通信原理 第四章 模拟调制系统.ppt

1、模拟调制系统,1、掌握线性调制原理和抗噪声分析 2、掌握非线性调制原理 3、掌握FDM原理 4、了解复合调制、多级调制概念,引言,1调制的原因 模拟信号具有较低的频率成分，不宜在许多的信道中传输 所以需要频谱搬移（即调制解调） 2调制过程 （1）调制 按调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程 作用： 频谱搬移、 对系统的有效性、可靠性都有影响 （2）载波： 正弦信号、脉冲串或一组数字信号 （3）调制信号： 调制信号是连续的模拟调制 调制信号是离散的数字调制,引言,模拟调制的种类,幅度调制(线性调制),角度调制(非线性调制),AM DSB-SC SSB VSB,频率调制 相位调制,幅度调制原

2、理和性能,一、幅度调制原理 1定义 正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。 2分析,m(t)为调制信号,幅度调制原理和性能,3特点 （1）波形特点： 幅度随基带信号变化呈正比变化 （2）频谱特点： 从基带简单的搬移到频带上 频谱的搬移是线性的，所以称为线性调制,线性调制器,调幅AM,设m(t)带有直流分量 m(t)=m0+m(t)=直流+交流 在m0| m(t)|即不过调的条件下 得到的已调信号是含有载波分量的双边带,双边带DSB,若m(t)不含直流成分：即为抑制载波的双边带 DSB-SC,单边带SSB,DSB的上下边带含有相同的频谱信息 设置h(t)滤掉一边边带,经过滤波后的信号频谱为,

3、残留边带VSB,克服DSB频带宽、SSB实现困难 从解调角度来分析实现所需的滤波器特性,残留边带VSB,根据同步解调原理：,残留边带VSB,线性调制系统的抗噪声性能,分析前的假设 1、噪声主要是起伏噪声 2、起伏噪声可视为高斯白噪声 3、加性噪声只对信号接收产生影响 4、所以，调制系统的抗噪声性能用解调器的抗噪声能力来衡量,说明： Sm(t)为已调信号，m(t)为调制信号 经带通后，白噪声变成了带通型噪声,线性调制系统的抗噪声性能,ni为高斯白噪声,的平均功率相同,引入参数：调制制度增益,DSB系统,设Sm(t)=m(t)cosct （1）解调器的输入,DSB系统,根据同步解调原理：,DSB系

4、统,DSB的系统性能,SSB系统,注意：SSB的带宽只有DSB的一半,噪声：,信号：,以上边带为例,SSB系统,AM系统,AM系统,例,假设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度Pn(f)=0.510-3W/Hz，在该信道中传输DSB-SC信号，并设调制信号m(t)频带限制在5kHz，C=100kHz，已调信号10kW。若接受机输入信号加至解调器之前，先要滤除带外噪声。求： 1、滤波器的理性传输特性H(w) 2、输入信噪比 3、输出信噪比 4、输出的噪声功率谱密度,例,1、滤波器特性 （1）带宽 B=2fm=10kHz （2）中心频率 fc=100kHz 所以，,2、输入信噪比 Si=10kW N

5、i=2B Pn(f)=10W Si/Ni=1000 3、输出信噪比 GDSB=2 所以，So/No=2 Si/Ni=2000 4、输出功率谱密度 由DSB的噪声功率关系 No=Ni/4=2fm Pno双(f)=2.5W 所以， Pno双(f)=0.25 10-3W/Hz (|f|5Hz),非线性调制原理,1.对比 线性调制： 改变信号幅度进行频谱搬移，基带频谱结构不变 非线性调制： 频谱搬移后基带谱结构改变，是非线性变换 2.分类 频率调制：改变频率 相位调制：改变相位 均为角度变化，统称角度调制,非线性调制原理,(1)一般形式 (2)相位调制 定义：瞬时相位偏移随基带信号比例变化的调制,(3

6、)频率调制 定义：瞬时频率偏移随基带信号成比例变化的调制,说明： 振幅为恒定值,为瞬时相位,为瞬时相位偏移,为信号瞬时频率,为瞬时频率偏移,非线性调制系统的抗噪声性能,以调频为例，频率调制与相位调制区别不大 1解调器模型鉴频法 2输入信号 3输入噪声经过B.P.F的噪声,非线性调制系统的抗噪声性能,4调制制度增益,在大调制指数mf时，G很大，抗噪声性能好,AM和FM比较,模拟调制比较,设：加性噪声均值为零、双边带功率谱密度的高斯白噪声,基带信号满足,1、Bb为调制信号带宽 2、门限值： 当小信噪比下没有用的信号项，输出由噪声决定，为“门限效应”对应门限值。 3、门限值以上：抗噪性能 FMDSB

7、、SSBAM,调频应用举例,1调频广播 调频广播范围：88-108MHz，电台间隔200KHz， 最大频偏75KHz、最高调制频率15KHz,根据双声道立体声调频的规定（美：联邦通信委员会FCC）： （1）导频19KHz分量只能占最大频偏的10%（7.5KHz），属于窄带调频 （2）非立体声广播中，可以传辅助节目（SCA），SCA也属窄带调频 （3）不带SCA的立体声10%频偏给19KHz导频，90%给L+R和L-R声道 （4）带SCA时，10%频偏给19KHz导频，10%给SCA，其它给L+R、L-R,调频应用举例,2模拟电视广播伴音 最大频偏：25KHz、伴音最高频率一般为15KHz、带宽

8、为80KHz 3卫星广播电视 以日本的卫星广播为例， 图形用调频，发射频率（Ku波段）12G； NTSC制式、带宽为4.2M，考虑保护带宽取4.5MHz， 最大频偏17MHz，其调频后带宽为（大频偏） B=17+4.52=26M、 所以，36M标准卫星转发器只能传1路模拟方式的电视。 4调频在多路电话和频分多址的应用（参考复用）,信道复用,1.定义： 若干信息在同一信道中传送。 2.基本方式： 频分复用(FDM) 时分复用(TDM) 码分复用(CDM),FDM原理,1定义： 按频率分割信号。 2特点： 信道的可用频带被分成若干互不交叠的频段，每路一个频段。 3原理框图：,信号是不严格的限带信号， 所以要首先使用低通,线性调制后避免频谱交叠，使用带通,FDM原理,接受端框图 4主要问题： 信号间的相互干扰串扰 1)原因： 系统非线性使已调信号频谱展宽 2)措施： 对调制非线性可由BPF部分消除，但信道非线性无法消除 对系统线性要求高，选择载波频率很重要，各路应保留一定的保护间隔 5应用:大量用在电话、调频广播、电视和空间遥测,例多路载波电话,多路载波电话分群级,分群等级,容量（路数）,带宽（kHz）,基本频带（kHz）,基群,12,48,60-108,超群,60=512,240,312-552,基本主群,300=560,1200,812-204,基本超主群,