通信原理模拟调制系统.ppt
第三章 模拟调制系统,1、了解调制的功能和调制的分类2、掌握模拟调制的概念和模拟调制信号的表达式3、掌握模拟线性调制AM、DSB的时域波形、频域特性，带宽，功率分配4、掌握NBFM、WBFM的频谱分布、带宽、功率分配5、了解模拟调制与解调6、掌握模拟调制中几种调制方式的抗噪性能比较,课程目标,基本概念,1、基带信号2、调制的作用：易于辐射/频率资源充分使用/多路复用/改善信噪比3、模拟调制：以模拟信号为调制信号，对连续的正（余）弦载波进行调制，即载波的参数随着调制信号的作用而变化，此调制称为模拟调制。4、模拟调制 幅度调制 AM,DSB,SSB,VSB 角度调制 PM,FM,2.1 调制的功能及分类,一、调制的功能,1、信道传输频率特性的需要,2、把基带信号调制到较高的频率使天线容易辐射,3、便于频率分配,4、有利于实现信道多路复用，提高系统的传输有效性,5、可减少噪声和干扰的影响，提高系统的传输可靠性,二、调制的分类,1、根据调制信号的分类 模拟调制 数字调制,2、根据载波分类 连续波调制：高频载波是正弦波 脉冲波调制：载波是脉冲序列,4、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,3、根据调制器的功能分类 幅度调制 频率调制 相位调制,2.2 线性调制系统,载波：,幅度,角频率,初相位,调制信号f(t),调制后：,瞬时幅度,载波的相位偏移,A(t)随f(t)作线性变换，称线性调制或幅度调制；,(t)或(t)的导数随f(t)作线性变换，称非线性调制或角度调制；,一、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）,1、时域表达式及频谱图,时域波形图,频谱图,3、平均功率及效率,2、带宽,BDSB=2B,0,100,100,400,400,300 500,500 300,1/2,1,二、常规双边带调制系统,1、常规双边带调制（AM）信号的时域表达式及波形,调制信号f(t),其平均值为0，即f(t)=0;,调制后表达式：,A0=2,A+f(t),t,0,1,3,2,正常调幅,A0+f(t),A0=1,A0=0,满调幅,过调幅,调幅指数,2、频谱特性,4、功率分配,调制效率,载波功率,边带功率,3、带宽,BAM=2B,例：,则，经AM调制后的AM信号功率为多少？其调制效率为多少？最大调制效率可达多少？,4、应用,调幅广播（AM）常规调幅方式，收音机,波段：中波535KHz1605KHz,自由空间，地区性广播 短波3.9MHz18MHz，电离层反射，距离数千公里,三、单边带调制（SSB）,频谱图,HUSB(),上边带调制,下边带调制,四、残留边带调制（VSB）,频谱图,残留上边带,残留下边带,练习题,1.已知：调制信号f(t)=cos 0t；载波信号c(t)=cos4 0t;请画出调制信号、载波信号及AM、DSB、HSB、LSB调制时的频谱图(AM时直流电平为A0),练习题,作业,1、Page38,2.1题,2.3,1、在通信系统中，模拟线性调制是指。（A）调幅（B）调频（C）调相（D）调角2.下列有关通信系统中的调制、解调说法哪种是正确的。（A）调制、解调都在发射端 B）调制、解调都在接收端（C）调制在发射端，解调在接收端（D）调制在接收端，解调在发射端3.在模拟无线通信的系统中，下列哪种说法是正确的。（A）基带信号一定是正弦波。（B）基带信号一定是方波。（C）载波信号一定是正弦波。（D）载波信号一定是方波。,2.3 非线性调制系统,一、调频信号与调相信号,常量,相移常数,1、相位调制（PM:Phase Modulation）,2、频率调制(FM:Frequency Modulation),频偏常数（表征调频器的灵敏度）,载波频率(常数),AM,FM,各种调制时的时域波形图,时域波形图,f(t),f(t),f(t),结论：,1、FM信号是一个等幅波，它的幅度与调制信号无关；2、FM信号的频率与调制信号电压有比例关系,二、频率调制FM（p28-p33）,1、窄带调频和宽带调频的定义(P28),由调频所引起的最大瞬时相位偏移远小于30 o时，就称为窄带调频（NBFM:narrow band frequency modulation）(p28,2-30式),不满足窄带条件的调频称为宽带调频（WBFM:Wide Band frequency modulation）,(2-30),2、窄带调频的带宽（P29）,3、宽带调频的带宽(P30),卡森公式（430）,窄带调频,宽带调频,4、调频信号的功率(P31),已调信号的总功率未调载波的功率 A2/2,总功率与调制过程及调频指数无关,5、调频信号的应用,1、调频广播（WBFM）,2、超短波电台（NBFM）,2.4 模拟调制系统的抗噪声性能,一、线性调制系统的调制与解调,双边带调制,双边带信号的解调,相干解调,常规调幅调制,常规调幅信号的解调,非相干解调,包络检波,讲解内容,1、相干解调的分析模型？,2、抗噪声性能通过什么质量指标描述？其意义是什么？,3、AM、DSB、SSB抗噪声性能的比较？（用指标G、带宽、解调方式说明）,4、不同调制方式之间如何比较其抗噪声性能？,我们的问题？,单边带调制的实现采用滤波法,二、线性调制相干解调的抗噪声性能,线性调制相干解调的抗噪声性能分析模型,1、抗噪声性能分析模型（p34）,我们的目标；在给定s(t)及n(t)的情况下，1、确定各种解调器的输入及输出信噪比；2、对各种调制系统的抗噪声性能作出评价,2、信噪比（SNR:singal noise ratio）p36,信号功率,噪声功率,回顾：能量谱密度和功率谱密度,功率谱密度(周期性信号)：,能量谱密度（非周期性信号）：,噪声功率谱密度,注意；我们遇到的绝大多数噪声都是高斯白噪声。我们在分析问题时都将噪声作为高斯白噪声处理！,功率谱图,信号功率谱图,注意这里哦！表示的是功率谱密度,面积表示功率,功率谱图,0,1/4,0,|SDSB()|2,0,1/4,0,|Sam()|2,0,1/4,0,|SLSB()|2,B,0,1/4,0,|SUSB()|2,B,调制后信号功率谱,叠加噪声的调制信号（输入信号）功率谱图,功率谱图,输入信噪比,功率谱图,叠加噪声的输出信号功率谱,0,1/4,0,|SDSB()|2,0,1/4,0,|SAM()|2,0,1/4,0,|SLSB()|2,B,0,1/4,0,|SUSB()|2,B,信噪比,4、结论：SDB解调器的信噪比改善了一倍，原因是相干解调把噪声中的正交分量抑制掉了，从而使噪声功率减半的缘故SSB中信号和噪声有相同的表示形式，所以在相干解调过程中，信号和噪声的正交分量均被抑制调，故信噪比没有改善，即G=1AM在大信噪比时G1,总结,B：基带信号带宽,f(t)为单频正弦信号时2/3,例：若某一通信系统输入信号为f(t),经下列调制后求：（1）合成信号g(t)的频谱表达式，并画出其频谱图（2）写出已调波s(t)频域表达式，并画出其频谱图,解:,S(),m,-m,0,-c,c,1/2,1/4,c 2m,c-2m,c 2m,作业,1、page39,2.9题,（一）、调频信号的产生,1、直接调频法,三、非线性调制系统的抗噪声性能,（二）、调频信号的解调非相干解调,调频信号有相干解调和非相干解调两种方式相干解调窄带调频信号非相干解调窄带和宽带调频信号,fc,斜率为Kd,输入频率,输出电压,模拟调制性能比较,B：基带信号带宽,作业,总结模拟调制的知识，用图表形式画出。内容包括,本章主要内容,线性与非线性调制就是调制前后信号频谱之间是否存在线性关系。即频谱是否是线性搬移来确定。,AM、DSB调制的时域波形如何？,AM、DSB调制的频谱特性如何？,AM解调采用包络检波方法，DSB解调采用相干解调。,在输入信号功率相同的情况下，线性调制中抗噪声性能DSB与SSB同DSB优于AM调制。,线性调制系统频带利用率较高，但抗干扰能力较差；非线性调制系统频带利用率较差，但抗干扰能力较好。,
