第3章模拟信号的调制与解调.ppt

1、第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 13.1 3.1 模拟信号的线性调制原理及抗噪声性能模拟信号的线性调制原理及抗噪声性能3.2 3.2 模拟信号的非线性调制原理及抗噪声性能模拟信号的非线性调制原理及抗噪声性能3.3 3.3 模拟调制方式的性能比较模拟调制方式的性能比较第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 2引引 言言 在在通通信信系系统统中中，对对模模拟拟基基带带信信号号进进行行调调制制/解解调调传传输输的的目目的的是是为为了了让让多多个个基基带带信信号号经经过过调调制制后后在在信信

2、道道上上一一定定的的频频带带内内同同时时传传输输；并并且且采采用用调调制制方方式式传传输输还还能能增增强强信信号号的的抗抗噪噪声声能能力力。除除此此之之外外，采采用用调调制制解解调调传传输输还还可可实实现现传传输输带带宽宽与与信信噪噪比比之之间间的的互互换换。调调制制解解调调的的功功能能从从频频域域去去看看就就是是对对基基带带信信号号的的频频谱谱搬搬移或者变换。移或者变换。信源信源调制调制发滤波器发滤波器信道信道收滤波器收滤波器 解解调制调制信宿信宿n(t)n(t)(C 本章研究各种调制、解调方式的实现方法及系统可靠性和有效性。本章研究各种调制、解调方式的实现方法及系统可靠性和有效性。点点点的

3、单向频带模拟传输通信系统：点的单向频带模拟传输通信系统：第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 3PM:PM:FM:FM:AM:AM:正弦调制信号正弦调制信号正弦模拟调制的几种波形图正弦模拟调制的几种波形图1 1）正弦调制）正弦调制：载波为载波为C(t)=cosC(t)=cosc ct t的连续波形。的连续波形。（1 1）模拟调制）模拟调制:m(t):m(t)为模拟信号，为模拟信号，AMAM、DSB-SCDSB-SC、SSBSSB、VSBVSB、FMFM、PMPM（2 2）数字调制）数字调制:m(t):m(t)为数字信号，为数字信号，ASKASK、FSKFSK、PSKPS

4、K等。等。调制信号调制信号m(t)m(t)调制器调制器Sm(t)Sm(t)C(t)C(t)载波载波 调制从载波形式考虑可分为两调制从载波形式考虑可分为两种基本类型（正弦波和脉冲），但种基本类型（正弦波和脉冲），但两种基本类型又都有几种不同的调两种基本类型又都有几种不同的调制方式。制方式。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 42 2）脉冲调制）脉冲调制：载波：载波C(t)C(t)为脉冲周期信号。为脉冲周期信号。（1 1）脉冲无编码调制：用模拟信号）脉冲无编码调制：用模拟信号m(t)m(t)改变脉冲的幅度改变脉冲的幅度(PAM)(PAM)、宽度、宽度 (PDM)(PDM)

5、、相位、相位(PPM)(PPM)后所产生的已调信号。后所产生的已调信号。（2 2）脉冲编码调制）脉冲编码调制(PCM)(PCM)：用模拟信号：用模拟信号m(t)m(t)对脉冲串进行幅度调制后得对脉冲串进行幅度调制后得 到到PAMPAM，再对，再对PAMPAM的每个脉冲幅度进行量化编码，所得到的编码数的每个脉冲幅度进行量化编码，所得到的编码数 据称为据称为m(t)m(t)的的PCMPCM信号。信号。（3 3）增量调制）增量调制(M)(M)：根据对模拟信号：根据对模拟信号m(t)m(t)的采样信号与预测信号之差的采样信号与预测信号之差 进行一位编码的调制，即在进行一位编码的调制，即在MM中每一采样

6、点输出一比特编码。中每一采样点输出一比特编码。（4 4）脉冲数字调制：）脉冲数字调制：m(t)m(t)为数字信号为数字信号，常为多进制脉位调相，常为多进制脉位调相PPMPPM。3 3）复合调制）复合调制：对同一载频进行两种或更多种的调制称为复合调制。：对同一载频进行两种或更多种的调制称为复合调制。例例如如：对对同同一一个个载载波波进进行行一一次次调调频频后后再再进进行行一一次次振振幅幅调调制制，所所得得结结果为调频调幅波；在这里两次调制的调制信号可以不相同。果为调频调幅波；在这里两次调制的调制信号可以不相同。4 4）多多级级调调制制：用用同同一一调调制制信信号号实实施施两两次次或或更更多多次次

7、的的调调制制过过程程，如如AM/FMAM/FM是先用是先用m(t)m(t)进行进行AMAM调制，再用此调制，再用此AMAM信号对另一载波进行信号对另一载波进行FMFM调制。调制。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 5 我我们们把把输输出出已已调调信信号号Sc(t)Sc(t)的的频频谱谱和和调调制制信信号号X(t)X(t)的的频频谱谱之之间间呈呈线线性性搬搬移移关关系系的的调调制制方方式式称称为为线线性性调调制制。如如常常规规的的双双边边带带调调制制(AM)(AM)、抑抑制制载载波波的的双双边边带带调调制制(DSB-SC)(DSB-SC)、单单边边带带调调制制(SSB)

8、(SSB)及及残残留留边边带带调调制制(VSB)(VSB)均均属于线性调制。属于线性调制。线性调制方法：线性调制方法：用滤波法产生用滤波法产生AMAM、DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB信号的原理如下：信号的原理如下：AM:AM:A+m(t)A+m(t)0C(t):C(t):tcosc H(f)H(f)h(t)h(t)S Sm m(t)(t)DSB,VSB,SSB:m(t)DSB,VSB,SSB:m(t)S(t)0)t(m=HLffS(t)3.1 3.1 模拟信号的模拟信号的线性调制原理线性调制原理及抗噪声性能及抗噪声性能第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 6调

9、调制制器器输输入入端端信信号号的的频谱：频谱：乘法器输出信号的频谱：乘法器输出信号的频谱：调制器输出信号的频谱：调制器输出信号的频谱：傅里叶变换公式：傅里叶变换公式：第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 7采用不同的采用不同的H(f)H(f)可得到可得到AMAM、DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB信号的频谱。信号的频谱。M(f)M(f)-f -fH H -f fL L 0 f0 fL L f fH H)()(2fMfA+d dp pf ff f -f -fH H -f fL L 0 f0 fL L f fH HC(f)C(f)S(f)S(f)S(f)S(f)-f-

10、fc c0 f0 fc c-f-fH H f fc c f fc c+f+fH Hf ff f0 0-f-fc cf fc cS(f)S(f)-f-fc c0 f0 fc c-f-fH H f fc c f fc c+f+fH Hf f线性幅度调制器工作原理频域说明图线性幅度调制器工作原理频域说明图A+m(t):m(t):cos(t):第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 83.1.1.1 3.1.1.1 常规双边带调制（常规双边带调制（AMAM）原理：）原理：常规双边带调制就是标准幅度调制。常规双边带调制就是标准幅度调制。它用调制信号去控制高频载波它用调制信号去控制高

11、频载波的振幅，使已调波的振幅按照调制信号的振幅规律的振幅，使已调波的振幅按照调制信号的振幅规律线性变化线性变化。H(f)H(f)为为理想带通滤波器，滤波器带宽为理想带通滤波器，滤波器带宽为2fH。SAM(t)=A+m(t)cosct AM AM信号信号波形如下图所示，其频谱波形如下图所示，其频谱同上图的同上图的S S(f)(f)，信号带宽，信号带宽B=2fH3.1.1 3.1.1 模拟信号的线性调制方式模拟信号的线性调制方式AMAM调制信号波形图调制信号波形图A+MA+M（t t）0A+MA+M（t t）0 在这种调制方式中，在这种调制方式中，描述调制信号对已调信号描述调制信号对已调信号影响的

12、指标为调幅度影响的指标为调幅度，它，它被定义为调制信号幅度与被定义为调制信号幅度与直流分量直流分量A之比。用之比。用m表表示，为了便于解调处理，示，为了便于解调处理，一般取一般取m1。第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 9DSBDSBSCSC调制信号波形图调制信号波形图3.1.1.2 3.1.1.2 抑制载波的双边带调制（抑制载波的双边带调制（DSB-SCDSB-SC）原理：）原理：在在此此，除除调调制制信信号号本本身身无无直直流流分分量量外外，H(f)H(f)还还为为理理想想带带通通滤滤波波器器，滤滤波波器器带带宽宽为为2f2fH H。即即调调制制信信号号中中A=0

13、A=0。S SDSBDSB(t)=m(t)cos(t)=m(t)cosc ct t，DSB-SCDSB-SC信信号号波形如下图所示，波形如下图所示，频谱同频谱同S(f)S(f)，B=2fB=2fH H。3.1.1.3 3.1.1.3 单边带调制单边带调制(SSB)(SSB)原理：原理：这这里里调调制制信信号号中中A=0A=0。H(f)H(f)还还为为理理想想带带通通滤滤波波器器，但但滤滤波波器器带带宽宽则则为为f fH H-f-fL L。SSSB(t)=m(t)cos0t ，SSBSSB信信号波形的频谱与号波形的频谱与S(f)S(f)类似类似，但仅有一个边带谱，已调波带宽，但仅有一个边带谱，已

14、调波带宽BfH。tsin)t(m21tcos)t(m21cc =)第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 10f fc c+f+fL L f fo o f fc c+f+fH Hf f H(f)H(f)由由得上边带得上边带USBUSBf fc c-f-fH H f fo o f fc c-f-fL Lf f H(f)H(f)由由得下边带得下边带LSBLSB3.1.1.4 3.1.1.4 残留边带调制残留边带调制(VSB)(VSB)原理：原理：当当f fL L很小时，无法用滤波法得到很小时，无法用滤波法得到SSBSSB信号，而只能得到信号，而只能得到VSBVSB信号。信号。

15、调制信号形式与调制信号形式与DSBDSB和和SSBSSB相同，相同，H(f)H(f)带宽在一到二倍信号带宽之间。带宽在一到二倍信号带宽之间。m(t)m(t)S Sm m(t)(t)G GT T(f)(f)C(f)C(f)n(t)n(t)G GR R(f)(f)tcosc 载波同步载波同步tcosc LPFLPFVSBVSB信号信号U(t)U(t)m m0 0(t)(t)n n0 0(t)(t)非标准的非标准的VSBVSB信号信号VSBVSB系统模型框图系统模型框图第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 110fHfLPF收滤波器收滤波器LPFLPF载波同步载波同步m m0

16、 0(t)a ab btcosc c cd dAM信号相干解调器原理框图信号相干解调器原理框图3.1.2 3.1.2 模拟线性调制已调波的解调模拟线性调制已调波的解调隔直隔直3.1.2.1 AM3.1.2.1 AM已调波的解调原理：已调波的解调原理：包络检波：要求包络检波：要求A+m(t)0A+m(t)0，即，即m1,m1,像像调制波形图调制波形图(c)(c)不满足此要求。不满足此要求。相干解调：也称为载波同步解调。要求解调电路要先恢复同步载波。相干解调：也称为载波同步解调。要求解调电路要先恢复同步载波。包络检波（非相干解调）包络检波（非相干解调）载波同步实现方法：收端用锁相环或窄带带通滤波器提取相干载波。载波同步实现方法：收端用锁相环或窄带带通滤波器提取相干载波。DSB返回返回SSB返回返回第第 3 3 章章 模拟信号的调制与解调模拟信号的调制与解调 12-f-fc cf fc c0 0-f-fc cf fc c0 0-2f-2fc c2f2fc c0 00 0-f-fH Hf fH Hf ff ff ff fa ab bc cd dAMAM信号相干解调器原理频域说明图信号相干解调器