通信基础第二章模拟调制系统.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,通信基础第二章模拟调制系统,通信基础第二章模拟调制系统通信基础第二章模拟调制系统,1,调制的分类,2,幅度调制（线性调制）的原理,3,角度调制,(,非线性调制,),的原理,4,线性调制系统的抗噪声性能,5,非线性调制系统的抗噪声性能第二章 模拟调制系统,2,1,2021/2/22,1,调制的分类,2,幅度调制（线性调制）的原理,3,角度调制,(,非线性调制,),的原理,4,线性调制系统的抗噪声性能,5,非线性调制系统的抗噪声性能,第二章 模拟调制系统,2,2021/2/22,调制,把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。,广义调制,分为,基带调制,和,带通调制,（也称,载波调制,）,。,狭义调制,仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场合，调制一词均指载波调制。,调制信号,指来自信源的基带信号,载波调制,用调制信号去控制载波的参数的过程,。,载波,未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。,已调信号,载波受调制后称为已调信号。,解调（检波）,调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。,2.1,调制的分类,3,2021/2/22,根据调制信号分类,模拟调制和数字调制。,根据载波分类,连续载波调制,脉冲载波调制,根据调制器的功能,幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带,角度调制：频率调制、相位调制,根据调制前后信号的频谱结构关系分类,线性调制,非线性调制,2.1,调制的分类,4,2021/2/22,一般原理,表示式：,设：余弦型载波为,式中，,A,载波幅度；,c,载波角频率；,0,载波初始相位（以后假定,0,0,）。,则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成,式中，,m,(,t,),基带调制信号。,2.2,线性调制,5,2021/2/22,2.2.1,常规双边带调制系统,时域表示式,式中,m,(,t,),调制信号，均值为,0,；,A,0,常数，表示叠加的直流分量。,频谱：若,m,(,t,),为确知信号，则,AM,信号的频谱为,若,m,(,t,),为随机信号，则已调信号的频域表示式必须用功率谱描述。,调制器模型,6,2021/2/22,波形图,由波形可以看出，当满足条件：,|,m,(,t,)|,A,0,时，其包络与调制信号波形相同，,因此用包络检波法很容易恢复出原,始调制信号。,否则，出现“过调幅”现象。这时用,包络检波将发生失真。但是，可以,采用其他的解调方法，如同步检波。,7,2021/2/22,频谱图,由频谱可以看出，,AM,信号的频谱由,载频分量,上边带,下边带,三部分组成。,上边带的频谱结构与原调制,信号的频谱结构相同，下边,带是上边带的镜像。,载频分量,载频分量,上边带,上边带,下边带,下边带,8,2021/2/22,AM,的调制与解调,包络检测法,相干解调,9,2021/2/22,2.2.2,抑制载波双边带调制（,DSB Double sideband Modulation,）,时域表示式：无直流分量,A,0,频谱：无载频分量,10,2021/2/22,调制效率：,100,优点：节省了载波功率,缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。,2.2.3,单边带调制,(SSB Single sideband Modulation,）,原理：,双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱,M,(,),的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。,产生,SSB,信号的方法有两种：滤波法和相移法。,11,2021/2/22,SSB,信号的频谱,上边带频谱图,:,12,2021/2/22,SSB,信号的解调,SSB,信号的解调和,DSB,一样，不能采用简单的包络检波，因为,SSB,信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以仍需采用相干解调。,SSB,信号的性能,SSB,信号的实现比,AM,、,DSB,要复杂，但,SSB,调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而且它所占用的频带宽度比,AM,、,DSB,减少了一半。它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。,13,2021/2/22,2.2.4,残留边带（,VSB,）调制,(Vestige sideband Modulation),原理：残留边带调制是介于,SSB,与,DSB,之间的一种折中方式，它既克服了,DSB,信号占用频带宽的缺点，又解决了,SSB,信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像,SSB,那样完全抑制,DSB,信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残留,小部分，如下图所示：,14,2021/2/22,角度调制的基本概念,FM,和,PM,信号的一般表达式,角度调制信号的一般表达式为,式中，,A,载波的恒定振幅；,c,t,+,(,t,),(,t,),信号的瞬时相位；,(,t,),瞬时相位偏移。,d,c,t,+,(,t,),/d,t,=,(,t,),称为,瞬时角频率,d,(,t,)/d,t,称为瞬时频偏。,2.3,角度调制（非线性调制）,15,2021/2/22,相位调制,(PM),：瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，即,式中,K,p,调相灵敏度，含义是单位调制信号幅度引起,PM,信号的相位偏移量，单位是,rad/V,。,将上式代入一般表达式,得到,PM,信号表达式,16,2021/2/22,频率调制,(FM),：瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，即,式中,K,f,调频灵敏度，单位是,rad/s,V,。,这时相位偏移为,将其代入一般表达式,得到,FM,信号表达式,17,2021/2/22,PM,与,FM,的区别,比较上两式可见，,PM,是相位偏移随调制信号,m,(,t,),线性变化，,FM,是相位偏移随,m,(,t,),的积分呈线性变化。,如果预先不知道调制信号,m,(,t,),的具体形式，则无法判断已调信号是调相信号还是调频信号。,18,2021/2/22,PM,信号和,FM,信号波形,(a)PM,信号波形,(b)FM,信号波形,19,2021/2/22,窄带调频（,NBFM,）,定义：如果,FM,信号的最大瞬时相位偏移满足下式条件,则称为窄带调频；反之，称为宽带调频。,20,2021/2/22,频谱图,21,2021/2/22,宽带调频,调频信号表达式,设：单音调制信号为,则单音调制,FM,信号的时域表达式为,将上式利用三角公式展开，有,将上式中的两个因子分别展成傅里叶级数，,式中,J,n,(,m,f,),第一类,n,阶贝塞尔函数,22,2021/2/22,某单音宽带调频波的频谱：图中只画出了单边振幅谱。,23,2021/2/22,分析模型,图中,s,m,(,t,),已调信号,n,(,t,),信道加性高斯白噪声,n,i,(,t,),带通滤波后的噪声,m,(,t,),输出有用信号,n,o,(,t,),输出噪声,2.4,线性调制系统的抗噪声性能,24,2021/2/22,解调器输出信噪比定义,输出信噪比反映了解调器的抗噪声性能。显然，输出信噪比越大越好。,制度增益定义：,用,G,便于比较同类调制系统采用不同解调器时的性能。,G,也反映了这种调制制度的优劣。,式中输入信噪比,S,i,/,N,i,的定义是：,25,2021/2/22,重点讨论,FM,非相干解调时的抗噪声性能,分析模型,图中,n(t),均值为零，单边功率谱密度为,n,0,的高斯白噪声,2.5,非线性系统的抗噪声性能,26,2021/2/22,输入信噪比,设输入调频信号为,故其输入信号功率为,输入噪声功率为,式中，,B,FM,调频信号的带宽，即带通滤波器的带宽,因此输入信噪比为,27,2021/2/22,其中，是调频指数,输出信噪比,当调制信号为单频信号时输出信噪比,28,2021/2/22,29,2021/2/22,30,2021/2/22,31,2021/2/22,谢谢！,32,2021/2/22,