《现代通信》PPT课件.ppt

现代通信,ModernCommunication授课教师：夏文龙四川大学电子信息学院Tel-mail：xwenlong,课程主要内容,第1章现代通信概论第2章模拟通信第3章数字通信第4章移动通信系统第5章无线通信系统第6章通信新技术和发展趋势,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,3,第2章模拟通信(Chapter2AnalogCommunicationSystems),2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,4,本章内容,讲述模拟通信的原理，包括：模拟通信的概念与模拟通信系统的模型模拟信号的传输方式载波通信的一般原理幅度调制和角调制超外差接收机频分多路复用,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,5,2.1模拟通信系统（AnalogCommunicationSystems）,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,6,2.1.1模拟通信的概念和系统模型,（1）模拟通信的概念：将基带模拟信号直接送往信道传输或经载波调制之后再送往信道传输的通信方式。（2）模拟通信系统的模型：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,7,模拟信号的传输方式有三种：模拟信号的基带传输；模拟信号的调制传输；模拟信号的数字化传输。,2.1.2模拟信号的传输方式,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,8,（1）什么叫模拟信号的基带传输？所谓模拟信号的基带传输，指发信机将模拟信源的消息经过非电电变换之后的模拟基带电信号直接送往有线信道传输的通信方式。它所需的收、发信终端设备相对来说很简单，发信机主要完成非电电变换，收信机主要完成电非电变换。当今最普及的市内有线电话就是最典型的模拟信号基带传输方式。,2.1.2.1模拟信号的基带传输（BasebandTransmission）,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,9,（2）模拟电话通信网：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,10,模拟电话通信原理：,基本原理：（发）声-电变换，在信道传输电信号，交换，（收）电-声变换电话通信网。电话机由手持机和座机组成。手持机由拾音器和扬声器组成。座机包括二/四线变换电路，拨号电路和键盘，音频滤波和放大电路。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,11,拨号方式1脉冲拨号：,脉冲（Pulse）拨号：用电脉冲的个数代表09十个阿拉伯数字。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,12,拨号方式2双音频拨号：,双音频（DoubleTone）拨号：以8选2的方式从8个单音频中分别选择两个不同的单音频代表09十个阿拉伯数字。,P/T开关。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,13,2.1.2.2模拟信号的载波传输（ModulationTransmission）,进行调制的目的：调制是有效辐射电磁波的唯一手段；无相互干扰地同时传送多路信号的手段之一就是利用调制技术实现的频分多路复用；选择适当的调制形式可以抑制不希望的信号的影响，改善通信系统的性能。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,14,2.1.2.3模拟信号的数字化传输（DigitalizationTransmission）,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,15,2.2载波通信的一般原理,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,16,已调信号：,正弦载波：,调制信号：,幅度,频率,初相位,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,17,振幅调制分量：,相位调制分量：,调制分量：,同相调制分量：,正交调制分量：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,18,2.2.1幅度调制-角调制（AM-AM）,由已调信号的三角表示式：,可以得到用幅度调制角调制技术实现的一般调制器。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,19,当m(t)等于一个常数，Am(t)随m(t)变化，则为幅度调制；当Am(t)等于一个常数，而m(t)随m(t)变化，则为角调制；当Am(t)和m(t)都随m(t)变化，则为幅度和相位联合调制。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,20,AM-AM解调器：,由已调信号的三角表示式可以得到幅度调制角调制的一般解调器模型。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,21,2.2.2正交调制器,由已调信号的正交表示式可以得到正交调制器的一般模型。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,22,正交相干解调器：,由已调信号的正交表示式可以得到正交相干解调器的一般模型。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,23,模拟通信中的调制类型：,连续波模拟调制,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,24,2.3幅度调制(AmplitudeModulation),2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,25,幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号线性变化的过程，幅度已调信号的频谱为调制信号的频谱的平移及线性变换，一般又称为线性调制。,幅度调制有标准AM、DSB、SSB和VSB四种形式。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,26,（1）AM标准调幅信号的时域和频域表示式：,2.3.1标准调幅（AM）,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,27,（2）AM标准调幅信号的波形和频谱示意图：,m(t)的带宽为fM,AM信号的频谱宽度为m(t)带宽fM的二倍,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,28,（3）AM信号的产生与解调方法:,AM信号的产生方法。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,29,包络检测器（envelopedetector）:,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,30,（4）上边带和下边带,已调信号频谱中正频率高于+c和负频率低于c的频谱合称为上边带（USB），正频率低于+c和负频率高于c的频谱合称为下边带（LSB）。上、下边带都包含了调制信号的全部信息。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,31,功率：,调制效率：,（5）AM信号的功率及调制效率,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,32,AM调制的优缺点：,Advantage：调制解调方法简单，易于实现，适合于广播式大众通信。Disadvantage：功率利用率低；带宽利用率低。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,33,2.3.2抑制载波双边带调幅（DSB）(Double-sidebandsuppressedcarrierAM),如果抑制标准调幅AM信号中载波分量的传送，既不影响信息的传输，而且还会提高功率利用率，这种调制方式就是双边带抑制载波调幅，简称双边带调幅，记作DSB。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,34,（1）DSB信号的时域和频域表示式：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,35,（2）DSB信号的波形和频谱示意图：,DSB信号的包络与|m(t)|成比例变化，其波形在m(t)改变符号时恰好载波也改变符号，出现反相点。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,36,DSB信号的频谱中不包含载频分量，与调制信号的频谱呈线性对应关系，相当于将基带信号频谱搬移到载频处重现，只是幅度减半。因此，DSB信号的带宽为：调制效率为：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,37,（3）DSB信号的产生与解调：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,38,相干解调器,相干解调器由乘法器和低通滤波器组成。相干解调要求接收端提供一个与发送端载波信号完全同频同相的相干载波（或称为同步载波）。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,39,幅度调制有标准AM、DSB、SSB和VSB四种形式。,幅度调制,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,40,2.3.3单边带调幅（SSB）(SinglesidebandAM),（1）单边带调幅的概念：,只传送双边带信号中其中一个边带的调制方式，称为单边带调幅（SSB）。SSB分为上边带调制（USB）和下边带调制（LSB）。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,41,（2）单边带调幅信号的时域和频域表示式：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,42,（3）单边带调幅信号的产生方法：,滤波法是指用边带滤波器从双边带信号中滤出单边带信号。,滤波法产生单边带调幅信号（Filtermethod）：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,43,理想滤波特性不可能实现，实际电路中的边带滤波器从它的通带到阻带总有一个过渡带，因此，滤波法只适用于没有或很少低频分量的调制信号。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,44,依据单边带信号的时域表示式，可以得到产生单边带信号的相移法。,Phase-shiftmethod：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,45,（4）单边带信号的解调：,单边带信号的解调要用相干解调法。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,46,幅度调制有标准AM、DSB、SSB和VSB四种形式。,幅度调制,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,47,2.3.4残留边带调幅（VSB）（Vestigil-sidebandAM）,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,48,（1）残留边带调幅（VSB）的概念：,如果既不是同时传输两个边带，也不是只传送一个边带，而是以传输一个边带的大部分为主，同时传输另一个边带靠近载频附件的一小部分残余为辅，这种调制方式称为残留边带调幅，记作VSB。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,49,（2）残留边带调幅信号的产生方法:,Filtermethod。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,50,各种调制方式的应用,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,51,幅度调制小结：,要求掌握：如何用载波的幅度传输信息信号；AM和DSB的表达式和特点；实际应用情况。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,52,2.4角调制（AngleModulation）,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,53,在连续波调制中，若已调波的幅度保持不变，相角按调制信号的某种规律变化，称为角调制。角调制信号可一般地表示为：,角调制的概念：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,54,与角调制有关的术语：,瞬时相位偏移：,瞬时（角）频率偏移：,瞬时（角）频率：,瞬时相位或总相位：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,55,2.4.1调频和调相（FrequencyModulationandPhaseModulation）,（1）定义：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,56,瞬时相位偏移：,瞬时（角）频率偏移：,波形表示式：,FM：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,57,PM：,瞬时相位偏移：,瞬时（角）频率偏移：,波形表示式：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,58,（2）调频和调相的关系：,对调频和调相信号进行比较可以看出，除了调频信号的瞬时频率偏移正比于调制信号，而瞬时相位偏移正比于调制信号的积分，调相信号的瞬时频率偏移正比于调制信号的微分而瞬时相位偏移正比于调制信号外，频率调制和相位调制在本质上没有多大的区别。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,59,增加调制信号的幅度，将增加频偏或相位偏移，从而增加FM或PM信号的带宽，但不影响FM或PM信号的平均功率，它始终是一个常数。相位的变化会引起频率的变化，频率的变化也会引起相位的变化，两者的变化均引起正弦信号的总相位的变化。,（3）调角信号的一些特性：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,60,如果预先不知道调制信号的形式时，很难区分已调信号是调频信号还是调相信号，所以一般将它们统称为角调制信号。角调制信号是非线性调制，很难写出角调制信号的频谱表示式。根据最大相位偏移的大小，角调制分为窄带角调制和宽带角调制。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,61,2.4.2调频信号的产生与解调：,调频信号的产生：产生调频信号通常有两种方法，一种是直接调频法，另一种是间接调频法。直接调频法：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,62,间接调频法：,间接调频法是利用产生窄带调频信号比较容易的特点，先用调制信号产生窄带调频信号，再用倍频器将其变换为宽带调频信号。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,63,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,64,调频信号的解调：,鉴频器：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,65,连续波模拟调制小结：,连续波模拟调制,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,66,接收机分类：零中频接收机；超外差接收机。,2.5超外差接收机SuperheterodyneReceiver,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,67,（1）超外差接收机的一般模型：,超外差接收技术是美国电气工程师EdwardH.Armstrong在1918年提出并完善的。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,68,（2）混频（变频）一般原理：,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,69,（3）中频滤波放大器,功能：选频放大。典型中频频率：AM接收机：465kHz;FM接收机：10.7MHz、465kHz;,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,70,（4）检测器（Detector）：,包络检测器；相干检测器；正交相干检测器；鉴频器；鉴相器,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,71,（5）超外差接收机的典型例子：,AM超外差接收机。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,72,FM超外差接收机,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,73,2.6频分多路复用（Frequency-divisionMultiplexing）,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,74,2.6.1多路复用的理论与技术,（1）多路复用（Multiplexing）：在实际的通信系统中，经常需要在两地之间同时传送多路信号。,空分多路复用：利用多条低速物理线路，比如电缆的许多线对，每条线对传递一路信号，以空间上的分割实现多路复用，一般称为空分多路复用。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,75,宽带多路复用：现代通信中的多路复用，主要指用同一宽带信道或高速信道同时传送多路基带信息信号或低速信号的技术。,频分多路复用（FDM）；时分多路复用（TDM）；码分多路复用（CDM）。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,76,（2）多路复用的理论基础信号正交分割原理。,如果信号集：,中的信号满足条件：,则该信号集称为正交信号集。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子信息学院夏文龙,77,在信道中传输多路复合信号：,在接收端与各路信号分别相乘并进行积分运算，即可实现正交信号的分割。,2020/5/13,现代通信技术第1章现代通信技术概论电子