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1、模模拟调制的介制的介绍现在学习的是第1页，共35页22022/10/14第三章第三章模拟调制系统模拟调制系统v概述概述v线性调制线性调制振幅调制振幅调制(AM)双边带双边带(DSB)调制调制单边带单边带(SSB)调制调制残留边带残留边带(VSB)调制调制v非线性调制非线性调制基本原理基本原理已调信号频谱和带宽已调信号频谱和带宽角度调制信号的接收角度调制信号的接收现在学习的是第2页，共35页32022/10/14概述概述v调制：调制：v源：信源发出，由原始消息直接变化成的电信号；源：信源发出，由原始消息直接变化成的电信号；v频谱：从零开始较宽的范围，低频能量大，甚至含直流分量；频谱：从零开始较宽
2、的范围，低频能量大，甚至含直流分量；v特点：不适于信道直接传输；特点：不适于信道直接传输；v基带信号：基带信号：v目的：使原始电信号适合信道传输；目的：使原始电信号适合信道传输；v方式：按基带信号的变化规律改变载波参数；方式：按基带信号的变化规律改变载波参数；v作用：作用：频率搬移，适于信道传输和复用；频率搬移，适于信道传输和复用；提高抗干扰能力，提高系统可靠性和有效性；提高抗干扰能力，提高系统可靠性和有效性；v模拟调制：模拟调制：用调制信号连续变化的模拟量对连续正用调制信号连续变化的模拟量对连续正/余弦波调制。余弦波调制。v调制信号：调制信号：m(t)模拟信号；模拟信号；v载波：载波：c(t
3、)=Acos(0t+0)正弦波；正弦波；v已调信号已调信号s(t)：携带调制信号的信号；：携带调制信号的信号；现在学习的是第3页，共35页42022/10/14概述概述线性调制：线性调制：AM、DSB、SSB、VSB 频谱结构不变，频谱结构不变，只是频谱沿着频率轴平移；只是频谱沿着频率轴平移；已调信号幅度随调制信号成比例变化；已调信号幅度随调制信号成比例变化；已调信号：已调信号：线性调制线性调制角度调制角度调制/非线性调制非线性调制角度调制：角度调制：PM、FM 相位或频率变化；增加新的频率成分，带宽增加；相位或频率变化；增加新的频率成分，带宽增加；幅度为常数；幅度为常数；现在学习的是第4页，
4、共35页52022/10/14第三章第三章模拟调制系统模拟调制系统v概述概述v线性调制线性调制振幅调制振幅调制(AM)双边带双边带(DSB)调制调制单边带单边带(SSB)调制调制残留边带残留边带(VSB)调制调制v非线性调制非线性调制基本原理基本原理已调信号频谱和带宽已调信号频谱和带宽角度调制信号的接收角度调制信号的接收现在学习的是第5页，共35页62022/10/14线性调制线性调制一般模型一般模型调制信号调制信号已调信号已调信号M(f)f0(a)输入信号频谱密度输入信号频谱密度S(f)f0f-f00(b)输出信号频谱密度输出信号频谱密度m(t)和和H(f)的不同产生的不同产生不同形式的调幅
5、波。不同形式的调幅波。现在学习的是第6页，共35页72022/10/14线性调制线性调制振幅调制振幅调制(AM)调制信号：调制信号：载波：载波：已调波：已调波：载波分量上下带边分量vAM已调波的频谱：已调波的频谱：现在学习的是第7页，共35页82022/10/14C(f)f0-f0f BAMS(f)BAM-f0f0fc(t)A-As(t)t101+m(t)tM(f)fmf-fmB0讨论：讨论：带宽：带宽：BAM=2B0=2fm频谱：频谱：左右搬移左右搬移f0，关于关于f0 对称；对称；含载频分量；含载频分量；频谱：频谱：上上/下两个边带；下两个边带；f0处两个冲激；处两个冲激；调制不失真条件：
6、调制不失真条件：|m(t)|0;线性调制线性调制振幅调制振幅调制(AM)：AM频谱频谱现在学习的是第8页，共35页92022/10/14线性调制线性调制振幅调制振幅调制(AM)：解调解调v包络检波：包络检波：AMAM已调信号外包络与调已调信号外包络与调制信号相同；制信号相同；v要求：不发生过幅调制，要求：不发生过幅调制，|m(t)|0，载波分量足够大；，载波分量足够大；v特点：电路简单，检波效率高；特点：电路简单，检波效率高；检波后信噪比下降；检波后信噪比下降；v应用：民用调幅波解调方式；应用：民用调幅波解调方式；v相干解调：相干解调：无条件实现；无条件实现；已调信号已调信号解调信号解调信号现
7、在学习的是第9页，共35页102022/10/14线性调制线性调制振幅调制振幅调制(AM)：AM功率分布功率分布直流功率交流功率AM信号能量：信号能量：直流分量占很大一部分；直流分量占很大一部分；不携带信息：不携带信息：故：直流故：直流/载波分量可以去除掉；载波分量可以去除掉；降低传输功率，节省能量；降低传输功率，节省能量；不影响信息传输；不影响信息传输；抑制载波抑制载波抑制载波抑制载波双边带调双边带调双边带调双边带调制制制制DSBDSB现在学习的是第10页，共35页112022/10/14线性调制线性调制双边带调制双边带调制(DSB)：调制调制v 调制信号无直流分量：调制信号无直流分量：m(
8、t)v 载波：载波：v 已调信号：已调信号：v 已调信号频谱密度：已调信号频谱密度：v DSB已调信号频谱：已调信号频谱：v没有载波分量，仅含上下边带；没有载波分量，仅含上下边带；v上下边带关于上下边带关于f0对称分布，携带信息相同；对称分布，携带信息相同；v|f|f0,下边带；下边带；|f|f0，上边带；，上边带；BDSB=2B0=2fm(a)调制信号频谱密度调制信号频谱密度M(f)f0B0(b)已调信号频谱密度已调信号频谱密度f00-f0fS(f)下边带下边带上边带上边带上边带上边带BDSB现在学习的是第11页，共35页122022/10/14线性调制线性调制双边带调制双边带调制(DSB)
9、：解调解调相干解调：同步本地载波相干解调：同步本地载波v数学模型：数学模型：v解调：解调：已调信号已调信号解调信号解调信号本地载波：同频、同相本地载波：同频、同相完全同完全同完全同完全同步步步步v本地载波频本地载波频差对解调的差对解调的影响：影响：现在学习的是第12页，共35页132022/10/14线性调制线性调制单边带调制单边带调制(SSB)：调制调制HL(f)特性特性(c)低通滤波器特性和信号频谱低通滤波器特性和信号频谱S(f)-f0f0f下边带下边带上边带上边带S(f)上边带上边带下边带下边带(a)滤波前信号频谱滤波前信号频谱-f00ff0-f0上边带上边带(b)高通滤波器特性和信号频
10、谱高通滤波器特性和信号频谱f00fHH(f)特性特性HH(f)特性特性S(f)上边带上边带滤波器要求：边缘陡峭；滤波器要求：边缘陡峭；m(t)要求：低频分量少；要求：低频分量少；上下边带分开；上下边带分开；vDSB分析：分析：上下边带携带有相同信息，上下边带携带有相同信息，滤除其中一个边带不影响信号；滤除其中一个边带不影响信号；还可减小发射功率还可减小发射功率;利用上边带利用上边带高通，高通，UPF利用下边带利用下边带低通，低通，LPF现在学习的是第13页，共35页142022/10/14线性调制线性调制单边带调制单边带调制(SSB)：解调解调v相干解调相干解调已调信号已调信号低通滤波低通滤波
11、本地载波本地载波基带信号基带信号(a)载波频谱载波频谱f00-f0fC(f)S(f)(b)上边带信号频谱上边带信号频谱上边带上边带上边带上边带f00-f0f2f0-2f0(c)载波和上边带信号频谱的卷积结果载波和上边带信号频谱的卷积结果f00-f0f2f0-2f0M(f)HL(f)SSBSSB优点：优点：优点：优点：节省带宽；节省能量节省带宽；节省能量节省带宽；节省能量节省带宽；节省能量现在学习的是第14页，共35页152022/10/14线性调制线性调制残留边带残留边带(VSB)：调制调制0ffm-fmM(f)0f0-f0fSDSB(f)0f0-f0fSSSB(f)0f0-f0fSVSB(f
12、)BDSBBSSB调制信号调制信号已调信号已调信号VSB滤波器要求：滤波器要求：互补对称性互补对称性BVSB现在学习的是第15页，共35页162022/10/14线性调制线性调制残留边带残留边带(VSB)：解调解调调制信号调制信号已调信号已调信号低通滤波低通滤波本地载波本地载波低通滤波后的信号频谱：低通滤波后的信号频谱：现在学习的是第16页，共35页172022/10/14线性调制线性调制残留边带残留边带(VSB)：解调解调低通滤波后的信号频谱：低通滤波后的信号频谱：VSB信号无失真解信号无失真解调的条件：调的条件：H(f+f0)0f-2f0fm-(f0+fm)0f0-f0f0+fmfH(f)
13、0f-2f02f0fm-fmH(f+f0)+H(f f0)0f2f0H(f-f0)-fm H(f)对于对于f0具有互具有互补对称性。补对称性。现在学习的是第17页，共35页182022/10/14第三章第三章模拟调制系统模拟调制系统v概述概述v线性调制线性调制振幅调制振幅调制(AM)双边带双边带(DSB)调制调制单边带单边带(SSB)调制调制残留边带残留边带(VSB)调制调制v非线性调制非线性调制基本原理基本原理已调信号频谱和带宽已调信号频谱和带宽角度调制信号的接收角度调制信号的接收现在学习的是第18页，共35页192022/10/14非线性调制非线性调制基本原理基本原理v角度调制：角度调制：
14、调制信号调制载波频率和相位；调制信号调制载波频率和相位；信息附加在载波相位上；信息附加在载波相位上；已调信号频谱变化，与调制信号频率成已调信号频谱变化，与调制信号频率成非线性关系非线性关系；调制信号：调制信号：m(t)=Amcos mt载波：载波：c(t)=Acos 0t已调信号：已调信号：现在学习的是第19页，共35页202022/10/14非线性调制非线性调制调相调相PM波波vPM波：已调正弦波波：已调正弦波瞬时相位瞬时相位与调制信号与调制信号m(t)成线性关系。成线性关系。kP调制常数，代表调相器灵敏度调制常数，代表调相器灵敏度现在学习的是第20页，共35页212022/10/14非线性
15、调制非线性调制调频调频FM波波vFM波：已调正弦波波：已调正弦波瞬时角频率瞬时角频率与调制信号与调制信号m(t)成线性关系。成线性关系。kf调制常数，代表调频器灵敏度调制常数，代表调频器灵敏度现在学习的是第21页，共35页222022/10/14非线性调制非线性调制PM与与FM比较比较令：令：m1(t)=m(t)dt 做调制信号，调相：做调制信号，调相：间接调频间接调频令：令：m2(t)=dm(t)/dt 做调制信号，调频：做调制信号，调频：间接调相间接调相现在学习的是第22页，共35页232022/10/14非线性调制非线性调制PM与与FM比较比较例：如图已调信号波形和角频率，其中，瞬时角频
16、率随时间线性变化例：如图已调信号波形和角频率，其中，瞬时角频率随时间线性变化,试确定调制信试确定调制信号的形式。号的形式。分析：分析：v若已调信号为若已调信号为FM波：波：v若已调信号为若已调信号为PM波：波：同一角度调制结果，可采用不同调制方式（同一角度调制结果，可采用不同调制方式（FM/PMFM/PM）实现。）实现。只是，选用的调制信号不同。只是，选用的调制信号不同。现在学习的是第23页，共35页242022/10/14非线性调制非线性调制频谱与带宽频谱与带宽(FM)调制信号：调制信号：m(t)=Amcos mt调制调制调制调制指数指数指数指数最大相偏最大相偏最大相偏最大相偏频率频率频率频
17、率偏移偏移偏移偏移 最大相位偏移最大相位偏移现在学习的是第24页，共35页252022/10/14非线性调制非线性调制频谱与带宽频谱与带宽(FM)第一类第一类 n 阶贝塞尔函数阶贝塞尔函数v 0 载频载频v 0+n m 边频，成对边频，成对v带宽：带宽：B2(mf+1)fm现在学习的是第25页，共35页262022/10/14非线性调制非线性调制频谱与带宽频谱与带宽(FM)kHzkHzkHzkHzkHzkHzkHzkHz 边频成对；边频成对；当调制信号含有很多当调制信号含有很多频率分量时：频率分量时：当调制指数当调制指数mf1 时，称为时，称为窄带调频窄带调频。大部分功率集中在有限带宽内；大部
18、分功率集中在有限带宽内；若忽略掉振幅小于未调载波振若忽略掉振幅小于未调载波振幅幅1%的边频分量，则：的边频分量，则：现在学习的是第26页，共35页272022/10/14非线性调制非线性调制频谱与带宽频谱与带宽(FM)窄带调频窄带调频现在学习的是第27页，共35页282022/10/14非线性调制非线性调制频谱与带宽频谱与带宽(PM)调制调制调制调制指数指数指数指数最大相偏最大相偏最大相偏最大相偏频率偏移频率偏移频率偏移频率偏移 最大相位最大相位偏移偏移现在学习的是第28页，共35页292022/10/14非线性调制非线性调制接收接收v角调信号特点角调信号特点振幅恒定，不含信息；振幅恒定，不含
19、信息；噪声对信号角度影响小；噪声对信号角度影响小；v解调方法：解调方法：限幅器限幅器+鉴频器；鉴频器；限幅器限幅器+鉴相器；鉴相器；角度调制：抗干扰能力强！角度调制：抗干扰能力强！角度调制：抗干扰能力强！角度调制：抗干扰能力强！现在学习的是第29页，共35页302022/10/14例：例：某调频波某调频波 ，求：，求：（1）已调信号平均功率；）已调信号平均功率；（2）调制指数；）调制指数；（3）最大频偏；）最大频偏；（4）调频信号宽度。）调频信号宽度。解解：非线性调制非线性调制举例举例现在学习的是第30页，共35页312022/10/14本章作业本章作业P70v3.1，3.2v3.6，3.7，
20、3.8现在学习的是第31页，共35页322022/10/14Thank you all for your attention!Any Question and Suggestion are welcome!Email:Cellphone:18669893093现在学习的是第32页，共35页332022/10/14调幅系数调幅系数包络包络包络包络v已调信号的包络与调制已调信号的包络与调制 信号成比例变化信号成比例变化.vm(t)与时间轴不相交；与时间轴不相交；过调制过调制过调制过调制AM过调制过调制调制信号：调制信号：现在学习的是第33页，共35页342022/10/14FM与与PM的关系的关系举例举例若若m(t)作直线变化，则已调信号就是作直线变化，则已调信号就是频率调制频率调制信号；信号；若若m(t)是随是随 t 2变化，则已调信号就是变化，则已调信号就是相位调制相位调制信号。信号。FM：PM：现在学习的是第34页，共35页352022/10/14第一类贝塞尔函数第一类贝塞尔函数x第一类第一类Bessel函数曲线函数曲线现在学习的是第35页，共35页