论：,1. 大信号的情况/大信噪比的情况,(5.2-34),33,5.2.4 包络检波器的性能分析,分两种情况讨论：,可以证明：相干解调时，AM的信噪比增益与(5.2-38)相同。,34,5.2.4

9、 包络检波器的性能分析,2. 小信号的情况/小信噪比的情况,出现门限效应非相干解调特有。 相干解调不存在门限效应,35,5.3 角度调制（非线性调制）,角度调制分类：,调频 FM,调相 PM,调制后频谱发生变化，称非线性调制,36,5.3.1 角度调制的基本概念,式中，A为振幅， ct +(t)信号的瞬时相位，记为(t); (t)为相对于载波相位ct 的瞬时相位偏移； dct +(t)/dt是信号的瞬时频率，记为(t); (t)/dt称为相对于载频c的瞬时频偏。,37,5.3.1 角度调制的基本概念,1. 相位调制PM和频率调制的一般表达式,(1) 相位调制PM,38,5.3.1 角度调制的基

10、本概念,(2) 频率调制FM,39,5.3.1 角度调制的基本概念,2. 单音角度调制,(5.3-7),设基带信号：m(t),40,5.3.1 角度调制的基本概念,2. 单音角度调制,(3) 时域波形,41,5.3.1 角度调制的基本概念,3. PM 与FM的关系 P106,调频波时域表达式:,(5.3-6),比较PM与FM表达式，间接调频和间接调相 P106 图5-18,42,5.3.2 窄带调频NBFM P106,NBFM定义:,NBFM的时域表达式：,(5.3-11),(5.3-13),NBFM的频域表达式：,(5.3-14),43,5.3.3 宽带调频WBFM P108,44,5.3.3 宽带调频WBFM P108,2. WBFM带宽,45,5.3.4 调频系统的调制解调 P111,1. 调制,(2) 间接调频NBFM+倍频,46,5.3.4 调频系统的调制解调 P111,2. 解调,调频的解调通常使用非相干法,47,5.3.4 调频系统的调制解调 P111,2. 解调,(5.3-37),(5.3-6),绘出 AM/FM 信号的图？,48,5.4 调频系统的抗噪性能,模型框图,49,5.4 调频系统的抗噪性能,5.4.2 输出信噪比,图5-31 P117,50,5.4 调