通信工程技术第3章(0981)PPT推荐.ppt

1、3第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统n调制的目的调制的目的 u提高无线通信时的天线辐射效率。提高无线通信时的天线辐射效率。u把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。信道的多路复用，提高信道利用率。u扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。可实现传输带宽与信噪比之间的互换。n调制方式调制方式 u模拟调制模拟调制u数字调制数字调制 n常见的模拟调制常见的模拟调制u幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带幅度调制：调幅、双边带、单边带和残

2、留边带u角度调制：频率调制、相位调制角度调制：频率调制、相位调制 4第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统l3.2幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理n一般原理一般原理u表示式：表示式：设：正弦型载波为设：正弦型载波为式中，式中，A 载波幅度；载波幅度；c 载波角频率；载波角频率；0 载波初始相位（以后假定载波初始相位（以后假定 0 0）。）。则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成可表示成 式中，式中，m（t）基带调制信号。基带调制信号。5第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统u频谱频谱设调制信号设调制信号m（t）的频谱为的

3、频谱为M（），则已调信号的频谱为，则已调信号的频谱为u由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化；在频谱结构上，它的频带信号的规律而正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移（精确到常精确到常数因子数因子）。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为常又称为线性调制线性调制。u但应注意，这里的但应注意，这里的“线性线性”并不意味着已调信号与调并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过制信

4、号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。程都是一种非线性的变换过程。6第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统n3.2.1调幅（调幅（AM）u时域表示式时域表示式式中式中 m（t）调制信号，均值为调制信号，均值为0；A0 常数，表示叠加的直流分量。常数，表示叠加的直流分量。u频谱：若频谱：若m（t）为确知信号，则为确知信号，则AM信号的频谱为信号的频谱为 若若m（t）为随机信号，则已调信号的频域表示式必须用为随机信号，则已调信号的频域表示式必须用功率谱描述。功率谱描述。u调制器模型调制器模型7第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统u波形图波形图p由波形可以看出，当满足条

5、件：由波形可以看出，当满足条件：|m（t）|A0 时，其包络与调制信号波形相同，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因此用包络检波法很容易恢复出原 始调制信号。始调制信号。p否则，出现否则，出现“过调幅过调幅”现象。这时用现象。这时用包络检波将发生失真。但是，可以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。采用其他的解调方法，如同步检波。8第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统u频谱图频谱图p由频谱可以看出，由频谱可以看出，AM信号的频谱由信号的频谱由载频分量载频分量上边带上边带下边带下边带三部分组成。三部分组成。p上边带的频谱结构与原调制上边带的频谱结

6、构与原调制信号的频谱结构相同，下边信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。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9第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统uAM信号的特性信号的特性p带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信号带宽号带宽 fH 的两倍：的两倍：p功率：功率：当当m（t）为确知信号时，为确知信号时，若若则则式中式中Pc=A02/2 载波功率，载波功率，边带功率。边带功率。10第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统p调制效率调制效率 由上述可见，由上述可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带信号的总功率包括载波功

7、率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，载波分功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，载波分量并不携带信息。有用功率（用于传输有用信息的边带量并不携带信息。有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例称为调制效率：功率）占信号总功率的比例称为调制效率：当当m（t）=Am cos mt时，时，代入上式，得到代入上式，得到当当|m（t）|max=A0时（时（100调制），调制效率最高，这时调制），调制效率最高，这时 max 1/311第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统n3.2.2 双边带调制（双边带调制（DSB）u时域表示式：无直流分量时域表示式：无直流分量A0u频谱：无

8、载频分量频谱：无载频分量 u曲线：曲线：12第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统u调制效率：调制效率：100u优点：节省了载波功率优点：节省了载波功率u缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。缺点：n3.2.3 单边带调制（单边带调制（SSB）u原理：原理：p双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频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谱M（）的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。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。式称为单边带调制。p产生产生

9、SSB信号的方法有两种：滤波法和相移法。信号的方法有两种：13第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统u滤波法及滤波法及SSB信号的频域表示信号的频域表示p滤波法的原理方框图滤波法的原理方框图 用边带滤波器，滤除不要的边带用边带滤波器，滤除不要的边带:图中，图中，H（）为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高通特性：想高通特性：则可滤除下边带。若具有如下理想低通特性：则可滤除上边带。14第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统pSSB信号的频谱信号的频谱p上边带频谱图上边带频谱图:15第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统p滤波法的技术难点滤波法的技术难点滤波

10、特性很难做到具有陡峭的截止特性滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性例如，若经过滤波后的话音信号的最低频率为例如，若经过滤波后的话音信号的最低频率为300Hz，则上下边带之间的频率间隔为则上下边带之间的频率间隔为600Hz，即允许过渡带为，即允许过渡带为600Hz。在。在600Hz过渡带和不太高的载频情况下，滤波过渡带和不太高的载频情况下，滤波器不难实现；但当载频较高时，采用一级调制直接滤波器不难实现；但当载频较高时，采用一级调制直接滤波的方法已不可能实现单边带调制。的方法已不可能实现单边带调制。可以采用多级（一般采用两级）可以采用多级（一般采用两级）DSB调制及边带滤波的调制及边带滤波的方法，即

11、先在较低的载频上进行方法，即先在较低的载频上进行DSB调制，目的是增大调制，目的是增大过渡带的归一化值，以利于滤波器的制作。再在要求的过渡带的归一化值，以利于滤波器的制作。再在要求的载频上进行第二次调制。载频上进行第二次调制。当调制信号中含有直流及低频分量时滤波法就不适用了。16第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统u相移法和相移法和SSB信号的时域表示信号的时域表示pSSB信号的时域表示式信号的时域表示式设单频调制信号为设单频调制信号为 载波为载波为则则DSB信号的时域表示式为信号的时域表示式为若保留上边带，则有若保留上边带，则有若保留下边带，则有若保留下边带，则有两式仅正负号不同17第第3章

12、章 模拟调制系统模拟调制系统将上两式合并：将上两式合并：式中，式中，“”表示上边带信号，表示上边带信号，“+”表示下边带信号。表示下边带信号。希尔伯特变换希尔伯特变换：上式中：上式中Am sin mt可以看作是可以看作是Am cos mt 相移相移/2的结果。把这一相移过程称为希尔伯特变换，记为的结果。把这一相移过程称为希尔伯特变换，记为“”，则有，则有这样，上式可以改写为这样，上式可以改写为18第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统把上式推广到一般情况，则得到把上式推广到一般情况，则得到 式中，式中，若若M（）是是m（t）的傅里叶变换，则的傅里叶变换，则式中式中上式中的上式中的-jsgn 可以

13、看作是希可以看作是希尔尔伯特伯特滤波器波器传递函数，即函数，即19第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统p移相法移相法SSB调制器方框图调制器方框图优点：不需要滤波器具有陡峭的截止特性。优点：宽带相移网络难用硬件实现。20第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统uSSB信号的解调信号的解调 SSB信号的解调和信号的解调和DSB一样，不能采用简单的一样，不能采用简单的包络检波，因为包络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，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。采用相干解调。uSSB信号的性能信号的性能SS

14、B信号的实现比信号的实现比AM、DSB要复杂，但要复杂，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且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。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。21第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统n3.2.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制u原理：残留边带调制是介于原理：残留边带调制是介于SSB与与DSB之间的一种折中方之间的一种折中方式，它既克服了式，它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了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，不像信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像SSB那那样完全抑制样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残留留小部分，如下图所示：小部分，如下图所示：22第第3章章 模拟调制系统模拟调制系统u调制方法：用滤波法实现残留边带调制的原理框图与滤调制方法：用滤波法实现残留边带调制的原理框图与滤波法波法SBB调制器相同。调制器相同。不过，这时图