模拟调制的介绍

12024/4/14第三章——模拟调制系统概述线性调制振幅调制(AM)双边带(DSB)调制单边带(SSB)调制残留边带(VSB)调制非线性调制基本原理已调信号频谱和带宽角度调制信号的接收第1页/共35页12021/10/10星期日22024/4/14概述调制：源：信源发出，由原始消息直接变化成的电信号；频谱：从零开始较宽的范围，低频能量大，甚至含直流分量；特点：不适于信道直接传输；基带信号：目的：使原始电信号适合信道传输；方式：按基带信号的变化规律改变载波参数；作用：频率搬移，适于信道传输和复用；提高抗干扰能力，提高系统可靠性和有效性；模拟调制：用调制信号连续变化的模拟量对连续正/余弦波调制。调制信号：m(t)——模拟信号；载波：c(t)=Acos(

0t+φ0)——正弦波；已调信号s(t)：携带调制信号的信号；第2页/共35页22021/10/10星期日32024/4/14概述线性调制：AM、DSB、SSB、VSB

频谱结构不变，只是频谱沿着频率轴平移；已调信号幅度随调制信号成比例变化；

已调信号：~线性调制角度调制/非线性调制角度调制：PM、FM

相位或频率变化；增加新的频率成分，带宽增加；幅度为常数；第3页/共35页32021/10/10星期日42024/4/14第三章——模拟调制系统概述线性调制振幅调制(AM)双边带(DSB)调制单边带(SSB)调制残留边带(VSB)调制非线性调制基本原理已调信号频谱和带宽角度调制信号的接收第4页/共35页42021/10/10星期日52024/4/14线性调制——一般模型调制信号已调信号M(f)f0(a)输入信号频谱密度S

(f)f0f-f00(b)输出信号频谱密度m(t)和H(f)的不同产生不同形式的调幅波。第5页/共35页52021/10/10星期日62024/4/14线性调制——振幅调制(AM)调制信号：载波：已调波：载波分量上下带边分量AM已调波的频谱：第6页/共35页62021/10/10星期日72024/4/14C(f)f0-f0fBAMS(f)BAM-f0f0fc(t)A-As(t)t

101+m(t)t

M(f)fmf-fmB0讨论：带宽：BAM=2B0=2fm频谱：左右搬移±f0，关于±f0对称；含载频分量；频谱：上/下两个边带；±f0处两个冲激；调制不失真条件：

|m(t)|≥0;线性调制——振幅调制(AM)：AM频谱第7页/共35页72021/10/10星期日82024/4/14线性调制——振幅调制(AM)：解调包络检波：AM已调信号外包络与调制信号相同；要求：不发生过幅调制，|m(t)|≥0，载波分量足够大；特点：电路简单，检波效率高；检波后信噪比下降；应用：民用调幅波解调方式；相干解调：无条件实现；已调信号解调信号第8页/共35页82021/10/10星期日92024/4/14线性调制——振幅调制(AM)：AM功率分布直流功率交流功率AM信号能量：直流分量占很大一部分；不携带信息：故：直流/载波分量可以去除掉；降低传输功率，节省能量；不影响信息传输；抑制载波双边带调制——DSB第9页/共35页92021/10/10星期日102024/4/14线性调制——双边带调制(DSB)：调制

调制信号无直流分量：m(t)

载波：

已调信号：

已调信号频谱密度：DSB已调信号频谱：没有载波分量，仅含上下边带；上下边带关于±f0对称分布，携带信息相同；|f|≤f0,下边带；|f|≥f0，上边带；BDSB=2B0=2fm(a)调制信号频谱密度M(f)f0B0(b)已调信号频谱密度f00-f0fS(f)下边带上边带上边带BDSB第10页/共35页102021/10/10星期日112024/4/14线性调制——双边带调制(DSB)：解调相干解调：同步本地载波数学模型：解调：已调信号解调信号本地载波：同频、同相完全同步本地载波频差对解调的影响：第11页/共35页112021/10/10星期日122024/4/14线性调制——单边带调制(SSB)：调制HL(f)特性(c)低通滤波器特性和信号频谱S(f)-f0f0f下边带上边带S

(f)上边带下边带(a)滤波前信号频谱-f00ff0-f0上边带(b)高通滤波器特性和信号频谱f00fHH(f)特性HH(f)特性S(f)上边带滤波器要求：边缘陡峭；m(t)要求：低频分量少；上下边带分开；DSB分析：上下边带携带有相同信息，滤除其中一个边带不影响信号；还可减小发射功率;利用上边带——高通，UPF利用下边带——低通，LPF第12页/共35页122021/10/10星期日132024/4/14线性调制——单边带调制(SSB)：解调相干解调已调信号低通滤波本地载波基带信号(a)载波频谱f00-f0fC(f)S(f)(b)上边带信号频谱上边带上边带f00-f0f2f0-2f0(c)载波和上边带信号频谱的卷积结果f00-f0f2f0-2f0M(f)HL(f)SSB优点：节省带宽；节省能量第13页/共35页132021/10/10星期日142024/4/14线性调制——残留边带(VSB)：调制0ffm-fmM(f)0f0-f0fSDSB(f)0f0-f0fSSSB(f)0f0-f0fSVSB(f)BDSBBSSB调制信号已调信号VSB滤波器要求：互补对称性BVSB第14页/共35页142021/10/10星期日152024/4/14线性调制——残留边带(VSB)：解调调制信号已调信号低通滤波本地载波低通滤波后的信号频谱：第15页/共35页152021/10/10星期日162024/4/14线性调制——残留边带(VSB)：解调低通滤波后的信号频谱：VSB信号无失真解调的条件：H(f+f0)0f-2f0fm-(f0+fm)0f0-f0f0+fmfH(f)0f-2f02f0fm-fmH(f+f0)+H(f–f0)0f2f0H(f-f0)-fm

H(f)对于f0具有互补对称性。第16页/共35页162021/10/10星期日172024/4/14第三章——模拟调制系统概述线性调制振幅调制(AM)双边带(DSB)调制单边带(SSB)调制残留边带(VSB)调制非线性调制基本原理已调信号频谱和带宽角度调制信号的接收第17页/共35页172021/10/10星期日182024/4/14非线性调制——基本原理角度调制：调制信号调制载波频率和相位；信息附加在载波相位上；已调信号频谱变化，与调制信号频率成非线性关系；调制信号：m(t)=Amcos

mt载波：c(t)=Acos

0t已调信号：第18页/共35页182021/10/10星期日192024/4/14非线性调制——调相PM波PM波：已调正弦波瞬时相位与调制信号m(t)成线性关系。kP——调制常数，代表调相器灵敏度第19页/共35页192021/10/10星期日202024/4/14非线性调制——调频FM波FM波：已调正弦波瞬时角频率与调制信号m(t)成线性关系。kf——调制常数，代表调频器灵敏度第20页/共35页202021/10/10星期日212024/4/14非线性调制——PM与FM比较令：m1(t)=∫m(t)dt做调制信号，调相：——间接调频令：m2(t)=dm(t)/dt做调制信号，调频：——间接调相第21页/共35页212021/10/10星期日222024/4/14非线性调制——PM与FM比较例：如图已调信号波形和角频率，其中，瞬时角频率随时间线性变化,试确定调制信号的形式。分析：若已调信号为FM波：若已调信号为PM波：同一角度调制结果，可采用不同调制方式（FM/PM）实现。只是，选用的调制信号不同。第22页/共35页222021/10/10星期日232024/4/14非线性调制——频谱与带宽(FM)调制信号：m(t)=Amcos

mt调制指数最大相偏频率偏移~最大相位偏移第23页/共35页232021/10/10星期日242024/4/14非线性调制——频谱与带宽(FM)~第一类n阶贝塞尔函数

0~载频

0+nm~边频，成对带宽：B≈2(mf+1)fm第24页/共35页242021/10/10星期日252024/4/14非线性调制——频谱与带宽(FM)kHzkHzkHzkHzkHzkHzkHzkHz

边频成对；当调制信号含有很多频率分量时：当调制指数mf<<1

时，称为窄带调频。大部分功率集中在有限带宽内；

若忽略掉振幅小于未调载波振幅1%的边频分量，则：第25页/共35页252021/10/10星期日262024/4/14非线性调制——频谱与带宽(FM)~窄带调频第26页/共35页262021/10/10星期日272024/4/14非线性调制——频谱与带宽(PM)调制指数最大相偏频率偏移~最大相位偏移第27页/共35页272021/10/10星期日282024/4/14非线性调制——接收角调信号特点振幅恒定，不含信息；噪声对信号角度影响小；解调方法：限幅器+鉴频器；限幅器+鉴相器；角度调制：抗干扰能力强！第28页/共35页282021/10/10星期日292024/4/14例：某调频波，求：（1）已调信号平均功率；（2）调制指数；（3）最大频偏；（4）调频信号宽度。解：非线性调制——举例第29页/共35页292021/10/10星期日302024/4/14本章作业P703.1，3.23.6，3.7，3.8第30页/共35页302021/10/10星期日312024/4/14Thankyouallforyourattention!AnyQuestionandSuggestionarewelcome!Email:jiluch@126.comCellphone31页/共35页312021/10/10星期日322024/4/14调幅系数包络已调信号的包络与调制信号成比例变化.m(t)与时间轴不相交；