数字通信原理_(3).ppt

第3章模拟线性调制 计算机学院陈加忠 chenjz70 02787541764 调制的目的 将消息变换为便于传输的形式 也就是说 变换为某种形式使信道容量达到最大 而且传输更可靠和有效 提高性能 特别是提高抗干扰性 有效的利用频带 连续波调制是以正弦波为载波的调制方式分为线性调制和非线性调制所谓线性调制 就是指调制后的频谱为调制信号频谱的平移及线性变换非线性调制时 已调信号和调制信号不存在这种对应关系 已调信号频谱中将出现与调制信号无对应线性关系的分量频谱就是 时域中信号中 各正弦谐波分量的幅度为纵坐标 谐波分量的次数为横坐标 得到的图形 是时域信号频率特性的描述 调制的基本概念 调制 信号频谱的平移数学分析 Sy Sx c x t y t cos ctcos ct c c 频率搬移 调制的基本概念 基本内容 模拟线形调制1 常规调幅 AM 2 抑制载波双边带调幅 DSB SC 3 单边带调制 SSB 4 残留边带调制 VSB 线性调制和解调的一般模型线性调制系统的抗噪声性能 1 通信系统抗噪声性能的分析模型2 线性调制相干解调的抗噪声性能 3 1 1双边带调幅 AMP28 常规双边带调幅信号的时域 temporaldomain frequencydomain 表达式调制 调幅指数 调制信号调幅信号调幅指数 傅立叶变换频域表达式 已调信号的频域分析 SAM w 1 2 F w C w A0 w wc 1 2F w wc A0 w wc 1 2F w wc 调幅信号的功率分配 功率组成当调制信号为单频余弦信号时 调制效率 在刚发生过调制的临界状态 调制效率最大 1 3 3 1 2抑制载波的双边带调幅 常规的双边带调幅信号中 载波分量并不携带信息 但却占据了大部分的功率 这部分功率被白白浪费了如果抑止载波分量的传送 则可以演变出另外一种调制方式 即抑止载波双边带调制如果要将载波抑止 只需不附加直流分量A0 即可得到抑止载波的双边带调幅 抑制载波的双边带调幅 DSB 信号表达式调制 DSB的频域分析 频域分析确知信号 随机信号 频谱 功率效率 Sc 0 SDSB Sf DSB 1 3 1 3常规调幅和抑止双边带解调 常规双边带解调 包络检波P32P34无失真恢复条件过调幅 抑止双边带解调 相干解调 把一个已调信号 乘上一个同频同相的本地载波 得SDSB t coswct f t cos2wct 1 2f t 1 cos2wct 3 2单边带调幅SSB 原理 频域表示表示式 滤波器 多级调制 3 2 2单边带信号的相移法形成 设单频信号为f t Amcoswmt载波为C t coswct则双边带调制的时间波形为SDSB Amcoswmt coswct 1 2Amcos wc wm t 1 2Amcos wc wm t 保留上边带的调制信号为SUSB t 1 2Amcos wc wm t Am 2 coswctcoswmt sinwctsinwmt 3 26 保留下边带的调制信号为SUSB t 1 2Amcos wc wm t Am 2 coswctcoswmt sinwctsinwmt 3 27 3 26 3 27 中 绿色项 称为同相分量 紫色项 与绿色项差相位 称为正交分量 由此 可以引出实现单边带调制的另外一种方法 即相移法 3 2 3单边带信号的解调P43 包络无起伏 因此不能采用包络检波 3 3残留边带调幅VSB 残留边带调制 是介于单边带调制和抑止双边带调制的一种调制方式在残留边带调制中 除了传送一个边带之外 还要保留另外一个边带的一部分对于具有低频和直流分量的调制信号 用滤波方法实现单边带调制所需要的过渡带无限陡峭的滤波器 在残留边带调制中 已不需要代价是增加了一些带宽 原理 频域表示 3 3 1残留边带信号的产生 3 56 3 3 1残留边带信号的解调 残留边带信号不能简单地采用包络检波 而必须采用如上图的相干解调时域中相乘 频域中卷积 因此有Sp w 1 2 SVSB w Cd w 1 2 SVSB w w wc w wc SVSB w wc SVSB w wc 3 57 把 3 56 代入 3 57 得到 时域乘法 频域卷积 Sp w 1 4F w HVSB w wc HVSB w wc 1 4F w HVSB w wc F w 2wc HVSB w wc F w 2wc 通过一个低通滤波器 得到Sp w 1 4F w HVSB w wc HVSB w wc 因此 为了保证无失真解调 必须满足 HVSB w wc HVSB w wc 常数 3 4线性调制的一般模型 原理框图频域表达式 3 4 1调幅信号的正交产生 时域表达式正交法产生 同相分量 正交分量 设 调幅信号的产生 双边带调制 t 单边带调制残留边带调制 3 4 2调幅相干解调 适用于 AM DSB SSB VSB数学分析输入信号 滤波前滤波后 3 4 3插入载波包络检波 适用于DSB SSB VSB 加入载波后的信号Sa t SI t Ad coswct SQ t sinwct A t cos wct t P48 3 74 3 75 3 5 1通信系统抗噪声性能的分析模型 系统模型噪声分类 3 5线性调制系统抗噪性能 来源于闪电各种工业火花电器开关 来源于电阻热噪声天体辐射电子运动 噪声模型 平稳窄带高斯噪声 瑞利分布 均匀分布 性能评估指标 通信系统的质量指标模拟调制系统的性能评估指标信噪比增益 3 5 2相干解调的抗噪声性能 解调模型数学分析解调前解调后 P51 andRecallP483 72 双边带调幅的抗噪声性能 forDSB BDSB 2W Wo Wc解调前输入信噪比解调后输出信噪比信噪比增益 单边带调幅的抗噪声性能 forSSB BSSB W 解调前输入信噪比解调后输出信噪比信噪比增益 3 5 3分析 问题 为什么双边带调制相干解调的