信号与系统课程讲义5-3_精品文档PPT文档格式.ppt

1、频谱搬移（搬移到载频作用：频谱搬移（搬移到载频0附近）附近）5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 005.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复模拟信号样信号恢复模拟信号 乘积解调乘积解调（同步解调同步解调）：由已调信号：由已调信号f（t）恢复原始信号恢复原始信号g（t）的过程的过程 相乘相乘低通低通 本地载波信号本地载波信号同步同步-接收端本地载波信号与发送端的载波信号同频同相接收端本地载波信号与发送端的载波信号同频同相5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调

2、、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复模拟信号样信号恢复模拟信号 恢复条件：恢复条件：b）低通低通滤波器幅度波器幅度为2 缺点：在接收端需要本地载波信号，接收机成本高缺点：在接收端需要本地载波信号，接收机成本高a）低通滤波器低通滤波器5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复模拟信号样信号恢复模拟信号 3常常规振幅振幅调制（制（AM）条件：条件：调制：解调时整流除去负值，不影响消息解调时整流除去负值，不影响消息信号，保留正部分然后低通滤波信号，保留正部分然后低通滤波相加相乘比较：接收端省去本地载波，在发射信号中加入一定强度比较：接收端省去本地载波，在发射信

3、号中加入一定强度 的载波信号的载波信号Acos0t5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 缺点：缺点：发射机需要足射机需要足够附加功率，成本高；附加功率，成本高；合算，大批接收机共用一台合算，大批接收机共用一台发射机射机 优点：不需要本地载波优点：不需要本地载波 解调：解调：包络检波器（二极管、电阻、电容包络检波器（二极管、电阻、电容）整流器与低通滤波器结合整流器与低通滤波器结合4 4其它调制方式其它调制方式 单边带调制单边带调制SSB 调频调频FM 调相调相PM5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、

4、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复模拟信号样信号恢复模拟信号 二、带通滤波系统的应用二、带通滤波系统的应用1.调幅信号作用于带通系统调幅信号作用于带通系统稳态稳态为完成调幅信号的传输，往往遇到调幅信号作用于为完成调幅信号的传输，往往遇到调幅信号作用于带通滤波器而求响应的问题带通滤波器而求响应的问题分析的出发点：系统的正弦稳态响应分析的出发点：系统的正弦稳态响应5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复模拟信号样信号恢复模拟信号 解：解：

5、例例1调制信号调制信号 载波信号载波信号求三个余弦信号的稳求三个余弦信号的稳态响应，然后叠加态响应，然后叠加研究的频率范围在研究的频率范围在=100 附近，附近，取近似条件取近似条件+1002载频点相移为载频点相移为0两个边频分量两个边频分量45相移相移5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 调幅波调幅波包络相对强度减小包络相对强度减小，而且，而且包络产生时延，包络产生时延，群时延的概念群时延的概念 包络失真：包络失真：通带内通带内|H（j）|非常数，相移特性非直线，可能引起包络的失非常数，相移特性非直线，可能引起

6、包络的失真。本例中调制信号为真。本例中调制信号为单一频率，未涉及包络失真问题单一频率，未涉及包络失真问题。如。如果调制信号有多个频率分量，为保证传输波形不失真，要求果调制信号有多个频率分量，为保证传输波形不失真，要求为为理想带通滤波器理想带通滤波器只关心包络波形是否失真，并不关心载波相位如只关心包络波形是否失真，并不关心载波相位如何变化，因为载波本身未传递信息何变化，因为载波本身未传递信息5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复模拟

7、信号样信号恢复模拟信号 2窗函数的窗函数的应用用研究信号在某一研究信号在某一时间间隔内的特性（隔内的特性（时间窗）窗）研究信号在某一研究信号在某一频率率间隔内的特性（隔内的特性（频率窗）率窗）窗函数的概念：时间窗、频率窗窗函数的概念：时间窗、频率窗研究信号时域、频域局部特性，利用窗函数对信号开窗研究信号时域、频域局部特性，利用窗函数对信号开窗例例2求：求：（3 3）描述系描述系统功能功能（4 4）频率窗函数例子频率窗函数例子 通通过某某线性性时不不变系系统产生的生的输出信号出信号为若信号若信号利用频域窗函数概念说明理想低通滤波器截断信号频谱产生吉布利用频域窗函数概念说明理想低通滤波器截断信号频

8、谱产生吉布斯现象；更多的是带通滤波器对信号频谱开窗，希望窗口可调斯现象；更多的是带通滤波器对信号频谱开窗，希望窗口可调（1 1）此系统的系统函数此系统的系统函数（2 2）5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 解：（2）（1）利用频域卷积定理利用频域卷积定理尺度特性尺度特性（3）理想理想带通通滤波器，波器，相相频特性中特性中 t0=0（4）窗口宽度窗口宽度开窗位置开窗位置5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 结论：结论：性能可调整的频

9、率窗函数，改变性能可调整的频率窗函数，改变a可调整开窗位置和可调整开窗位置和 窗口宽度窗口宽度 自动调整尺度和位置的功能可适应检测不同频段谱成自动调整尺度和位置的功能可适应检测不同频段谱成 分特征的需要，便于研究信号的局部特性分特征的需要，便于研究信号的局部特性低频段检测：低频段检测：a大，移向低频，带宽窄，时间长大，移向低频，带宽窄，时间长高频段检测：高频段检测：a小，移向高频，带宽宽，时间短小，移向高频，带宽宽，时间短5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 应用对象：图像信号边缘检测轮廓的提取、应用对象：图像信

10、号边缘检测轮廓的提取、地震信号识别、脑电、心电特征检测等地震信号识别、脑电、心电特征检测等 w 函数将信号的时域分析与频域分析结合函数将信号的时域分析与频域分析结合 起来，可获得更全面、完整的观察加分析起来，可获得更全面、完整的观察加分析 频率窗函数或之间窗函数概念得到了广泛频率窗函数或之间窗函数概念得到了广泛 应用。例如小波变换、短时傅里叶变换、应用。例如小波变换、短时傅里叶变换、多频率分析等多频率分析等5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 相乘相乘1.从冲激抽从冲激抽样信号恢复信号恢复连续时间信号信号 抽抽样

11、三、从抽样信号恢复连续时间信号三、从抽样信号恢复连续时间信号5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 恢复恢复低通滤波器低通滤波器5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 条件：则若若 且且 ，5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 恰为各冲激响应过零点，落在抽样时刻上恰为各冲激响应过零点，落在抽样时刻上归纳：归纳：波形合成方面理解：连续信号波形合成方面理解：连

12、续信号f（t）展开成展开成Sa函数的函数的 无穷级数；在抽样信号无穷级数；在抽样信号fs（t）的每个抽样点上画出的每个抽样点上画出幅幅 值为值为f（nTs）的的Sa函数波形，合成的信号即为函数波形，合成的信号即为f（t）响应方面理解：根据线性系统叠加性，当响应方面理解：根据线性系统叠加性，当fs（t）通通过过 理想低通滤波器时，抽样序列的每个冲激信号产理想低通滤波器时，抽样序列的每个冲激信号产 生一个响应，将所有响应叠加可得出生一个响应，将所有响应叠加可得出f（t），达到由，达到由 fs（t）恢复恢复f（t）的目的的目的5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽

13、样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 刚好满足采样定理时，刚好满足采样定理时，零点（即零点（即Sac（t-nTs）的零点）恰好落在抽的零点）恰好落在抽样样时刻时刻nTs上上，各冲激响应互相不产生，各冲激响应互相不产生“串扰串扰”抽样序列的各个冲激响应抽样序列的各个冲激响应不产生串扰边界条件不产生串扰边界条件P295，图，图5-225.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 ：不满足抽样定理，：不满足抽样定理，fs（t）频谱出现混叠。频谱出现混叠。时时域域理理解解为为：Sa函函数数各各波波形形在在时时间间轴轴上上

14、相相隔隔较较远远，无论如何选择无论如何选择c都不可能从叠加后波形恢都不可能从叠加后波形恢复复 f（t）混叠的时域理解混叠的时域理解5.3 调制与解调、带通滤波系统的应用抽调制与解调、带通滤波系统的应用抽 样信号恢复连续时间信号样信号恢复连续时间信号 滤波器带宽选择滤波器带宽选择2零零阶抽抽样保持保持 原因：原因：函数无法函数无法实现，时宽窄、幅度大的窄、幅度大的矩形脉冲矩形脉冲也很难实现。所以在通信中常采用零阶抽样保持：也很难实现。抽样瞬间，抽样瞬间，对对 抽样，保持这一样本值到下抽样，保持这一样本值到下一个抽样瞬间为止一个抽样瞬间为止 原理：原理：零零阶抽抽样保持器保持器5.3 调制与解调、带通滤波系统的