现代通信原理(03-1).ppt

2019 12 21 1 现代通信原理 第三章幅度调制 1 2019 12 21 2 单元概述 常规双边带幅度调制 AM 中 已调正弦波的幅度与输入信号成正比 不发生过载时 用包络检波即可恢复原始输入信号 已调信号频谱具有载频分量和上下对称的两个边带 为了节省功率 可将载波抑制 即演变为抑制载波双边带调幅 DSB SC 其已调信号频谱中载波分量已消失 只具有两个边带 简单的包络检波已不能恢复原始信号 2019 12 21 3 单边带调制 SSB 中只传输双边带调幅信号中的一个边带 因而频道利用率提高一倍 必须采用相干解调才能恢复信号 残留边带调制 VSB 从频域上来看是介于DSB SC与SSB之间的一种调制方式 它保留了一个边带和另一边带的一部分 2019 12 21 4 单元学习提纲 1 输入为单频信号时 上述调制方式的时域和频域表达式以及它们的调制方法 2 包络检波和相干解调原理 3 单边带信号的相移法产生 4 残留边带信号滤波法形成及互补特性 5 线性调制的调制和解调的一般模型 2019 12 21 5 6 加性白色高斯噪声 AWGN 信道中 线性调制系统采用相干解调时的抗噪声性能 7 定性地了解常规调幅包络检波在低信噪比时出现的门限效应 模拟调制在广播 电视中的应用 2019 12 21 6 第三章幅度调制 载波调制 CarrierModulation 将载波变换为一个载有信息的已调信号 解调 De Modulation 接收端从已调信号中恢复基带信号 2019 12 21 7 2019 12 21 8 3 1常规双边带调幅 AM 一 AM的时域表示幅度调制 用基带信号f t 去迫使高频载波的瞬时幅度随f t 的变化而变化 其中 c为载波角频率 c为载波起始相位 A0为载波幅度 2019 12 21 9 2019 12 21 10 2019 12 21 11 为防止过调制现象的出现 必须满足A0 f t 0 即 f t max A0 2019 12 21 12 当调制信号为单频余弦时令f t Amcos mt m 则SAM t A0 Amcos mt m cos ct c A0 1 Amcos mt m cos ct c 其中 Am Am A0 1 称为调幅指数 2019 12 21 13 2 调制信号为确定信号时 已调信号的频谱SAM t A0 f t cos ct c A0 f t ej ct c e j ct c 已知f t 的频谱为F 由付里叶变换F A0 2A0 F f t ej ct F C F f t e j ct F C 2019 12 21 14 由此可得SAM 1 2 2 A0 C F C ej c 1 2 2 A0 C F C e j c令 c 0 则SAM A0 C 1 2 F C A0 C 1 2 F C 调制前后的频谱如图3 2所示 2019 12 21 15 2019 12 21 16 2019 12 21 17 2019 12 21 18 2019 12 21 19 我们也可以用频域卷积来分析 得到与上式相同的结果 由付氏变换理论可知 时域相乘对应于频域卷积 因此 若c则有SAM t A0 f t cosct m t C T SAM 1 2 M C 其中m t A0 f t C T cos ct它们的付氏变换分别为M F m t 2 A0 F C F cosct C C 2019 12 21 20 所以SAM 1 2 C C 2 A0 F A0 C C 1 2 F C F C 2019 12 21 21 3 功率分配常规双边带调幅信号在1 电阻上的平均功率应等于SAM t 的均方制 当f t 为确知信号时 SAM t 的均方值即为其平方的时间平均 即SAM E S2AM t E A0 f t 2cos2 ct E A02cos2 ct E f2 t cos2 ct E 2A0f t cos2ct 2019 12 21 22 设调制信号没有直流分量 即E f t 0此外 cos2 ct 1 2 1 cos2 ct E cos2 ct 0所以SAM A02 2 f2 t 2 Sc Sf其中Sc 为载波功率 Sf 为边带功率 边带功率部分为有效功率 所以定义调制效率为 AM 2019 12 21 23 当调制信号为单频余弦时 E f2 t E Am2cos2 mt E Am2 E Am2cos 2 mt Am2 2在临界调制条件下 AM 1A0 Am AM Am2 2 Am2 Am2 2 1 3 2019 12 21 24 在各种调制信号中 调制效率最高的是幅度为A0的方波 AM 0 5 2019 12 21 25 4 调制信号为随机信号时已调信号的功率谱密度一般情况下 调制信号是随机信号 所以要讨论随机信号的情况 通信中 调制信号通常是平稳随机过程 其功率谱密度与自相关函数之间是一对付氏变换关系 2019 12 21 26 二 常规双边带调幅的调制过程 1 幅度调制的基本模型 2 调制方式 2019 12 21 27 2019 12 21 28 平衡调制器 可以完成乘法器运算 实现平衡调制 2019 12 21 29 环行调制器也可以完成乘法运算 实现抑制载波的双边带调幅 2019 12 21 30 2019 12 21 31 五 解调1 相干解调 2019 12 21 32 1 相位差乘法器的输入是 SAM t A0 f t cos ct c Cd t cos ct 乘法器的输出是 Sp t SAM t Cd t A0 f t cos ct c cos ct A0 f t cos c cos 2 ct c 2用LPF滤除2 c的分量 Sd t A0 f t cos c 2 采用相位相干 Phase coherent 同步 Synchronous 解调 锁相环技术 2019 12 21 33 2 频率差本地载波Cd t cos ct t c 输出Sd t A0 f t cos t 2 2 非相干解调 包络检波 EnvelopeDetection 2019 12 21 34 2019 12 21 35 常规双边带调幅信号的频谱中 存在着载波分量 这一部分载波不传递任何信息 传输效率低 能量耗费大 并干扰其它信道的信号 通常只在对线性要求较高的模拟通信中使用 为了提高效率 较少干扰 引出了抑制载波双边带调幅 2019 12 21 36 3 2抑制载波双边带调幅 DSB AM 一 时 频域表示时域SDSB t f t cos ct c 2019 12 21 37 2 频域 2019 12 21 38 1 线性搬移2 USB LSB3 带宽BDSB 2B 2fm 2019 12 21 39 双边带调幅信号的频谱1 调制SDSB t f t cos ct c 乘法器 平衡调制器 BalancedModulation 2019 12 21 40 例 若非线性器件的输入 输出特性为 y a1x a2x2 解 由图x1 f t cos ct x2 f t cos cty1 a1 f t cos ct a2 f t cos ct 2y2 a1 f t cos ct a2 f t cos ct 2 y y1 y2 2a1f t 4