第06讲 模拟调制系统之一.ppt

通信系统原理教程 第6讲模拟调制系统之一通信教研室 第6讲模拟调制系统之一 2 2020 2 16 本讲内容 概述线性调制非线性调制 第6讲模拟调制系统之一 3 2020 2 16 模拟调制 用来自信源的基带模拟信号去调制某载波 载波 确知的周期性波形 余弦波 式中 A为振幅 0为载波角频率 0为初始相位 定义 调制信号m t 自信源来的信号已调信号s t 调制后的载波称为已调信号调制器 进行调制的部件 3 1概述 第6讲模拟调制系统之一 4 2020 2 16 调制的目的 频谱搬移 将基带调制信号的频谱搬移到载波频率附近 适应信道传输 合并多路信号 形成带通信号 提高信号通过信道传输时的抗干扰能力 不同的调制方式产生的已调信号的带宽不同 并决定传输效率 已调信号传输带宽的利用率 模拟调制的分类 线性调制 调制前后的频谱结构不变 振幅调制 调幅AM 单边带调制 SSB 双边带调制 DSB 残留边带调制 VSB 非线性调制 角度调制 完成频谱搬移 产生新的频率分量增加占用的频带宽度 频率调制 相位调制 返回 第6讲模拟调制系统之一 5 2020 2 16 3 2线性调制 基本概念振幅调制 AM 双边带调制 DSB 单边带调制 SSB 残留边带调制 VSB 返回 第6讲模拟调制系统之一 6 2020 2 16 基本概念设载波为 c t Acos 0t Acos2 f0t调制信号为能量信号m t 其频谱为M f 载波 c t 相乘结果 s t 滤波输出 s t 用 表示傅里叶变换 M f f 0 S f f0 f f0 0 a 输入信号频谱密度 b 输出信号频谱密度 第6讲模拟调制系统之一 7 2020 2 16 3 2 1振幅调制 AM 基本原理设 m t 1 m t m t 1 m t max m 调幅度 则有调幅信号 s t 1 m t Acos 0t 式中 1 m t 0 即s t 的包络是非负的 1 m t 第6讲模拟调制系统之一 8 2020 2 16 频谱密度含离散载频分量当m t 为余弦波 且m 100 时 两边带功率之和 载波功率之半 作业 m t s t M f C f c t A A t fm f0 f0 2fm S f 2fm f0 f0 f f f t t 第6讲模拟调制系统之一 9 2020 2 16 AM信号的接收 包络检波原理 性能 设输入电压为式中 为检波器输入噪声电压y t 的包络 在大信噪比下 整流器 低通滤波器 图3 2 4包络检波器解调调幅信号 第6讲模拟调制系统之一 10 2020 2 16 检波后 已滤除直流分量 输出信号噪声功率比 在检波前的信号噪声功率比等于 检波前后信噪功率比之比为由于m t 1 显然上式比值r0 ri小于1 检波后信噪比下降了 第6讲模拟调制系统之一 11 2020 2 16 3 2 2双边带调制 DSB 原理 调制信号m t 没有直流分量时 在相乘器输出信号中没有载波分量 得到DSB信号 频谱 两个边带包含相同的信息 第6讲模拟调制系统之一 12 2020 2 16 解调 需要本地载波设接收的DSB信号为接收端的本地载波为两者相乘后 得到低通滤波后 得到仅当本地载波没有频率和相位误差时 输出信号才等于m t 2 和调制信号仅差一个常数因子 优缺点 DSB信号可以节省发送功率 调制效率是100 但接收电路较为复杂 解调需采用相干解调或称同步检波 传输带宽仍然是调制信号带宽的2倍 第6讲模拟调制系统之一 13 2020 2 16 3 2 3单边带调制 SSB 原理 两个边带包含相同的信息只需传输一个边带 上边带或下边带要求m t 中无太低频率解调 需要本地载波由于若z t x t y t 则有Z X Y 单边带信号解调时 用载波cos 0t和接收信号相乘 相当于在频域中载波频谱和信号频谱相卷积 第6讲模拟调制系统之一 14 2020 2 16 下图以上边带为例 示出用低通滤波器滤出解调后的信号 SSB优缺点 比DSB信号进一步节省发送功率和占用带宽 但对滤波器的过渡带要求严格 也是相干解调 产生SSB信号除滤波法外还有移相法 第6讲模拟调制系统之一 15 2020 2 16 3 2 4残留边带 VSB 调制VSB调制的优点 解调时不需要本地载波 容许调制信号含有很低频率和直流分量 原理 VSB仍为线性调制 调制信号和载波相乘后的频谱为设调制器的滤波器的传输函数为H f 则滤波输出的已调信号频谱为 已调信号s t 第6讲模拟调制系统之一 16 2020 2 16 现在 求出为了得到VSB信号 H f 应满足的条件 若仍用右图解调器 则接收信号和本地载波相乘后得到的r t 的频谱为 将已调信号的频谱代入上式 得到r t 的频谱为 上式中M f 2f0 和M f 2f0 两项可以由低通滤波器滤除 所以得到滤波输出的解调信号的频谱密度为 第6讲模拟调制系统之一 17 2020 2 16 为了无失真地传输 要求上式中由于所以 上式可以写为上式即产生VSB信号的条件 第6讲模拟调制系统之一 18 2020 2 16 上式要求 滤波器的截止特性对于f0具有互补的对称性 返回 第6讲模拟调制系统之一 19 2020 2 16 线性调制的一般模型将上述四种线性调制归纳为 时域 Sm t m t cos ct h t 频域 Sm 1 2 M c M c H sm t 在该模型中 只要适当选择滤波器的特性H 就可以得到各种具体的线性调制 线性调制 滤波法 一般模型 第6讲模拟调制系统之一 20 2020 2 16 另外 将Sm t m t cos ct h t 展开 可得另一种时域表达式 Sm t sI t cos ct SQ t sin ct其中 sI