《通信原理》-模拟幅度调制.ppt

第3章模拟幅度调制 调制 将基带信号 调制信号 搬到频率较高的载波频率段上 形成已调制信号 s t A t cos ct t 0 幅度调制 基带信号f t 调制载波信号c t 的幅度 形成已调制信号s t 幅度调制分为完全调幅AM 双边带调幅DSB 单边带调幅SSB 残留边带调幅VSB等 3 1完全调幅 AM 3 1 1完全调幅的定义完全调幅是指基带信号叠加一个直流信号后 再与载波相乘而进行的调制过程 其表达式为 3 1 2正常调幅 满调幅和过调幅 正常调幅是用基带信号结痂一个直流信号后再乘以载波 根据基带次信号和叠加直流信号大小关系不同 又可分为正常调幅 满调幅和过调幅 如下图所示为幅度调制信号波形图 调幅系数 或调制指数 的表达式为当 1时 为正常调幅 此时能从s t 的包络中恢复f t 当 1时 为过调幅 此时不能从s t 的包络中恢复f t 通常 设置调幅系数 为0 3 0 6 如图所示为过幅度调制信号波形 3 1 3完全调幅信号的频域特征 如图所示为完全调幅信号的频谱搬移 设f t 是基带信号 由傅里叶变换可得到其频域表达式 直流分量A0的频域表达式为 载波信号c t 的频域表达式为 由信号与系统知识可知 3 1 4完全调幅信号的解调 包络解调是一种非相干解调 如图所示为用保罗检波器解调AM信号的模型 完全调幅信号还可以进行相干解调 具体内容见3 2节 3 1 5完全调幅信号的带宽和功率 由完全调幅信号的频谱搬移图可知 完全调幅信号的单边带宽是基带信号f t 的2倍 实信号功率是指信号在任意时刻的瞬时功率 即信号电平在1欧姆的电阻上的功率等于信号该是可取值的绝对平均值的平方 由此可知信号在1欧姆的电阻上的平均功率为 载波功率 边带功率和调制效率 令 称为载波功率 称为边带功率 AM信号的功率是由边带功率和载波功率两部分组成的 定义完全调幅信号的调制频率为有用功率和总功率之比 即 当调制信号是一个余弦信号时 则可得调制效率为 3 2抑制载波双边带调幅 DSB 3 2 1双边带调幅的定义和波形如果在调制时不加入直流分量 直接用基带信号与载波信号相乘 那么得到的已调制信号中将不包含载波能量 这就可以提升调制效率 这种不含载波分量的调幅信号称为抑制载波双边带调幅信号 简称双边带信号 其示意图如下图所示 双边带信号的表达式为双边带信号的波形图如下图所示 由图可知 s t 的包络不能直接反映信号f t 波形 3 2 2双边带信号的频率域分析 双边带信号与完全调幅类似 但没有载波处的冲激分量 注 上边带和下边带的概念 如右图所示为双边带信号频谱图 3 2 3双边带信号的解调和平均功率 双边带信号解调的思路 进行频谱搬移 将信号从载波点搬回零频点 下图为双边带调幅信号想干解调模型图 要求接收方本地载波与发送方载波频率和相位同步 已调制信号s t 的功率全是边带功率 没有载波功率 如右图所示为双边带想干解调的频域示意图 3 3单边带调制 SSB 3 3 1单边带调制的定义将双边带调制信号只保留上边带或下边带中的一对即为单边带调制 保留上边带的 称为上边带调制 USB 保留下边带的 称为下边带调制 LSB 如图所示为单边带信号滤波实现的模型 3 3 2单边带滤波器单边带滤波器通常有以下几种 上边带滤波器 高通滤波器 下边带滤波器 低通滤波器 单边带调制的频谱示意图如右图所示 理想的滤波器截止特性和现实滤波器的过渡带 下图为理想滤波器的截止和实际滤波器的过渡带 单边带信号滤波器的归一化值a f fc决定实现难度 3 3 3二次滤波法 如下图所示为二次滤波的模型 如图所示为二次滤波的频谱示意图 3 3 4相移法实现单边带调制 如下图所示为相移法实现单边带调制 3 3 5单边带信号的解调 单边带调制与双边带信号解调类似 都是相干解调 已知单边带信号为 如图所示为带边带信号解调的示意图 3 4残留边带调制 VSB 3 4 1残留边带调制定义由于双边带带宽过大 单边带难于实现 于是折衷产生残留边带调制 残留边带滤波器截止较为平缓 容易实现 但残留边带调制法要求过渡带严格的互补对称 如图所示分别为残留边带调制模型和残留边带传递函数与单边带传递函数的比较图 3 4 2残留边带信号的解调 残留边带信号一般采用相干解调 上下边带的残留互补 如图所示为才流变带解调的频谱示意图 3 5各种线性调制的一般模型 3 5 1各种线性调制的一般模型 滤波器法实现 3 5 2各种线性调制解调的一般模型相干解调模型如下图所示 非相干解调 插入直流信号后进行包络检波 本章小结 本章主要介绍了模拟通信中的线性调制 即调制信号f