模拟调制系统[共14页]

1、第四章 模拟调制系统4.1 引言由消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号大多不适宜直接传输。 必须先经过在发送端调制才便于信道传输。 而在接收端解调。所谓调制，就是按原始信号（基带信号、调制信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程。 将基带信号频谱搬移到载频附近，便于发送接收；调制的作用： 实现信道复用，即在一个信道中同时传输多路信息信号； 利用信号带宽和信噪比的互换性，提高通信系统的抗干扰性。常用调制方式分类：连续波调制模拟调制数字调制幅度调制频率调制振幅键控（ASK）频移键控（FSK）脉冲幅度调制模拟调制 脉冲宽度调制脉冲位置调制 脉冲调制数字调制脉冲编码调制 （PCM）增

2、量调制 （?M）4.2 幅度调制（线性调制）原理幅度调制是高频正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。一、线性调制器的一般模型所谓线性调制：波形上，幅度随基带信号呈正比例变化；频率上，简单搬移。但是，已调信号和基带信号之间非线性。58s t Acostc正弦型载波：振幅 载波角频率基带调制信号（消息信号） ： m t M用消息信号 （调制信号） m t 去调制正弦型载波 s t Acos ct ，或者说正弦载波的幅度随消息信号作线性变化。已调信号：m t AcosAtc 2MMc c已调信号的频谱，smt 已调信号可看出 M 频率搬移了。第一章讲过，消息信号 m t 类比货物， A tcos

3、 （可看成幅度 A 1）c类比火车，货物 m t 承载在火车带通滤波器h tsmtcos t 上，发送给接收方，类比到ccostc达站上海车站，到站后卸货，即接图：线性调制器的一般模型收机解调。已调信号 s tm 的产生方法如图：（即线性调制器的一般模型）带通滤波器的传递函数： H ，带通滤波器的冲激响应： H h t线性调制器的输出：时域表示：sm t m t cos ct h t频域表示：1Sm 2M M Hc c在该模型中，适当地选择带通滤波器的传递函数，可得到不同的幅度调制信号：普通调幅 AM双边带信号（ DSBSC）单边带信号（ SSB）59(1) 普通调幅（ AM ）AM 的时域表

4、示：sAM m0 m t cos ct m cos ct m t cos ct0载波项 双边带信号 DSB式中：m t 0 0m m t ,m m tmax为作图方便， m t 画成单音频正弦波， AM 的时域信号波形见下图。m t m0 m t m tm m t0 ttcostcsAM tm0t tsAM t中的各项波形图AM 的频域表示：1SAM m M M 0 c c c2c式中， m t M 。注释： F m0 cos ct m0 F cos ct常数的付氏变换对： 时域 m0 2 m 频域 ，即： F m0 2 m0 （常0数项是直流信号， 0 的频率分量）cos t 的付氏变换：c

5、F cos ct c c 类似地： sin c （拉斯t j书 P62）1m t cos c t M c M c , m t M2注：频率搬移性质：f t F , f t ej Ftcc601j tM t cos t m t e c m t ec2jtc应用搬移性质：m t M ,m t cos1ct M Mc2cAM 的频谱见下图。图中画出了复数频谱和三角频谱图，复数频谱是双边谱，三角形式频谱是单边谱，单边谱等于 2 倍双边谱。 MMM (0) 0H 大于杀鸡声H H HSAMm m001 2SAMm0c c cSSM的复数形式频谱图SSM的三角形式频谱图从图中可见：AM 的时域信号波形包络

6、与输入基带信号 m t 成正比，解调可采用相干解调，或者包络检波。频谱具有上下对称的两个边带， 故 AM 信号传输带宽为基带信号最高频率的两倍。频谱中的载波分量 （即 c 处的两个冲激） 并不携带信息， 为节省功率，可将载波抑制，即演变为抑制载波双边带调幅（ DSBSC）。(2) 双边带（DSBSC）信号（抑制载波）若m t 中无直流，且 h t 是理想带通滤波器的冲激响应（ H 是理想带通滤波器的传递函数） ，则输出已调信号：时域表示： sDSB t m t cos ct1频域表示： SDSB M c M c2其波形和频谱见下图：61m t tcosctc 0 cMm ttH 0 HsDSB

7、 (t)S (DSB)t120c c载波反相点下面介绍一种调制器。应用非线性器件可获得调制 .半导体二极管就是一个非线性器件。i二极管 i e曲线及幂级数近似表示：ei ae2be平衡调制器cos Rt cm t SDSB t km t cos ctR分析：非线性元件i1带通滤波器m te1costcRV0SDSB tm te2Ri2非线性元件e1cost mct e cos t2 cmti1e12be1cost m t bccos t mct2i2e22be2cos t m tcb cos t mct262输出电压 V0V0 i1R 2 2 2 cos ci R R bm t tam t经调

8、谐于 c 的带通滤波器， a m t 滤去，得抑制载波双边带调幅信号。DSB 信号虽节省了载波发射功率，但仍有两个边带，频带宽度与普通调幅 AM 信号相同。由于两个边带所携带信息相同，传输其中一个边带即可，该方式是单边带调制。当调制的基带信号（消息信号）为单音频正弦信号时， m1 t acos t ，有双边带信号：载 波1sDSBacos t cos tca2cos( )t cos( )tc c1（积化和差公式： cos cos cos( ) cos( )2 m1 t acos t a ( ) ( ) ，记作， m1 t M1( )）am1 c M c M c （频率搬移特性）t cos t ( ) ( ) 21 1 简记， sDSB (t) m t cos t S ( )1 c DSB单频正弦信号的频谱图：M M1 11SDSB( )1SDSB()c cc c c cc c c三角形式频谱图 复数形式频谱图当调制的基带（消息）信号为两个单音频正弦信号之和时，有m acos 1t cos 2t b t63acos 1t M1 ，bcos 2t M 2 ( )，m t M ( )( )m t costca2M()M(1 c 1 1 1 c)b2 M ( ) M ( ) 2 c 2 2 2 c