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1、会计学1第第 模拟模拟(mn)线性调制线性调制第一页，共118页。模拟调制模拟调制(tiozh)(tiozh)的种类的种类幅度幅度(fd)(fd)调制调制(线性调制线性调制)角度角度(ji(ji od)od)调制调制(非线性调制非线性调制)AMAM常规调幅DSB-SCDSB-SC双边带调幅SSBSSB单边带调制VSBVSB残留边带调制频率调制频率调制FMFM相位调制相位调制PMPMsuppressed carrier DSB emission vestigial sideband 第1页/共117页第二页，共118页。模拟模拟模拟模拟(mn(mn)调制调制调制调制模拟(mn)调制：指用来自信源
2、的基带模拟(mn)信号去调制某个载波。我们采用的是一个确知的周期性波形-余弦波方法：乘法器 Wc为角频率称载波(zib)的三个参量。第2页/共117页第三页，共118页。线性调制器线性调制器第3页/共117页第四页，共118页。幅度调制原理幅度调制原理(yunl)(yunl)和性能和性能幅度调制原理1定义(dngy)正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。2分析 m(t)为调制(tiozh)信号第4页/共117页第五页，共118页。3 3特点特点(tdin)(tdin)（1 1）波形特点）波形特点(tdin)(tdin)：幅度随基带信号变化呈正比变化幅度随基带信号变化呈正比变化（2 2）频谱
3、特点）频谱特点(tdin)(tdin)：从基带简单的搬移到频带上从基带简单的搬移到频带上频谱的搬移是线性的，所以称为线性调制频谱的搬移是线性的，所以称为线性调制第5页/共117页第六页，共118页。3.1 常规(chnggu)调幅AMn n 调幅的过程就是在频谱上将低频调制信号搬移到高频载波分量(fn ling)两侧的过程。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。AM在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移，而且在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。第6页/共117页第七页，共118页。n n一、一、AM时域波形时域波形n n 设设A0为调
4、制信号为调制信号 的直流分的直流分量，量，为调制信号为调制信号 的交流分量。的交流分量。载波信号载波信号 为单位幅度，角频为固为单位幅度，角频为固定值定值 ，初相为，初相为 ，AM的调制过的调制过程是对程是对 与与 进行乘法运算进行乘法运算(yn sun)的结果，原理过程如图的结果，原理过程如图3-1所所示。示。第7页/共117页第八页，共118页。图3-1 AM调制(tiozh)原理第8页/共117页第九页，共118页。n nAM调幅波的数学表达式为：n n .（3-1）n n =n n为了使交流信号 实现线性地控制载波(zib)幅度，需加入直流分量构成 ，以确保 ，即：n n .(3-2)
5、第9页/共117页第十页，共118页。不过调的条件不过调的条件(tiojin)(tiojin)下，得到的已调信号是含有下，得到的已调信号是含有载波分量的双边带：载波分量的双边带：第10页/共117页第十一页，共118页。n n设交流(jioli)调制信号为 ,由式（3-1）可得已调波为：n n （3-3）第11页/共117页第十二页，共118页。n n 由式（由式（3-23-2）的限制条件，为避免产生）的限制条件，为避免产生“过调幅过调幅”而导致严重失真，定义一个重要而导致严重失真，定义一个重要参数：参数：.（3-43-4）n n 称称 为调幅指数，或调幅深度。为了充为调幅指数，或调幅深度。为
6、了充分保证不过调，一般分保证不过调，一般 不超过不超过(chogu)80%(chogu)80%。当当 的时候信号将引的时候信号将引起过载现象。起过载现象。第12页/共117页第十三页，共118页。将 代入到式（3-2）有 或 （3-6）（3-5）第13页/共117页第十四页，共118页。2 AM2 AM的频谱的频谱对公式对公式6-16-1进行傅立叶变换，得到进行傅立叶变换，得到(d(d do)SAMdo)SAM信号的频谱为：信号的频谱为：(3-7)(3-7)式中式中 为为 的频谱，即的频谱，即 ，是任意调制信号的时频变换对。是任意调制信号的时频变换对。图图3-23-2是是AMAM对应的频谱图。
7、对应的频谱图。第14页/共117页第十五页，共118页。图3-2 AM频谱图第15页/共117页第十六页，共118页。n n由图可以看出，AM已调波的频谱特征如下：n n（1）双边带，以载波(zib)角频 为中心的上边带（USB）和下边带（LSB）。均含有调制信号（交流）的信息，且在调制后将基带带宽 扩展为 。上边带USB频分量为 ；下边带（LSB）频分量为 。n n（2）载波(zib)频谱（谱线）位于 频点，是已调波式中载波(zib)贡献的频谱。第16页/共117页第十七页，共118页。n n6.1.3 6.1.3 调幅信号的功率调幅信号的功率n n调幅波的平均功率，可通过调幅波的平均功率，
8、可通过(tnggu)(tnggu)计计算算 的均方值求得，即的均方值求得，即 .（3-83-8）第17页/共117页第十八页，共118页。n n 其中第一项是载波功率，第二项是双边带功率，即：，。两项成份中，是含有调制信号(xnho)的功率，即传送的有效信息的功率，而 这一载波功率只是为了确保无过调失真，而付出的不含任何信息的功率。第18页/共117页第十九页，共118页。n n 因此就存在一个发送信号功率(gngl)利用率问题，以含有信息的双边带功率(gngl)与总平均功率(gngl)之比来表示，称为调制效率，即：n n .（3-9）第19页/共117页第二十页，共118页。n n 一般地，
9、一般地，不会超过不会超过30%30%，AMAM调制信号调制信号将载波与双边带一起发送，目的在于实现将载波与双边带一起发送，目的在于实现调幅波包络调幅波包络(bo lu)(bo lu)与调制信号与调制信号 呈线性呈线性关系。它的调制方式简单，易实现，对接关系。它的调制方式简单，易实现，对接收设备的要求较低，价格低廉，常见于广收设备的要求较低，价格低廉，常见于广播通信中。播通信中。AMAM调制信号的频谱效率低，调制信号的频谱效率低，为信号最高频率的为信号最高频率的2 2倍。常见的倍。常见的AMAM调制系调制系统中，统中，取取 ，所以调制效率，所以调制效率 只有只有不足不足10%10%左右，至多左右
10、，至多2525。第20页/共117页第二十一页，共118页。n n4 AM产生电路n n AM的产生电路按功率电平的高低分为高电平调幅电路和低电平调幅电路。低电平调幅电路是发射机功放的前级，属甲类功放。它的特点(tdin)是电路简单，输出功率小，一般用模拟乘法器产生。常用在双边带调制的低电平输出系统中，如信号发生器等。第21页/共117页第二十二页，共118页。高电平调幅电路是发射机的最后一级，属丙类功放。它的特点是输出功率大，可提高整机效率，一般以调谐功率放大器为基础(jch)。即为输出电压幅度受调制信号控制的调谐功率放大器。高电平调幅电路分为基极调幅和集电极调幅两种。第22页/共117页第
11、二十三页，共118页。n n1）.基极调幅n n 基极调幅的调制信号相当于一个缓慢变化的偏压(pin y)，它的调制电路如图3-3所示。综合电源电压为：。第23页/共117页第二十四页，共118页。图3-4 集电极调幅(dio f)电路第24页/共117页第二十五页，共118页。n n 放大器工作在过压状态(zhungti)，调整时，应使载波点选在过压区直线段的中央，最大时，调整到临界。第25页/共117页第二十六页，共118页。n n5 AM5 AM信号的解调信号的解调n n 解调指的是从调幅信号中检出调制解调指的是从调幅信号中检出调制信号的过程。信号的过程。AMAM信号的解调有两种方式，信
12、号的解调有两种方式，一种是直接用非线性器件和滤波器分离一种是直接用非线性器件和滤波器分离信号的包络，称为包络检波或信号的包络，称为包络检波或AMAM信号的信号的非相干检波；另一种是用相乘器将非相干检波；另一种是用相乘器将AMAM信信号与接收机内部的本振信号号与接收机内部的本振信号(与与AMAM信号信号的载波同频同相的载波同频同相)相乘再经低通滤波后得相乘再经低通滤波后得到到(d do)(d do)原来的基带信号，称为相干检原来的基带信号，称为相干检波或同步检波。波或同步检波。第26页/共117页第二十七页，共118页。n n1）.包络(bo lu)检波n n AM信号的包络(bo lu)解调法
13、，通常采用的解调器为一线性包络(bo lu)检波器，它的输出电压正比于输入信号的包络(bo lu)变化，AM调制系统的包络(bo lu)检波原理如图3-5所表示。第27页/共117页第二十八页，共118页。图3-5 AM包络检波第28页/共117页第二十九页，共118页。n n AM波解调电路如图6-6所示，它的优点是电路简单，容易实现，缺点是输出信号中含有一定(ydng)的干扰。图6-6 AM波解调(ji dio)电路第29页/共117页第三十页，共118页。n n2 2）.相干检波相干检波n n AM AM相干检波的原理如图相干检波的原理如图3-73-7所示，给原来所示，给原来的调制信号和
14、一个相干载波相乘，再通过低通的调制信号和一个相干载波相乘，再通过低通滤波器滤波处理，将原信号恢复。由于经过一滤波器滤波处理，将原信号恢复。由于经过一个低通滤波器后，可以得到与原来调制信号一个低通滤波器后，可以得到与原来调制信号一样的频谱。其中只有直流分量与原信号不同，样的频谱。其中只有直流分量与原信号不同，但是但是(dnsh)(dnsh)考虑到原来的调制信号中一般不含考虑到原来的调制信号中一般不含有直流分量，所以这里的差异可以不考虑。有直流分量，所以这里的差异可以不考虑。第30页/共117页第三十一页，共118页。图3-7 AM相干(xinggn)检波第31页/共117页第三十二页，共118页
15、。同步解调不仅能够解调AM波，还可以解调出没有载波的AMSC波以及后面的其它改进的幅度调制波。但是它的电路复杂，解调端产生的参考载波的频率必须与调制端完全一致，否则就无法(wf)恢复出原来的信号。为了让调制和解调端产生的载波完全一致，一般在信号中适当地保留一些载频信号，接收端可以利用其中的信息通过锁相环电路恢复出与调制端完全相同频率的载波信号。第32页/共117页第三十三页，共118页。3.2 双边(shungbin)带调幅（DSB）n n 在标准调幅时，由于在标准调幅时，由于AMAM信号在传输信息的信号在传输信息的同时，也同时传递载波，致使传输效率太低，造同时，也同时传递载波，致使传输效率太
16、低，造成功率浪费。为了成功率浪费。为了(wi le)(wi le)提高调制效率，在标准提高调制效率，在标准调幅的基础上抑制掉载波分量，使总功率全部包调幅的基础上抑制掉载波分量，使总功率全部包含在双边带中。这种调制方式称为抑制载波双边含在双边带中。这种调制方式称为抑制载波双边带调制，简称双边带调制带调制，简称双边带调制(DSB)(DSB)。第33页/共117页第三十四页，共118页。n n1 DSB信号的产生n n 抑制载波的双边(shungbin)带调幅简称为SC-DSB 或DSB，它指的是AM调幅波的载波项为0，DSB的调制原理如图3-8所示。图3-8 DSB调制(tiozh)原理第34页/
17、共117页第三十五页，共118页。n nDSB信号(xnho)的数学表达式为：.（3-10）即m(t)不含直流成分，只含交流(jioli)成分：称抑制载波的双边带（DSB-SC）第35页/共117页第三十六页，共118页。第36页/共117页第三十七页，共118页。n n 双边带调幅信号的时域表示式是标准调幅信号表示式中直流分量为零时(ln sh)的一种特例。利用平衡调制器（环路调制器）很易实现DSB。如图3-9所示的电路，采用了两对耦合线圈和4只性能相同的二极管构成平衡桥电路。当有调制信号和载波同时输入后，则输出为不含载波的DSB信号。当电路平衡度不够理想时，会产生少量“载漏”，但可以利用接
18、收DSB信号中的“载漏”来提取相干接收的本地（相干）载波。第37页/共117页第三十八页，共118页。图3-9 DSB产生(chnshng)电路第38页/共117页第三十九页，共118页。n n2 DSB信号的解调n n 抑制载波(zib)双边带调幅信号的时间波形的包络已不再与调制信号形状一致，因而不能采用包络检波来恢复调制信号。n n DSB相干解调模型如图3-10所示。图中SL(t)为本地载波(zib)，也叫相干载波(zib)，必须与发送端的载波(zib)完成同步。第39页/共117页第四十页，共118页。图3-10 DSB相干(xinggn)解调模型 第40页/共117页第四十一页，共1
19、18页。n n6.2.3 DSB信号的频域和功效n n 对公式（3-14）进行傅立叶变换，可得DSB信号的时域表示式如下。n n n n .（3-11）n n 可见双边带信号的频谱仅包含了位于(wiy)载频两侧的上、下边带，在载频处已无载波分量，这就是抑制载波的效果。DSB信号的典型波形和频谱如图3-11所示。第41页/共117页第四十二页，共118页。图3-11 DSB信号(xnho)波形和频谱第42页/共117页第四十三页，共118页。n nDSB信号的功率定义为已调信号的均方值，即n n n n （6-12）n n 显然，DSB信号的功率仅由边带功率构成(guchng)，这样其调制效率为
20、1。第43页/共117页第四十四页，共118页。n nDSB调制方式的特点如下：n n（1）DSB传输双边带调幅信号，所需的带宽是原调制信号的两倍。常规调幅和抑制载波调幅具有相同的带宽。DSB的优点(yudin)是调制效率高，缺点是占用频带宽。n n（2）幅度调制。DSB信号是过调幅AM波，故它仍是幅度调制，但此时包络已不再与 成线性关系变化，这说明它的包络不完全载有调制信号的信息，因此它不是完全的调幅波。第44页/共117页第四十五页，共118页。n n（3 3）幅度调制，频率未变。）幅度调制，频率未变。DSBDSB信号信号(xnho)(xnho)的频率仍与载波相同，没有受的频率仍与载波相同
21、，没有受到调制。到调制。n n（4 4）有反相点。）有反相点。DSBDSB信号信号(xnho)(xnho)在调在调制信号制信号(xnho)(xnho)的过零点处出现了反相的过零点处出现了反相点，调制指数大于点，调制指数大于1 1的的AMAM信号信号(xnho)(xnho)在调制信号在调制信号(xnho)(xnho)过零点处出现反相过零点处出现反相点。所以有反相点出现，是因为调制信点。所以有反相点出现，是因为调制信号号(xnho)(xnho)在过零点前后取值符号是相在过零点前后取值符号是相反的。反的。第45页/共117页第四十六页，共118页。3.3 单边带（SSB）调制(tiozh)n n 双
22、边带调制中上、下两个边带是完全对称的，它们所携带的信息相同，完全可以用一个边带来传输全部消息。这种传输方式除了节省载波功率之外，还可节省一半传输频带，即为单边带调制。SSB，即单边带调制，它指的是只传送双边带调制信号的一个边带。因此传送单边带信号的最直接(zhji)的方法是让双边带信号通过一个单边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。第46页/共117页第四十七页，共118页。图3-12 单边带调制(tiozh)原理第47页/共117页第四十八页，共118页。n n1 SSB信号的产生(chnshng)n n设单频调制信号为 ，载波为 ，则双边带信号的时间波形为n n n n （3-1
23、3）n n保留上边带的单边带调制信号为n n n n （3-14）n n 第48页/共117页第四十九页，共118页。n n 同理可得保留下边带的单边带调制信号(xnho)为n n .（3-15）n n 式(3-15)第一项与调制信号(xnho)和载波的乘积成正比，称为同相分量;而第二项乘积中则包含调制信号(xnho)与载波信号(xnho)分别相移 的结果，称为正交分量。第49页/共117页第五十页，共118页。也就是说：只需设置也就是说：只需设置(shzh)(shzh)合适的合适的 h(t)h(t)经过(jnggu)滤波后的信号频谱为 第50页/共117页第五十一页，共118页。单边带信号的
24、产生方法通常有滤波法和相移法。单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。1 1）.滤波法滤波法 用滤波法实现单边带调制的原理图如图用滤波法实现单边带调制的原理图如图3-123-12所示，所示，图中的图中的 为单边带滤波器。产生为单边带滤波器。产生SSBSSB信号最直观方信号最直观方法的是，将法的是，将 设计设计(shj)(shj)成具有理想高通特性成具有理想高通特性 或理想低通特性或理想低通特性 的单边带滤波器，从而只让的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时带信号时 即为即为 ，产生下边带信号，产生下边带信号
25、 时即为时即为 。第51页/共117页第五十二页，共118页。图3-12 单边带调制(tiozh)原理第52页/共117页第五十三页，共118页。n n 对于(duy)保留上边带的单边带调制来说，则取 为高通滤波器（HPF），它的频域函数为：n n n n （3-16）n n 对于(duy)保留下边带的单边带调制来说，则取 为带通滤波器，它的频域函数为：n n n n （3-17）第53页/共117页第五十四页，共118页。n n单边带信号的频谱为n n （3-18）n n用滤波法形成SSB信号，原理框图简洁、直观，但由于一般调制信号都具有丰富的低频成分，经调制后得到的DSB信号的上、下边带之
26、间的间隔很窄，这就要求单边带滤波器在fc附近具有陡峭的截止特性，才能有效地抑制无用的一个边带。这就使滤波器的设计和制作(zhzu)十分困难，有时甚至难以实现。第54页/共117页第五十五页，共118页。n n2 2）.相移法相移法n n SSB SSB信号的时域表示信号的时域表示(bi(bi osh)osh)式的推式的推导比较困难，一般需借助希尔伯特变换导比较困难，一般需借助希尔伯特变换来表述。希尔伯特变换指的是对输入信来表述。希尔伯特变换指的是对输入信号所有频率的号所有频率的90o90o相移。根据希尔伯特相移。根据希尔伯特变换的定义和性质推导出变换的定义和性质推导出SSBSSB信号的上信号的
27、上边带时域函数为边带时域函数为第55页/共117页第五十六页，共118页。（3-19）第56页/共117页第五十七页，共118页。n n同理可得下边带信号(xnho)的时域表达式为n n .（3-20）第57页/共117页第五十八页，共118页。n n 由式(3-19)、式(3-20)可得到单边带调制相移法的一般模型，如图3-13所示。图中 为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对 中的任意频率分量均相移 。图中上一行(yxng)乘法器输出为同相分量，下一行(yxng)乘法器的输出为正交分量。第58页/共117页第五十九页，共118页。图3-13 单边带调制(tiozh)的相移法第59
28、页/共117页第六十页，共118页。n n 由图3-13可知，两路相乘(xin chn)结果相减时得到的为上边带信号，相加时则得到的是下边带信号。当调制信号为确知的周期性信号时，由于它可以分解成许多频率分量之和，因而只要相移I是一个宽带的相移网络，对每个频率分量都能相移 ，则图中所示的相移法同样适用，只需将输入调制信号更改为 即可。第60页/共117页第六十一页，共118页。n n2 SSB信号(xnho)的解调n n 单边带信号(xnho)的解调也不能采用包络检波。与双边带抑制载波信号(xnho)相比，单边带信号(xnho)的包络更不能反映调制信号(xnho)的波形。通单边带信号(xnho)
29、采用相干解调，如图3-14所示。第61页/共117页第六十二页，共118页。图3-14 单边带调制(tiozh)的相干解调第62页/共117页第六十三页，共118页。n n单边带信号单边带信号(xnho)(xnho)的时域表达式为的时域表达式为n n (3-21)(3-21)n n乘上同频同相载波后得乘上同频同相载波后得n n n n (3-22)(3-22)第63页/共117页第六十四页，共118页。n n经低通滤波后的解调输出为n n n n (6-23)n n因而可得到(d do)无失真的调制信号。第64页/共117页第六十五页，共118页。3.4 残留边带调制(tiozh)(VSB)n
30、 n 由于对多数基带调制信号(xnho)的DSB频谱，很难准确保留一个单边带来实现SSB传输。在实际应用中，往往利用残留边带VSB调制方式。作用：克服DSB频带宽、SSB实现困难。第65页/共117页第六十六页，共118页。n n1 VSB信号的产生信号的产生n n 残留残留(cnli)边带调制是介于边带调制是介于单边带调制与抑制载波双边带调单边带调制与抑制载波双边带调制之间的一种调制方式，基本思制之间的一种调制方式，基本思想是为最大限度保留一个边带，想是为最大限度保留一个边带，但由于实际滤波器的过渡响应，但由于实际滤波器的过渡响应，只好或多或少地残留只好或多或少地残留(cnli)另一另一个边
31、带。对于具有低频即直流分个边带。对于具有低频即直流分量的调制信号，用滤波法实现单量的调制信号，用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带是无边带调制时所需要的过渡带是无限陡的理想滤波器，在残留限陡的理想滤波器，在残留(cnli)边带调制中已不再需要，边带调制中已不再需要，这就避免了实现上的困难。其代这就避免了实现上的困难。其代价是传输频带增宽了一些。用滤价是传输频带增宽了一些。用滤波法实现残留波法实现残留(cnli)边带调制的边带调制的原理如图原理如图3-15所示。图中所示。图中 为为残留残留(cnli)边带滤波器。边带滤波器。第66页/共117页第六十七页，共118页。图3-15 残留边带调制的
32、滤波(lb)法形成第67页/共117页第六十八页，共118页。n n由滤波法可知，残留边带信号由滤波法可知，残留边带信号(xnho)(xnho)的频谱为的频谱为n n n n (3-24)(3-24)n n其时域表达式为其时域表达式为n n n n (3-25)(3-25)n n残留部分下边带时滤波器的传递函数如图残留部分下边带时滤波器的传递函数如图3-163-16（a a）所）所示，残留上边带时滤波器的传递函数如图示，残留上边带时滤波器的传递函数如图3-163-16（b b）所示。）所示。第68页/共117页第六十九页，共118页。（a）下边带传递函数 （b）上边带传递函数3-16 传递函数
33、第69页/共117页第七十页，共118页。n n2 残留边带信号的解调残留边带信号的解调(ji dio)n n残留边带的解调残留边带的解调(ji dio)可以采用图可以采用图3-17所示的相干解调所示的相干解调(ji dio)。图3-17 残留边带调制(tiozh)的相干解调第70页/共117页第七十一页，共118页。n n由频域卷积定理可知(k zh)n n n n n n (3-26)第71页/共117页第七十二页，共118页。n n将式(3-24)代入式(3-26)，得n n (3-27)(3-27)第72页/共117页第七十三页，共118页。n n若选择合适的低通滤波器的截止频率，滤除
34、上式中的若选择合适的低通滤波器的截止频率，滤除上式中的第二个方括号项，则有第二个方括号项，则有n n (3-28)(3-28)n n由上式可知，为了保证相干由上式可知，为了保证相干(xinggn)(xinggn)解调的输出无解调的输出无失真地重现调制信号失真地重现调制信号 ，必须满足，必须满足n n (3-29)(3-29)n n式中，是常数。因为当式中，是常数。因为当 ，有，有 ，所以只需在，所以只需在 内得到满足，即要求内得到满足，即要求n n (3-30)(3-30)第73页/共117页第七十四页，共118页。n n 残留边带滤波器的截止(jizh)特性具有很大的选择自由度。若滤波器的截
35、止(jizh)特性非常陡峭，那么，所得到的残留边带信号便接近单边带信号，滤波器将难以制作;如果滤波器截止(jizh)特性变差，则残留部分自然就增多，残留边带信号所占据的带宽也越宽，甚至越来越逼近双边带信号。第74页/共117页第七十五页，共118页。线性调制的一般线性调制的一般(ybn)模型模型设设hI(t)=h(t)coswct hI(t)=h(t)coswct 同向滤波器同向滤波器 ；hQ(t)=h(t)sinwct hQ(t)=h(t)sinwct 正交滤波器；正交滤波器；则：则：s(t)=sI(t)coswct+sQ(t)sinwct s(t)=sI(t)coswct+sQ(t)sin
36、wct sI(t)sI(t)称同向分量称同向分量(fn ling)(fn ling)幅度；幅度；sQ(t)sQ(t)称正交分量称正交分量(fn ling)(fn ling)幅度；幅度；分别是分别是m(t)m(t)经经HI(W)HI(W)和和HQ(W)HQ(W)后的产物。后的产物。H(W)S(W)=0.5H(W)M(W-wc)+M(W+wc)第75页/共117页第七十六页，共118页。练习练习(linx)某调制系统如图某调制系统如图a a，已知，已知mm（t t）的频谱如图）的频谱如图b b。设设w2w2w1w1，w1w1wHwH，且理想，且理想LPFLPF的截止频率为的截止频率为w1w1，试求
37、输出，试求输出(shch)(shch)信号信号s s（t t），并且说明），并且说明s s（t t）为）为何种已调信号。何种已调信号。第76页/共117页第七十七页，共118页。3.5 3.5 线性调制系统线性调制系统(xtng)(xtng)的抗的抗噪声性能噪声性能分析分析(fnx)前的假设前的假设噪声主要是起伏噪声噪声主要是起伏噪声起伏噪声可视为高斯白噪声起伏噪声可视为高斯白噪声加性噪声只对信号接收产生影响加性噪声只对信号接收产生影响 所以，调制系统的抗噪声性能用解调器的抗噪声能力来衡量所以，调制系统的抗噪声性能用解调器的抗噪声能力来衡量 说明：说明：Sm(t)为已调信号，为已调信号，m(t
38、)为调制为调制(tiozh)信号信号经带通后，白噪声变成了带通型噪声经带通后，白噪声变成了带通型噪声 第77页/共117页第七十八页，共118页。输入噪声输入噪声(zoshng)模型分析模型分析ni为高斯为高斯(o s)白噪声白噪声的平均功率相同，等于的平均功率相同，等于Ni，输入噪声功率，输入噪声功率引入参数：调制制度引入参数：调制制度(zhd)增益增益 第78页/共117页第七十九页，共118页。1DSB系统系统(xtng)设设Sm(t)=m(t)cosct（1）解解 调调 器器 的的 输输 入入(shr)第79页/共117页第八十页，共118页。（2 2）解调器输出）解调器输出(shch
39、)(shch)根据同步解调根据同步解调(ji dio)(ji dio)原理：原理：第80页/共117页第八十一页，共118页。DSB的系统的系统(xtng)性能性能第81页/共117页第八十二页，共118页。SSB的系统的系统(xtng)性能性能注意：注意：SSB的带宽只有的带宽只有(zhyu)DSB的一半的一半 噪声噪声(zoshng)(zoshng)：信号：信号：以以上边带为例上边带为例 第82页/共117页第八十三页，共118页。注：注：SSB和和DSB的性能的性能(xngnng)对比对比:、DSB、SSBAM 第87页/共117页第八十八页，共118页。例例1假设某信道具有均匀的双边噪
40、声功率谱密度Pn(f)=0.510-3W/Hz，在该信道中传输DSB-SC信号，并设调制(tiozh)信号m(t)频带限制在5kHz，C=100kHz，已调信号10kW。若接受机输入信号加至解调器之前，先要滤除带外噪声。求：1、滤波器的理性传输特性H(w)2、输入信噪比3、输出信噪比4、输出的噪声功率谱密度1、滤波器特性（1）带宽B=2fm=10kHz（2）中心(zhngxn)频率fc=100kHz所以，2、输入信噪比Si=10kWNi=2B Pn(f)=10WSi/Ni=10003、输出信噪比：因为GDSB=2所以，So/No=2 Si/Ni=20004、输出功率(gngl)谱密度由DSB的
41、噪声功率(gngl)关系No=Ni/4=2fm Pno双(f)=2.5W所以，Pno双(f)=0.25 10-3W/Hz(|f|5Hz)第88页/共117页第八十九页，共118页。例例2线性调制系统要求输出(shch)信噪比为20dB，输出(shch)噪声功率为10-9 W，发射机输出(shch)端到解调器的输入传输损耗为100dB，求：1、DSB-SC的发射机功率 2、SSB-SC的发射机功率解：假设(jish)发射功率为ST，损耗K=ST/Si=100dB=1010已知，So/No=20dB=100，No=10-9W1、DSB-SCG=2Si/Ni=(So/No)/2=50Ni=4No S
42、i=50Ni=200No=210-7W ST=KSi=2103W2、SSB-SCG=1 Si/Ni=So/No=100Ni=4No Si=100Ni=400No=4 10-7W ST=KSi=4103W说明说明(shumng)相同信噪比相同信噪比下下DSB的发射功率小于的发射功率小于SSB第89页/共117页第九十页，共118页。3.63.6线性调制小节线性调制小节(xioji)(xioji)复复习习（1 1）调幅）调幅(dio f)AM(dio f)AM 设设m(t)m(t)带有直流分量：带有直流分量：m(t)=m0+m(t)=m(t)=m0+m(t)=直流直流+交流交流 在在m0|m(t)
43、|m0|m(t)|即不过调的条件下，得到的已调信号是即不过调的条件下，得到的已调信号是含有载波分量的双边带含有载波分量的双边带 第90页/共117页第九十一页，共118页。（2）双边带）双边带DSB若若m(t)不含直流成分：即为抑制不含直流成分：即为抑制(yzh)载波的双边带（载波的双边带（DSB-SC）第91页/共117页第九十二页，共118页。（3 3）单边带）单边带SSBSSB原因：原因：DSBDSB的上下边带含有相同的上下边带含有相同(xin tn)(xin tn)的频谱信息的频谱信息SSBSSB的产生的产生设置合适的设置合适的h(t)h(t)经过滤波(lb)后的信号频谱为 第92页/
44、共117页第九十三页，共118页。SSB信号的形成信号的形成(xngchng)方法方法方法方法1：滤波法：滤波法 先产生双边带信号，然后滤除任意一个边带。实际先产生双边带信号，然后滤除任意一个边带。实际采用多级调制滤波的办法实现（随着载频提高）。采用多级调制滤波的办法实现（随着载频提高）。因为理想因为理想(lxing)滤波器很难实现，实际滤波器从通滤波器很难实现，实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带，设为带到阻带总有一个过渡带，设为f（一般允许为最低（一般允许为最低频率的频率的2倍）。倍）。设设a为为f/fc，称过渡带相对于载频的归一化值。若，称过渡带相对于载频的归一化值。若a越小，则越难实现
45、其滤波器特性。越小，则越难实现其滤波器特性。多级调制滤波法举例：多级调制滤波法举例：P34：例：例3-2.BPF1f1m(t)BPF2f2Sm(t)第93页/共117页第九十四页，共118页。SSB信号(xnho)的形成方法方法(fngf)2：相移形成法第94页/共117页第九十五页，共118页。SSB信号的形成信号的形成(xngchng)方法方法第95页/共117页第九十六页，共118页。SSB信号信号(xnho)的形成方法：维的形成方法：维弗法弗法方法(fngf)三：维弗法与相移法不同，只需将载波移相-90第96页/共117页第九十七页，共118页。（4 4）残留边带）残留边带VSBVSB
46、作用：作用：克服克服DSBDSB频带宽、频带宽、SSBSSB实现困难实现困难VSBVSB的滤波器特性的滤波器特性(txng)(txng)分析分析从解调角度来分析实现所需的滤波器特性从解调角度来分析实现所需的滤波器特性(txng)(txng)第97页/共117页第九十八页，共118页。VSB VSB 解调器分析解调器分析(fnx)(fnx)根据同步解调(ji dio)原理：第98页/共117页第九十九页，共118页。结论结论(jiln)第99页/共117页第一百页，共118页。第100页/共117页第一百零一页，共118页。复用复用(f yn)的概念的概念复用？复用？1.1.定义：定义：若干信息
47、在同一若干信息在同一(tngy)(tngy)信道中传送。信道中传送。2.2.基本方式：基本方式：频分复用频分复用(FDM)(FDM)按频率分割信号按频率分割信号时分复用时分复用(TDM)(TDM)按时间分割信号按时间分割信号 第101页/共117页第一百零二页，共118页。FDM原理原理(yunl)1定义：定义：按频率分割按频率分割(fng)信号。信号。2特点：特点：信道的可用频带被分成若干互不交叠的频段，每路一个频信道的可用频带被分成若干互不交叠的频段，每路一个频段。段。3原理框图：原理框图：信号是不严格的限带信号，所以(suy)要首先使用低通 第102页/共117页第一百零三页，共118页
48、。接受接受(jishu)端框图端框图4主要问题：主要问题：信号间的相互干扰信号间的相互干扰串扰串扰1)原因：原因：系统非线性使已调信号频谱展宽系统非线性使已调信号频谱展宽2)措施：措施：对调制非线性可由对调制非线性可由BPF部分消除，但信道非线性无法消除部分消除，但信道非线性无法消除3)要求要求(yoqi)：对系统线性要求对系统线性要求(yoqi)高，选择载波频率很重要，各路应保高，选择载波频率很重要，各路应保留一定的保护间隔留一定的保护间隔5应用应用大量用在电话、调频广播、电视和空间遥测。大量用在电话、调频广播、电视和空间遥测。第103页/共117页第一百零四页，共118页。例例多路载波多路
49、载波(zib)电话电话每话路限制每话路限制(xinzh)在在300-3400Hz，考虑保护带宽取，考虑保护带宽取4kHz标准带宽标准带宽多路载波多路载波(zib)电话分群级电话分群级分群等级分群等级容量（路数）容量（路数）带宽（带宽（kHz）基本频带（基本频带（kHz）基群基群124860-108超群超群60=512240312-552基本主群基本主群300=5601200812-204基本超主群基本超主群900=330036008516-1238812M系统系统2700=390010.8M60M系统系统10800=1290043.2M第104页/共117页第一百零五页，共118页。10810
50、410064第105页/共117页第一百零六页，共118页。复合调制复合调制(tiozh)(tiozh)和多级调制和多级调制(tiozh)(tiozh)的概念的概念 1复合调制：复合调制：对同一对同一(tngy)载波进行两种或两种以上的调制载波进行两种或两种以上的调制例：调频调幅波例：调频调幅波2多级调制：多级调制：对同一对同一(tngy)基带信号进行两次或多次调制基带信号进行两次或多次调制第106页/共117页第一百零七页，共118页。作业作业(zuy)布置布置第107页/共117页第一百零八页，共118页。使用使用(shyng)Matlab/Simulink来仿真来仿真AM-1第108页/