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1、会计学1模拟模拟(mn)调制调制WXH第一页，共75页。调制简介调制简介定义定义 目的目的 分类分类线性调制（幅度调制）原理线性调制（幅度调制）原理 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能 非线性调制（角度非线性调制（角度(jiod)(jiod)调制）原理调制）原理 各种模拟调制系统的性能比较各种模拟调制系统的性能比较 频分复用（频分复用（FDMFDM）本章(bn zhn)内容:第第5 5章章 模拟模拟(mn)(mn)调制调制 第1页/共75页第二页，共75页。调调 制制 简简 介介n 调制(tiozh)定义何谓(hwi)调制？第2页/共75页第三页，共75页。进行频谱搬移，匹配信道
2、特性，减小天线(tinxin)尺寸；实现多路复用，提高信道利用率；改善系统性能（有效性、可靠性）；实现频率分配 n 调制(tiozh)目的为什么要进行(jnxng)调制？第3页/共75页第四页，共75页。调制调制(tiozh)信号信号 载载 波波 已调信号已调信号 运载工具 多种形式 同义词认识一下 调制过程 所涉及(shj)的 三种信号n 调制(tiozh)分类第4页/共75页第五页，共75页。-可从不同(b tn)角度分类：都有哪些(nxi)调制方式？第5页/共75页第六页，共75页。本章研究(ynji)的模拟调制方式：是以正弦(zhngxin)信号 作为载波的 第6页/共75页第七页，共
3、75页。n n 一般一般(ybn)(ybn)模型模型5.1 幅度调制幅度调制(tiozh)（线性调制（线性调制(tiozh)）的原理）的原理边带边带(bin(bin di)di)滤波器滤波器第7页/共75页第八页，共75页。5.1.1 常规常规(chnggu)调幅（调幅（AM）nAM表达式表达式nAM调制器调制器条件(tiojin)：边带(bin di)项载波项第8页/共75页第九页，共75页。nAM波形(b xn)和频谱 西安电子科技大学 通信(tng xn)工程学院 第9页/共75页第十页，共75页。nAM信号(xnho)的特点l 时，AM波的包络正比于调制信号m(t)，l 故可采用包络检
4、波。lAM的频谱由载频分量、上边带和下边带组成(z chn)。lAM传输带宽是调制信号带宽的两倍：l lAM的优势在于接收机简单，广泛用于中短调幅广播。第10页/共75页第十一页，共75页。n nAMAM信号信号(xnho)(xnho)功率：功率：nAM信号(xnho)的缺点边带边带(bin di)功率功率载波功率载波功率AM功率利用率低！l调制效率（功率利用率）：第11页/共75页第十二页，共75页。-不含有(hn yu)用信息，却“浪费”大部分的发射功率。m1 过调幅载波边带当然第12页/共75页第十三页，共75页。第13页/共75页第十四页，共75页。第14页/共75页第十五页，共75页
5、。条件(tiojin)：如何(rh)提高调制效率？抑制(yzh)载波！QQA A第15页/共75页第十六页，共75页。5.1.2 双边双边(shungbin)带调制（带调制（DSB-SC）条件(tiojin)：nDSB表达式表达式nDSB调制调制器器double-sideband suppressed carrier第16页/共75页第十七页，共75页。nDSB波形(b xn)和频谱第17页/共75页第十八页，共75页。nDSB信号(xnho)的特点l包络不再与m(t)成正比；当m(t)改变符号时载波相位反转，故不能采用包络检波，需相干(xinggn)解调。l无载频分量，只有 上、下 边带。l
6、带宽与AM的相同：l调制效率100，即功率利用率高。l主要用作SSB、VSB的技术基础，调频立体声中的差信号调制等。能否只传输能否只传输(chun sh)(chun sh)一个边带一个边带？QQA A 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 第18页/共75页第十九页，共75页。5.1.3 单边带调制单边带调制(tiozh)（SSB）nSSBSSB信号信号(xnho)(xnho)的产生的产生（1 1）滤波）滤波(lb)(lb)法法 技术难点之一技术难点之一第19页/共75页第二十页，共75页。边带边带(bin di)(bin di)滤波特性
7、滤波特性 HSSB(HSSB()第20页/共75页第二十一页，共75页。（2 2）相移法 USB+-第21页/共75页第二十二页，共75页。传递函数传递函数：是是 m(t)m(t)的希尔伯特变换的希尔伯特变换(binhun)(binhun)含义含义(hny)(hny)：幅度不变，：幅度不变，相移相移/2 /2 Hh()对 m(t)的所有(suyu)频率分量精确相移/2 技术难点之二技术难点之二下边带下边带上边带上边带 要求要求：第22页/共75页第二十三页，共75页。nSSB信号(xnho)的特点 课件制作课件制作(zhzu)(zhzu)：曹丽娜：曹丽娜 西安电子科技大学 通信(tng xn)
8、工程学院 第23页/共75页第二十四页，共75页。5.1.4 残留边带调制残留边带调制(tiozh)（VSB）介于介于(ji y)SSB与与DSB之间的折中方案。之间的折中方案。第24页/共75页第二十五页，共75页。nVSBVSB信号信号(xnho)(xnho)的产的产生生应该(ynggi)具有怎样的滤波特性？nVSBVSB信号信号(xnho)(xnho)的解的解调调应该具有怎样的滤波特性？第25页/共75页第二十六页，共75页。相乘(xin chn)：LPF解调(ji dio)输出：第26页/共75页第二十七页，共75页。若要无失真若要无失真(sh zhn)恢复恢复 m(t)，VSB滤波器
9、的传输函滤波器的传输函数必须满足：数必须满足：含义含义(hny)(hny)：第27页/共75页第二十八页，共75页。n残留边带滤波器的几何(j h)解释：第28页/共75页第二十九页，共75页。nVSB信号(xnho)的特点l 仅比仅比SSBSSB所需带宽有很小的增加，却换来了电路的简单。所需带宽有很小的增加，却换来了电路的简单。l 应用：商业电视广播应用：商业电视广播(din sh un b)(din sh un b)中的电视信号传输等。中的电视信号传输等。第29页/共75页第三十页，共75页。n n滤波滤波(lb)(lb)法法5.1.5 线性调制（幅度线性调制（幅度(fd)调制）的一调制）
10、的一般模型般模型n相移法相移法第30页/共75页第三十一页，共75页。解调(ji dio)的任务!第31页/共75页第三十二页，共75页。5.1.6 相干相干(xinggn)解调解调 与与 包络检波包络检波n相干相干(xingg(xinggn)n)解调解调 第32页/共75页第三十三页，共75页。n包络检波包络检波 第33页/共75页第三十四页，共75页。第34页/共75页第三十五页，共75页。n分析模分析模型型5.2 线性调制系统线性调制系统(xtng)的抗噪声的抗噪声性能性能高斯高斯(o(o s)s)白噪声白噪声已调信已调信号号(xnho(xnho)BPF5.2.1 模型与指标第35页/共
11、75页第三十六页，共75页。窄带高斯窄带高斯(o s)(o s)噪噪声声输出输出(shch)(shch)噪声噪声输出输出(shch)(shch)信号信号高斯白噪声高斯白噪声已调信号已调信号BPF解调器解调器相干解相干解调调包络检包络检波波第36页/共75页第三十七页，共75页。n分析模型分析模型解调解调器器n性能指标性能指标制度制度(zhd)(zhd)增益：增益：输出输出(shch)(shch)信噪比：信噪比：BPF第37页/共75页第三十八页，共75页。5.2.2 DSB-相干相干(xinggn)解调系统的抗噪解调系统的抗噪声性能声性能相干(xinggn)解调器Si So No Ni DSB
12、第38页/共75页第三十九页，共75页。B=2fH 第39页/共75页第四十页，共75页。原因原因(yunyn)(yunyn)正交分量正交分量(fn ling)(fn ling)第40页/共75页第四十一页，共75页。5.2.2 DSB-相干解调系统的抗噪声相干解调系统的抗噪声(zoshng)性能性能相干(xinggn)解调器Si So No Ni 5.2.3 SSB 第41页/共75页第四十二页，共75页。B=2fH B=fH SSBDSB第42页/共75页第四十三页，共75页。相干解调相干解调(ji dio)(ji dio)抑制正交分量（无论信号抑制正交分量（无论信号还是噪声）还是噪声）原
13、因原因(yunyn)(yunyn)正交分量正交分量(fn ling)(fn ling)第43页/共75页第四十四页，共75页。能否说：能否说：DSB系统的抗噪声系统的抗噪声(zoshng)性能性能 优于优于 SSB 系统呢？系统呢？在相同在相同(xin tn)的的Si，n0，fH条件下：条件下：B=2fH B=fH DSB和和SSB的抗噪声性能的抗噪声性能(xngnng)相同。相同。QQA A第44页/共75页第四十五页，共75页。合成(hchng)包络5.2.4 AM 包络检波系统的抗噪声包络检波系统的抗噪声(zoshng)性性能能第45页/共75页第四十六页，共75页。（1）大信噪比时隔掉
14、检波检波(jinb)(jinb)输出：输出：第46页/共75页第四十七页，共75页。讨论(toln)：l由于由于|m(t)|max A0，所以，所以GAM 1，即，即l100%调制，且调制，且 m(t)为单频正弦为单频正弦(zhngxin)时：时：l相干解调的相干解调的GAM 如同上式，但不受信噪比条件的限制。如同上式，但不受信噪比条件的限制。第47页/共75页第四十八页，共75页。（2）小信噪比时 可见(kjin)：第48页/共75页第四十九页，共75页。u大大信噪比时信噪比时：u小信噪比时：门限小信噪比时：门限(mnxin)(mnxin)效应效应AM-包络检波系统包络检波系统(xtng)的
15、抗噪声性的抗噪声性能：能：归纳归纳(gun)(gun)第49页/共75页第五十页，共75页。5.3 非线性调制（角度非线性调制（角度(jiod)调制）调制）原理原理n概述概述(i(i sh)sh)第50页/共75页第五十一页，共75页。5.3.1 角度角度(jiod)调制的基本概念调制的基本概念 n1 角调信号(xnho)一般表达式载波载波(zib)(zib)的恒定振幅的恒定振幅 ct+(t)已已调信号的瞬时相位调信号的瞬时相位 相对于相对于 ct的的瞬时相位偏移瞬时相位偏移 c+d(t)/dt 已已调信号的瞬时调信号的瞬时角频率角频率 相对于相对于 c的的瞬时角频偏瞬时角频偏第51页/共75
16、页第五十二页，共75页。Kf=rad/(sV)Kp=rad/VPM：FM：角调信号(xnho)：第52页/共75页第五十三页，共75页。n2 PM与 FM的关系(gun x)若预先(yxin)不知m(t)形式，能否判断已调信号是PM还是FM信号?第53页/共75页第五十四页，共75页。若最大瞬时(shn sh)相位偏移满足：5.3.3 宽带宽带(kun di)调频调频 第54页/共75页第五十五页，共75页。最大相位最大相位(xingwi)(xingwi)偏移偏移n1 单音调频(dio pn)FM 调频(dio pn)指数指数最大角频偏 单音调频信号单音调频信号：，则 设第55页/共75页第五
17、十六页，共75页。n2 FM信号(xnho)的频谱与带宽第一类第一类 n 阶贝塞尔函数阶贝塞尔函数(hnsh)是调频指数是调频指数 mf 的函的函数数(hnsh)傅里叶变换傅里叶变换(binhun)级数展开级数展开第56页/共75页第五十七页，共75页。讨论讨论(toln)(toln)窄带(zhi di)调频(NBFM)宽带(kun di)调频(WBFM)FM频谱和传输带宽：第57页/共75页第五十八页，共75页。对于多音(du yn)或任意带限调制信号时的FM信号：FM广播的最大频偏f=75kHz，最高调制频率(pnl)fm=15kHz，故调频指数mf 5，FM信号的频带宽度为：推广推广(t
18、ugung)(tugung)：调制信号的最高频率例如例如：第58页/共75页第五十九页，共75页。n3 FM信号(xnho)的功率分配载波(zib)功率=1第59页/共75页第六十页，共75页。n4 FM的特点(tdin)优势 应用第60页/共75页第六十一页，共75页。5.3.4 调频调频(dio pn)信号的产生与解调信号的产生与解调n1 调频信号(xnho)的产生 1)1)直接直接(zhji)(zhji)法法原理原理：调制电压控制振荡器的频率：优点优点：电路简单、可获得较大的频偏；缺点缺点：频率稳定度不高，可采用PLL调频器进行改进。第61页/共75页第六十二页，共75页。2)2)间接间
19、接(jin ji)(jin ji)法法原理原理(yunl)(yunl)：积分：积分 调相调相(NBFM)(NBFM)n n次倍频次倍频 WBFM WBFM优点优点(yudin)(yudin)：频率稳定度好；：频率稳定度好；缺点：需要多次倍频和混频，因此电路较复杂。缺点：需要多次倍频和混频，因此电路较复杂。第62页/共75页第六十三页，共75页。n2 调频信号(xnho)的解调 1)1)非相干非相干(xinggn)(xinggn)解调解调2)2)相干相干(xinggn)(xinggn)解调解调适用：适用：NBFMNBFM和WBFMWBFM思路思路：完成频率电压的转换，即：鉴频器鉴频器一种振幅鉴频
20、器仅适用仅适用NBFMNBFM第63页/共75页第六十四页，共75页。微分微分(wi fn)器：把幅度恒定的调频波器：把幅度恒定的调频波 调调幅调频波幅调频波：包络包络(bo lu)(bo lu)检波器：检出包络检波器：检出包络(bo lu)(bo lu)并滤去直流，并滤去直流，原理原理(yunl(yunl)：幅/频都随m(t)变化经经LPF即即得解调输出得解调输出：第64页/共75页第六十五页，共75页。5.4 调频调频(dio pn)系统的抗噪声系统的抗噪声性能性能模型和方法与线性调制系统(xtng)相似。解-鉴频器：单音调制(tiozh)时n n大信噪比时大信噪比时：n n小信噪比时小信
21、噪比时：门限效应门限效应mf 第65页/共75页第六十六页，共75页。所有系统所有系统(xtng)(xtng)在在“同等条件同等条件”下进行比较：下进行比较：解调器输入信号功率为解调器输入信号功率为 Si Si 信道噪声均值为信道噪声均值为0 0，单边功率谱密，单边功率谱密度为度为 n0 n0 基带信号带宽为基带信号带宽为 fm fm 其中其中AMAM的调幅度为的调幅度为 100%100%，正弦，正弦型调制信号型调制信号5.5 各种模拟各种模拟(mn)调制系统的调制系统的比较比较第66页/共75页第六十七页，共75页。调制方式调制方式信号带宽信号带宽输出信噪比输出信噪比制度增益制度增益设备设备
22、AMDSBSSB VSBFM21简单简单(jindn)中等中等(zhngdng)中等中等(zhngdng)复杂复杂复杂复杂第67页/共75页第六十八页，共75页。n n性能性能(xngnng)(xngnng)比较：比较：1）抗噪声性能：FM最好，DSB/SSB、VSB次之，AM最差；2）频谱利用率：SSB最高，VSB较高，DSB/AM次之，FM最差；3）功率(gngl)利用率：FM最高，DSB/SSB、VSB次之，AM最差；4）设备复杂度：AM最简，DSB/FM次之，VSB较复杂，SSB最复杂。第68页/共75页第六十九页，共75页。n n特点特点(tdin)(tdin)与应用与应用 1）AM
23、：优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能：优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。主要用在中波和短波调幅广播。力差。主要用在中波和短波调幅广播。2）DSB：优点是功率利用率高，带宽与：优点是功率利用率高，带宽与AM相同。主要用于调频相同。主要用于调频立体声中的差信号调制，彩色立体声中的差信号调制，彩色TV中的色差信号调制。中的色差信号调制。3）SSB：优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力：优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有，而带宽只有AM的一半；缺的一半；缺点是收发设备都复杂。常用于频
24、分多路复用系统中。点是收发设备都复杂。常用于频分多路复用系统中。4）VSB：抗噪声性能和频带利用率与：抗噪声性能和频带利用率与SSB相当。在电视广播等相当。在电视广播等系统中得到了广泛应用。系统中得到了广泛应用。5）FM：抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信(tng xn)系统中。缺点是频带利用率低，存在门限效应。系统中。缺点是频带利用率低，存在门限效应。第69页/共75页第七十页，共75页。5.6 频分复用频分复用(f yn)(FDM)l复用：在一条信道中同时传输多路信号l目的：充分利用信道的频带或时间资源(zyun)l分类：FDM、TDM、S
25、DM、CDMl频分：按频率划分信道的复用方式l方法：调制 合成 传输 分路 解调l原理：图示l 第70页/共75页第七十一页，共75页。n nFDMFDM系统系统(xtng)(xtng)原理框图：原理框图：第71页/共75页第七十二页，共75页。n n典型典型(dinxn(dinxng)g)例子例子-多路载波电话系统多路载波电话系统(xtng)(xtng)（目前，（目前，TDMTDM替代）替代）层次结构层次结构：基群频谱结构基群频谱结构(jigu)(jigu)示示意图：意图：12 路 一个基群 5 个基群 一个超群（60路电话）10个超群 一个主群（600路电话）多个主群 一个巨群（每路4kHz）第72页/共75页第七十三页，共75页。配套辅导(fdo)教材：曹丽娜 樊昌信 编著(binzh)国防工业(u fn n y)出版社 整理知识 归纳结论梳理关系 引导主线剖析难点 解惑疑点强化重点 点击考点 第73页/共75页第七十四页，共75页。谢谢(xi xie)！第74页/共75页第七十五页，共75页。