通信原理-模拟调制系统

第五章模拟调制系统主要内容模拟调制系统的组成幅度和角度调制的定义幅度调制的四种方法抗噪声性能的分析方法频分复用系统重点系统的组成框图调幅信号波形及频谱图解调方法及性能信噪比的计算频分复用的实现5.0基本概念5.1幅度调制的原理5.3非线性调制的原理5.5各种模拟系统的比较5.6频分复用（FDM）

5.2线性调制系统的抗噪性能5.4调频系统的抗噪性能调制信号：模拟基带信号（低频）载波：单一频率的正弦波（高频）已调信号：调制信号和载波的合成信号（高频）调制：用调制信号去控制载波信号的某个参数，使参数随调制信号的变化而变化。解调：调制的逆过程频率变换;信道复用;改善系统性能.调制的方法幅度:AM、DSB、SSB、VSB角度:FM、PM模拟调制

基本概念调制的目的5.1幅度调制原理四种调幅信号调幅定义：载波的振幅随调制信号的变化而变化设载波调制信号则已调信号1）AM信号：普通调幅波2）DSB信号：双边带信号3）SSB信号：单边带信号4）VSB信号：残留边带信号重要参数：信道带宽AM信号2）频谱结构

4）调制方法

四种信号同时演示5）解调方法

非相干解调：包络检波法

相干解调：同步检波法1）信号表达式重要参数：信号带宽频谱计算

频谱图

3）调制效率

1）信号表达式：

其中2）信号波形包络卷积定理常用运算公式常用信号频谱复习AM

频谱公式：卷积运算因为所以且上边带下边带AM

频谱示意图SAM(t)的频谱是m(t)的频谱在频域内的线性搬移称之为线性调制1）信号功率：2）调制效率：单频满调制时有：低通调制模型AM信号DSB

信号VSB信号SSB

信号带通重要参数：信号带宽DSB信号重要参数：信道带宽4）解调方法

相干解调1）信号表达式2）频谱结构3）调制方法四种信号同时演示DSB

信号表达式波形：DSB

频谱结构频谱图：下边带上边带单一频率复合频率包络SSB信号重要参数：信道带宽4）解调方法相干解调重要参数：信号带宽2）频谱结构3）调制方法四种信号同时演示1）信号表达式分为上边带SSB和下边带SSB信号SSB信号表达式下边带上边带希尔伯特变换是m(t)希尔伯特变换SSB

频谱结构上边带要求下边带要求下边带推导

表达式注：调制模型DSB

信号SSB

信号3）解调方法非相干解调

相干解调VSB

信号重要参数：信道带宽重要参数：信号带宽1）频谱结构2）调制方法四种信号同时演示解决DSB信号频带宽，SSB信号难于实现的问题分析同步解调方法讨论满足要求的VSB

频谱结构思路：(1)H(ω)不仅需易实现，且需保证接收端完整不失真地还原信号。

(2)H(ω)与接收方法有关。结论：H(ω)关于ωc奇对称同步解调低通AM

信号频谱H(ω)在载频ωc处具有互补对称的截止特性，且相对陡峭。VSB同步解调还原信号VSB信号5.2线性调制系统的抗噪性能基本概念抗噪性能针对接收端而言接收信号为有效信号和噪声信号之和

所有噪声均为加性高斯白噪声

性能参数为信噪比接收机框图噪声描述AM系统非相干解调

相干解调DSB系统相干解调SSB系统相干解调VSB系统接收系统特性系统性能随解调方法而变化接收机框图解调器框图带通解调分析思路：计算解调器输入端和输出端的信号功率、噪声功率，获得信噪比参数。根据信噪比判断接收机的性能

相干低通同步包络检波器非相干nc(t)同相分量ns(t)正交分量噪声描述：n(t)是白噪声，ni(t)是高斯白噪声ni(t)的带宽取决于带通滤波器的带宽W

（统计平均功率相等）（双边功率谱）输入噪声功率No取决于接收机的解调方式解调器输入噪声ni(t)解调器输出噪声no(t)输出噪声功率n

(t)：Pn(ω)为常数ni(t)：Pn(ω)为常数且服从高斯分布AM

非相干解调包络检波器带通解调器输入端输入信噪比计算信号功率Si、噪声功率Ni解调器输出端∵So(t)取决于包络检波器输入信号的包络E(t)∴分析E(t)的表达式讨论大信噪比、小信噪比∴包络∵计算信号功率So、噪声功率No相位大信噪比输出信噪比∴信号功率噪声功率输出噪声no(t)输出信号

So(t)直流参数A小信噪比结论：随着m(t)减小，将使输出信噪比急剧恶化，这种现象称之为“门限效应”。讨论：输出信号输出噪声参数计算忽略输出信号中没有单独的信号项m(t)，被扰乱成随机噪声m(t)cosθ(t)，使信号功率下降。输出噪声R(t)增强导致这种现象出现的输入信噪比称为“门限”。∴∵AM

相干解调解调器输出端信号功率解调器输入端性能与非相干解调相同隔直处理带通低通同步∵输出信噪比噪声功率比较：相干解调与包络检波器的性能相同调制制度增益G∴定义式DSB

同步检波解调器输入端输入信噪比信号功率噪声功率解调器输出端同AM相干解调输出信噪比带通低通同步G＝2

说明输出信号性能提高一倍，原因是ni(t)中的正交分量被抑制

调制制度增益G约束条件：本地载波与发端载波同频同相若本地载波输出信号出现差拍失真SSB

同步检波解调器输入端输入信噪比解调器输出端功率输出信噪比带通低通同步虽然GSSB<GDSB

，但SSB接收系统的带通其带宽比DSB系统小一倍，因而两系统传输性能相同。例：设

DSB和

SSB两系统发射信号功率均为Si，信道传输性能相同调制制度增益G分析结论FM

信号4）解调方法：鉴频法2）频谱结构3）调制方法：直接调频、间接调频1）信号表达式5.3非线性调制的原理定义:调制信号控制载波信号的频率或相位,使频率或相位随调制信号的变化而变化，称为角度调制PM

信号信号带宽1）信号表达式设载波为调制信号为则调频波为FM

信号令∴∴调频波ω：瞬时频率：瞬时频偏

窄带调频宽带调频载波调制信号调相波为PM

信号调相波瞬时相偏FM的频谱定义调频指数单音信号结论：信号带宽时时当只与m(t)的强度有关，与其频率无关与AM信号带宽相同Jn

(mf

)∴

FM的频谱与的值有关，理论带宽无穷大J0J1J2mfFM

非相干解调框图鉴频器：输出Vo(t)与其输入信号的瞬时频偏成正比带通：带宽取

FM信号带宽低通：带宽取基带信号带宽鉴频器低通带通限幅5.4非线性调制系统的抗噪性能FM非相干解调框图输入端Si/Ni输出端So/No鉴频器输入输出低通输出调制制度增益G矢量法求解

表达式鉴频器输入鉴频器输出

大信噪比小信噪比

参考矢量

βα∴大信噪比∵鉴频器输出Vo(t)与其输入信号的瞬时频偏成正比小信噪比βα参考矢量

不存在单独的有用信号项，信号完全被噪声淹没，致使输出信噪比急剧下降——门限效应噪声信号∴∴输出信号功率输出噪声功率低通输出

有用信号大信噪比与

ni(t)相同例微分器是随机信号，其功率谱为fm：低通带宽fB/2fm应用预/去加重技术改善例

5.5各种模拟系统的比较输入条件相同(即解调器输入端的信噪比相同)Bb：基带信号带宽

FDM定义：使不同的信号占据不同频率