SnS-第5章抽样、调制与解调(2)ppt课件

1、信号与系统多媒体教学课件(第5章 Part 2).13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课2第5章抽样、调制与解调 5.0 引言5.1 抽样定理5.2 内插公式5.3 模拟调制5.4 模拟信号的解调5.5 频分复用和时分复用.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课35.3 模拟调制调制的概念在各种工程系统中起着重要的作用，尤其在通讯系统中调制是中心。本节着重分析调制信号的频谱。调制的本质就是把各种信号的频谱进展搬移，使它们互不重叠地占据不同的频率范围，即将信号分别托附于不同频率的载波上。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课45.3.1 调制的分类调制：由携带信息且需求

2、传送的调制信号g(t)(有时又称为基带信号)去控制不含信息的高频载波信号c(t)的某一个或某几个参数，使这些参数按照信号g(t)的规律而变化，从而构成具有高频频谱的窄带信号s(t)，s(t)称为已调制信号。简单地说，调制就是经过某种方式将低频信号的频谱搬移到高频信号的频谱上去。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课55.3.1 调制的分类根据调制信号g(t)的不同，可以将调制分为：模拟调制和数字调制模拟调制是指调制信号g(t)为模拟信号的一种调制方式，数字调制是指调制信号g(t)为数字信号的一种调制方式。模拟调制也可以称为延续时间信号的调制，按照调制器类型的不同模拟调制可以分为 幅度

3、调制、频率调制和相位调制三种类型。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课65.3.1 调制的分类模拟调制的三种类型 幅度调制：调制信号g(t)改动载波信号c(t)的幅度参数。例如常规的调幅(AM)、抑制载波调幅(SC-AM)及脉冲调幅(PAM)。频率调制：调制信号g(t)改动载波信号c(t)的频率参数。例如调频(FM)。相位调制：调制信号g(t)改动载波信号c(t)的相位参数。例如调相(PM)。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课75.3.1 调制的分类模拟信号的幅度调制是通讯系统中一种常用的调制方式，第一类幅度调制是载波信号是正弦波的幅度调制，按照调制后的信号频谱能否包

4、含载波信号分为含载波信号的调幅(常规的AM调幅)、抑制载波的调幅(SC-AM)、单边带调制(SSB)、残留边带调制(VSB)等，另一类重要的幅度调制是脉冲幅度调制(PAM)，其载波信号普通为周期矩形脉冲。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课85.3.2 正弦振幅调制正弦振幅调制通常有两种方式 取初相位qc=0 ，正弦载波信号的频谱为c称为载波频率 调制后的输出信号s(t)频谱为.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课95.3.2 正弦振幅调制【例5-2】 求三角脉冲调幅信号的傅里叶变换，其中02。解：三角脉冲信号的傅里叶变换(例3-6).13 七月 2022信号与系统 第5

5、章第2次课105.3.2 正弦振幅调制抑制载波的幅度调制(SC-AM)含载波的幅度调制(AM).13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课115.3.2 正弦振幅调制抑制载波的幅度调制(SC-AM)不含直流分量的调制信号g(t) 的频谱及被调制后的谱下边带，上边带.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课125.3.2 正弦振幅调制含载波的幅度调制(AM)也称为常规调幅、AM调幅数学表达g(t)=A0+f(t).13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课135.3.2 正弦振幅调制含载波的幅度调制(AM)图形表达.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课145.3.3 脉冲

6、幅度调制(PAM)载波信号是周期矩形脉冲的幅度调制称为脉冲幅度调制(Pulse Amplitude Modulation, PAM)数学表达 .13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课155.3.3 脉冲幅度调制(PAM)PAM的图形表达.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课165.4 模拟信号的解调调制信号g(t)经幅度调制产生的已调信号经过信道传输后，在接纳端可以得到已调信号s(t)，从已调信号中恢复调制信号g(t)的过程称为解调。解调的方法:同步解调非同步解调.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课175.4.1 同步解调同步解调也称为相关解调本地载波信号cos(

7、wct)，要求与调制端的载波信号同步，即同频同相H(jw)是幅度为2，截止频率为wm低通滤波器.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课185.4.1 同步解调理想滤波器理想低通滤波器是物理不可实现的，但有关理想滤波器的研讨并不因其无法实现而失去价值，实践滤波器的分析与设计往往需求理想滤波器的实际指点。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课195.4.1 同步解调【例5-6】 设一个物理可实现的低通滤波器如图5-17所示，元件参数满足 求该滤波器的H(jw)，并画出其幅度谱和相位谱求该滤波器的冲激呼应h(t) 图5-17 物理可实现的低通滤波器.13 七月 2022信号与系统

8、第5章第2次课205.4.1 同步解调【例5-6】(续).13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课215.4.1 同步解调【例5-6】(续).13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课225.4.1 同步解调【例5-6】(续).13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课235.4.1 同步解调【例5-8】 一个理想低通滤波器H(jw)的幅频和相频特性如图5-15所示，利用SC-AM调制来获得一个如图5-19的理想带通滤波器，并求出理想带通滤波器的冲激呼应hd(t)。图5-19 理想带通滤波器的特性图5-15 理想低通滤波器的特性.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课24

9、5.4.1 同步解调【例5-8】(续)解：图5-19理想带通滤波器的频谱是把图5-15理想低通滤波器的频谱中心搬移到w0处，只是幅度与原来的一样。因此理想带通滤波器的冲激呼应hd(t)可以了解为理想低通滤波器的冲激呼应h(t)与2cosw0t相乘所得的信号，即理想带通滤波器的冲激呼应hd(t)是一个以等效低通滤波器的冲激呼应为包络的正弦调幅信号.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课255.4.1 同步解调正弦振幅调制的同步解调抑制载波幅度调制(SC-AM)的同步解调含载波的幅度调制(AM)的同步解调.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课265.4.1 同步解调正弦振幅调制的

10、同步解调数学公式表达.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课275.4.1 同步解调正弦振幅调制的同步解调图形表达wmwM2wc-wmwcwm.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课285.4.1 同步解调抑制载波幅度调制(SC-AM)的同步解调时域分析.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课295.4.1 同步解调抑制载波幅度调制(SC-AM)的同步解调图形表达wmwM2wc-wmwcwm.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课305.4.1 同步解调含载波的幅度调制(AM)的同步解调时域分析.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课315.4.1 同步

11、解调抑制载波幅度调制(SC-AM)的同步解调图形表达wcwmwmwM0, 已调制信号的包络就是A+g(t)，从而可以恢复出g(t)。技术简单，价钱低，常用于民用通讯设备.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课335.4.2 非同步解调不需本地载波信号的发射(续).13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课345.4.3 脉幅调制的解调脉幅调制信号的频谱被搬移了无数次，搬移后的频谱位置在 处，并保管了在低频处的原调制信号频谱，因此可以经过一个截止频率大于m而小于0-m的低通滤波器，恢复出调制信号g(t)。在脉冲幅度调制时，假设调制信号的g(t)幅度恒大于零，调制后的信号包络与调制信号

12、g(t)也呈线性关系，因此也可以采用包络检波器来恢复原来的调制信号g(t)。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课355.5 频分复用和时分复用在一个信道上要同时传送多路信号，即采用复用的技术来实现多路信号在一条信道上同时传输信息。常用的复用技术普通是频分复用、时分复用、码分复用及波分复用。 .13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课365.5.1 频分复用所谓频分复用(Frequency Division Multiplex, FDM)，就是以频段分割的方法在一个信道内实现多路通讯的传输体制。 .13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课375.5.1 频分复用频分复用的

13、频谱表达.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课385.5.1 频分复用频分复用解调.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课395.5.2 时分复用时分复用(Time Division Multiplex, TDM)是把一个传输通道进展时间分割以传送假设干话路的信息，把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮番的给各个设备分配一段运用通道的时间。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课405.5.2 时分复用时分多路复用的原理.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课415.5.2 时分复用时分复用周期脉冲信号pi(t)的时序.13 七月 2022信号与系

14、统 第5章第2次课425.5.3 TDM与FDM的比较FDM是用频率来区分同一信道上同时传输的信号，各信号在频域上是分开的，而在时域上是混叠在一同的；TDM是在时间上区分同一信道上传输的信号，各信号在时域上是分开的，而在频域上是混叠在一同的。 .13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课435.6 小结抽样定理对于频率有限信号或时域有限信号f(t)，分别存在时域抽样定理或频域抽样定理。通常把时域抽样定理所确定的最低抽样频率fs称为奈奎斯特频率，相对应的最大允许抽样时间间隔 称为奈奎斯特间隔。在满足时域抽样定理的条件下，将理想抽样信号fs(t)输入具有适宜带宽和增益的理想低通滤波器(5-9)

15、后，滤波器的输出信号将完全恢复原始信号，式(5-10)称为抽样信号恢复原信号的内插公式。根据时域和频域对称性，频域抽样的内插公式为(5-13).13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课445.6 小结调制与解调正弦振幅调制的概念在现代通讯系统中占有重要的位置。用携带信息的低频调制信号g(t)去调制高频正弦载波信号c(t)后就得到正弦振幅调制信号s(t)。假设记信号g(t)、s(t)的频谱分别为G(jw)、S(jw)，那么将调制信号g(t)的频谱G(jw)幅度衰减一半后再分别向左、向右挪动到以-wc和wc为中心，就得到了输出信号s(t)的频谱S(jw)，其中wc称为载波频率。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课455.6 小结调制与解调假设调制信号g(t)是带宽有限的，即存在wm，当|wm|wm|时|G(jw)|0，那么要从s(t)中解调出g(t)是容易实现的。详细方法是：用信号s(t)再次调制一样的正弦载波c(t)，然后再经过一个幅度为2、截止频率为M且满足wmwM2wc-wm的理想低通滤波器，理想低通滤波器的输出y(t)就是原始调制信号g(t)。这种解调方式称为同步解调或相关解调。.13 七月 2022信号与系统 第5章第2次课465.6 小结调制与解调要能正确实现调制、同步解调的前提条件是载波信号c(t)的频率wc必需不低于调制