第1.1章 模拟调制系统.ppt

1、一、调制与解调 1.调制：用信号m(t)去控制载波s(t)的某一个(或几个)参数， 调制(基带)信号 高频振荡波(正弦、脉冲) 使之按m(t) 的规律而变化 已调波(频带)信号 2.解调：将已调波上所携带的信号取下来，恢复原基带信号 3.调制的实质:频谱搬移（基带频带）,1.5 模拟调制系统,调制系统简介,0,C(),0,载波,二、调制的分类 载波 调制信号 1.正弦波调制：正弦波 （连续波） 2.脉冲调制: 脉冲,模拟信号:模拟调制 数字信号:数字调制,模拟信号:脉冲模拟调制 数字信号:脉冲编码(数字)调制(,三、模拟调制（线性、非线性调制） 载波 已调信号可以表示为：,幅度调制,频率调制,

2、相位调制,S(t)=A(t) cos(t) t +(),S(t)=A0cos0t+0-三要素,一、标准调幅（AM）系统 （一）AM调制 1.定义:用信号m(t)去控制载波s(t)的振幅，使已调波的包络 按照m(t)的规律线性变化。,等幅、等频,1.5.1 幅度调制系统,2. AM信号表达式,设m(t)为调制信号，载波为,已调波为,m(t),t,0,载波,调制信号,已调波,波形,3. AM产生的数学模型 ：,【例1】 设调制信号m(t)=Amcos(mt+m)， 载波 s(t)=A0cos(0t+0) 求(1)AM信号的表达式; (2)画出AM波形、频谱并计算其带宽。,),cos(,),(,),

3、(,0,0,0,+,+,=,t,t,m,A,t,s,AM,解：（1）已调波,将m(t)代入,(2) 波形和频谱,波形,t,S(t),频谱,设 m=0=0,=A0+Amcos(mt) cos(0t) =A0 cos(0t) +Amcos(mt) cos(0t) =A0 cos(0t) +（Am/2）cos(0+m) t +（Am/2）cos(0-m) t,频谱,0,M(),0,S(),调制信号：m(t)=Amcos(mt)，载波：s(t)=A0cos(0t),已调波：A0 cos(0t) +（Am/2）cos(0+m) t +（Am/2）cos(0-m) t,m,-m,0,-0,sAM(),0,

4、0,2m,调制信号,载波,已调波,【例2】 已知调制信号m(t)=8cos2 104t， 载波 s(t)= 20cos2 1.1 106t 求(1)载波和调制信号的振幅、频率; (2) AM信号的表达式; (3)画出AM波形、频谱并计算其带宽。,4.一般情况AM的波形和频谱图形：, m,m,0,M(),S (),调制信号,时域-波形,频域-频谱,载波,已调波,结论： 时域：已调波包络与调制信号成线性关系，频率为载频 频域：调制过程使基带信号的频谱搬移到0处，频谱 中含有载频和上、下两个边带，已调波带宽为原基带信 号带宽的两倍，即WAM=2 m AM调制是属于线性调制,解调：将位于载频的信号频谱

5、再搬回来，并且不失真地恢复出 原始信号。 解调方式：相干解调 非相干解调 1.相干调解：在收端有一本地载波,与发送载波保持同频同相，可不失真地恢复原信号 数学模型：,（二）AM解调,本地载波,AM调制器,m(t),cos (0t+ 0),0,A,cos(0t + ),SAM(t),fd(t),LPF,p(t),AM解调器,当0 即同频同相时 fd(t)= 1/2A0+m(t) m(t),二、抑制载波双边带(DSB)调幅系统 标准调幅(AM)的缺点： 在标准调幅中含有载波分量，但载波分量并不携带有用消息，却耗散大量的功率。 改进： 将不携带消息的载波分量抑制掉，仅传输携带消息的两个边带。这就是抑

6、制载波双边带调幅(DSB)。,0,0,抑制掉,1.DSB的时域表达式 ：,（一）DSB调制,2.数学模型：,3.波形及频谱,0,m,m,M(),0,0,0,SDSB(),USB,USB,LSB,LSB,2 m,结论： 时域：波形有反向点 频域：载波被抑制 频谱中只有上、下边 带，WDSB=2 m 效率高,(二)解调：相干解调 模型（同AM）,三、单边带调制(SSB) DSB信号的缺点： 传输带宽需要两倍基带信号带宽，所以它的信道利用率不高。,在DSB信号频谱中，位于0处的两侧出现了两个与M()形状完全相同的频谱 ，即上边带和下边带中都含有M()的全部消息 故可只传送一个边带,1.表达式,（一)

7、 SSB调制,其中: 为m(t)的正交分量 “-”为上边带 “+”为下边带,2.频谱(不要求波形),结论： 节省带宽 节省功率 WSSB= m,3.SSB信号的产生 （1）滤波法,SSSB(t),（2）相移法产生SSB,对任意m(t),(二)SSB的解调-相干解调,四、残留边带(VSB) 调幅系统-应用：电视图像传送 双边带信号浪费边带，单边带信号的产生需要锐截止特性的滤波器不容易实现。当所传信号的频谱具有丰富的低频分量时(例如电视、电报)，SSB的上、下边带就很难分离。故可采用带宽介于单边带调制与双边带调制之间的一种调制方式，这就是残留边带调制(VSB)。,（一）VSB调制 除传送一个边带外

8、，还保留另一边带的一部份。 数学模型：,cos0t,滤波器HV()不需要十分陡峭的滤波特性,残留边带滤波器特性 ： 在|0|附近具有滚降特性 对于|0|上半幅度点呈现奇对称(互补对称) 在边带范围内其它处是平坦的,（二）VSB解调 - 相干解调,1.5.2 角度调制系统,1.定义:用调制信号m(t)去控制载波s(t)的频率或相位,称为频 率调制(FM)或相位调制(PM),统称为角度调制。,一、基本概念,t,t,2.瞬时频率(t)与瞬时相角(t)的关系 未调制的正弦载波：,瞬时频率 瞬时相角,微分 积分,调频 调相,0,0,0,二、频率调制（FM）:已调波的瞬时频率(t)与调制信号m(t)呈 线

9、性关系,（1）瞬时频率(t) 其中: 0 ：固有角频率; Kf ：调频器灵敏度，弧度/秒伏,（2）瞬时相角,（3）单音频信号的FM波表达式,FM波表达式,0,0,0,调频波FM和调幅波AM的比较,等频不等幅,调制信号,AM,FM,等幅不等频,三、调频信号频谱,单音调频的WBFM表达式,0,0,其中：Jn(FM )，称为贝塞尔函数,频谱,由载频分量和无穷多个边频分量组成，是非线性调制 边频分量对称地分布在载频的两侧，相邻边频的间隔为m 对称的边频分量幅度相等，但n为偶数时幅度的符号相同，而n为奇数时幅度的符号相反 边频分量幅度随n的增加而下降,相邻频率间的间隔,n为奇数时，上、下边频幅度的符号相

10、反,n为偶数时，上、下边频幅度的符号相同,频带宽度 设FM信号的有效频带取到 + 1次边频，则由于相邻频谱分量的间隔为m。单音频调制时，FM信号的带宽为,这个关系称为卡森公式,（一）调幅系统相干解调的抗噪声性能 数学模型,二、抗噪声性能比较,经推导,AM调幅系统的信噪比增益分别为,结论： AM信号经相干解调后，即使在最好的情况下，也不能改善其输入信噪比，而信噪比一般都会恶化。,调频一般是用非相干解调，通常采用鉴频器。含有噪声的非相干解调器数学模型如图所示。,（二）调频系统的抗噪声性能,结论： G与FM的三次方成正比，通常FM 1 可见调频的抗噪声性能优于调幅系统。,1.5.3 频分复用,一、概

11、述,1信道复用：就是利用一条信道同时传输多路信号的一 种技术, 目的是为了提高通信系统的有效性。 分类：频分复用、时分复用和码分复用,1.FDM：用不同频率来传送多路信号，以实现多路 复用的技术。,二、频分复用,2.依据：调制定理,3.分离：滤波器,（一）频分多路复用（FDM）,fm,（二）原理,1.频谱,f1,f2,多路信号频谱结构 频率复用的频谱组成,2.框图,1,2,在接收端，可利用相应的带通滤波器来分离出各路信号，并通过各自的解调器和低通滤波器恢复出各路的调制信号。,频分复用的优点:信道利用率高，复用路数多，分路方便。,应用:模拟通信系统，如：无线电广播、电视广播、有线、微波通信。,频

12、分复用的缺点:设备复杂；若信道存在非线性时，会产生路间干扰。,（三）带宽的计算,为了防止邻路信号之间相互干扰，相邻信道之间需加防护频带fg，因此，总的复用信号的带宽为,思考：若采用AM调制方式，其总带宽是多少?,BSSB,10路话音信号采用FDM（调制方式SSB）复用方式，话音信号的最高频率为4KHz，防护频带为0.5KHz，总带宽是多少?,解：,若采用AM调制方式，总带宽是多少?,例11,一、无线电广播系统 1.无线广播系统中的广泛采用标准调幅AM系统 2.无线广播系统中的广泛采用调频FM系统 3.无线广播系统中的信道复用技术采用FDM,1.5.4 典型模拟通信系统分析,二、电视传输系统 1.电视系统中传输图像采用残留边带VSB 2.电视系统中的声音传输采用调频FM技术 3.电视传输系统中的