通信原理3.ppt

1、1,3.1 引言 3.2幅度调制系统（线性调制） 3.3角度调制系统（非线性调制） 3.4 模拟调制系统的性能比较 3.5 频分复用,第三章 模拟调制系统,2,3.1引言,信息源,语言,音乐,图像,频率很低的电信号,直接转换,包括（或不包括）直流分量 的低通频谱,基带信号,基带信号可以直接通过架空明线、电缆等有线信道传输，但不可能在无线信道直接传输,即使可以在有线信道传输，但一对线路上只能传输一路信号，对信道的利用是很不经济的,3,1.调制和解调,原始信号,调制器,调制：发送端把基带信号频谱 搬移到给定信道通带内的过程,解调器,解调：在接收端把已搬到给定信道通带内的频谱还原为基带信号的过程,4

2、,3.调制在通信系统中的作用,调制把基带信号频谱搬移到一定的频带范围以适应信道的要求 实现多路复用,5,4.调制的分类,调制器,m (t ),C (t ),sm (t ),模拟量,模拟调制,数字量,数字调制,(单频正弦波),连续载波调制,6,调制器,m (t ),幅度调制：AM,sm (t ),相位调制: PM,频率调制：FM,s(f ),线性调制,非线性调制,m (f ),s(f ),频谱之间呈线性搬移关系,频谱之间没有线性对应关系,7,s(f ),线性调制,m (f ),1,1/2,8,模拟调制系统中讨论的主要问题,（1）调制解调原理 （2）已调信号的表达式、频谱、带宽 （3）抗噪声性能，

3、如输出信噪比,9,3.2.1 标准幅度调制（AM）,1. 调制,10,=,11,2. 频域,离散载频分量,1/2,BAM=2fm,已调信号的带宽,A/2,12,3. 已调信号的平均功率与调制效率,调制效率:,13,例:当m(t)为单频信号，调幅指数AM=1时,求调制效率,调幅指数,例：,求: 1.载波功率Pc, 边带功率Ps 2.调制指数 和调制效率,15,(1)包络检波：,3.2.1.2 解调及性能分析,16,(2) 相干解调,mo(t),smul(t),17,mo(t),sAM(t) +n(t),sAM(t),smul(t),性能分析,+ni(t),+nimul(t),+no(t),18,

4、mo(t),sAM(t) +n(t),sAM(t),smul(t),+ni(t),+nimul(t),+no(t),19,mo(t) +no(t),AM相干解调原理图,sAM(t) +n(t),sAM(t) +ni(t),smul(t) +nimul(t),1 输出信噪比：,2 调制增益 :,设m(t)信号的带宽为Bm , 白噪声的双边带功率谱密度为,20,mo(t) +no(t),AM相干解调原理图,sAM(t) +n(t),sAM(t) +ni(t),smul(t) +nimul(t),21,mo(t) +no(t),AM相干解调原理图,sAM(t) +n(t),sAM(t) +ni(t)

5、,smul(t) +nimul(t),例：,求: 1.调制增益G 2.若要求输出信噪比为30dB,试求输入 噪声平均功率和输入噪声功率谱密度.,23,作业 习题 3-1(2) 、3-8(1、2),24,3.2.2 双边带（DSB）调制 3.2.2.1 调制,时域sDSB(t) = m(t)cosct,25,s(t) = m(t)cosct 频域： DSB=1,已调制信号中没有直流分量,1/2,BDSB=2fm,已调信号的带宽,26,1.相干解调,3.2.2.2 解调及性能分析,mo(t),smul(t),DSB相干解调原理图,27,mo(t) +no(t),BPF,sDSB(t) +n(t),

6、sDSB(t),smul(t) +nimul(t),1 输出信噪比：,2 调制增益 :,设m(t)信号的带宽为Bm , 白噪声的双边带功率谱密度为,2.性能分析,+ni(t),28,mo(t) +no(t),sDSB(t) +n(t),sDSB(t) +ni(t),smul(t) +nimul(t),29,mo(t) +no(t),sDSB(t) +n(t),sDSB(t) +ni(t),smul(t) +nimul(t),30,mo(t) +no(t),sDSB(t) +n(t),sDSB(t) +ni(t),smul(t) +nimul(t),31,例：设DSB发射接收系统，解调器输出端的

7、信噪比为20dB,输出噪声功率为10-9 W, 由发送端到解调器输入端的总传输损耗为100dB, 试问： DSB发射机的输出功率？,32,作业 习题 3-2、 3-4,33,3.2.3 单边带(SSB)调制,-f0,上边带,(b) 上边带滤波器特性和信号频谱,HH(f)特性,（1）调制,SSB信号的带宽等于基带带宽,补充：由傅里叶变换到希尔伯特变换,正负号函数,系统函数为,36,-f0,上边带,(b) 上边带滤波器特性和信号频谱,HH(f)特性,HL(f)特性,(c) 下边带滤波器特性和信号频谱,SLSB(f),-f0,37,37,38,39,合成法调制,40,相干解调,41,42,mo(t)

8、 +no(t),sSSB(t) +n(t),sSSB(t) +ni(t),smul(t) +nimul(t),2. 性能分析,43,mo(t) +no(t),sSSB(t) +n(t),sSSB(t) +ni(t),smul(t) +nimul(t),44,mo(t) +no(t),sSSB(t) +n(t),sSSB(t) +ni(t),smul(t) +nimul(t),45,46,mo(t) +no(t),sSSB(t) +n(t),sSSB(t) +ni(t),smul(t) +nimul(t),47,DSB 与SSB性能比较,例：设调制信号m(t)的最高频率fm为10kHz，载波频率

9、fc为50kHz，产生模拟上边带已调制信号，已调信号的功率为5kW。设传输信道为高斯白噪声，其双边带功率谱密度 Pn(f) =0.510-3 W/Hz, 若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过一理想带通滤波器，求： 1. 理想带通滤波器的幅频图； 2解调器输入端的信噪功率比； 3解调器输出端的信噪功率比。,B=fm,49,例：设SSB发射接收系统，解调器输出端的信噪比为20dB,输出噪声功率为10-9 W, 由发送端到解调器输入端的总传输损耗为100dB, 试问：SSB发射机的输出功率？,50,51,作业 P71 3-9,52,1、相位调制:,最大相移:,KPM为调相系数,3.3 角度调制

10、系统,(t)随m(t)线性变化,53,KFM为调频系数,最大频率偏移:,2、频率调制：,调频指数:,瞬时角频率:,角频率偏移：,频率偏移 随m(t)线性变化,54,调频信号的带宽,55,例：已调频信号,调制器的调频系数KFM=2000 rad/s.v 求：载波的频率、调制信号m(t)、 最大频偏 、调频指数 、带宽BFM,56,3、调频信号解调,输入调频信号 :,解调器输出为,输入调频信号的微分,57,调频信号解调系统模型,58,在调频系统中，调制信号 设计的最大频偏为50KHZ,求： 1. 已调信号所需信道带宽？ 2. 接收机输入信噪比为20dB,求输出信噪比是多少dB？,59,例: 设信道

11、通频带100 KHz, 150 KHz, 保护带fg为0.5KHz, 该信道最多可以频分复用多少路最高频率为4.5 KHz 的模拟信号。,3.5 频分复用,60,作业： p71 3-10(1,2),62,3.2.4 残留边带(VSB)调制,介于单边带调制与双边带调制之间,滤波器的传输函数,H( f )应满足什么条件,接收端恢复原调制信号?,克服单边带调制时所需过渡带陡的问题，实现更容易代价是传输频带略有增加。,63,无失真传输，要求:,64,65,从频域分析 SSB调制系统的性能,解调器之前的带通滤波器的带宽B=W,S,Si = 1/4 S,S0 = 1/16 S,ni (t),66,S,Si = 1/2 S,S0 = 1/4 S,DSB调制