通信原理-ch优秀PPT.ppt

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1、 第第3 3章章 模拟调制系统模拟调制系统1内内 容容 3.1 调制概述调制概述 3.2 线性调制线性调制 3.3 线性调制系统抗噪声性能线性调制系统抗噪声性能 3.4 非线性调制原理及抗噪声性能非线性调制原理及抗噪声性能 3.5 模拟调制系统的性能比较模拟调制系统的性能比较 3.6 频分复用与多级调制频分复用与多级调制3 信信信信 源源源源 调调调调 制制制制 器器器器 信信信信 道道道道 解解解解 调调调调 器器器器 噪噪噪噪声声声声源源源源 发送端发送端 接接接接收收收收端端端端 信信信信 宿宿宿宿 3.1 调制概述调制概述问题：问题：什么是调制？为什么要对信号进行调制？噪声源噪声源信信

2、 源源信信道道编编码码信信源源编编码码调调 制制 器器信信 道道解解 调调 器器信信 宿宿信信道道译译码码信信源源译译码码4一、调制的概念一、调制的概念调制调制调制调制:在发送端把具有较低频率重量在发送端把具有较低频率重量在发送端把具有较低频率重量在发送端把具有较低频率重量（频谱分布在零频旁边）的低通基（频谱分布在零频旁边）的低通基（频谱分布在零频旁边）的低通基（频谱分布在零频旁边）的低通基带信号搬移到信道通带（处在较高带信号搬移到信道通带（处在较高带信号搬移到信道通带（处在较高带信号搬移到信道通带（处在较高频段）内的过程频段）内的过程频段）内的过程频段）内的过程解调解调解调解调:在接收端把已

3、搬到给定信道通带在接收端把已搬到给定信道通带在接收端把已搬到给定信道通带在接收端把已搬到给定信道通带内的频谱还原为基带信号频谱的过内的频谱还原为基带信号频谱的过内的频谱还原为基带信号频谱的过内的频谱还原为基带信号频谱的过程程程程 5二、调制的功能二、调制的功能适合信道传输 实现有效辐射 实现频率安排 实现多路复用 提高系统抗噪声性能 6三、调制的分类三、调制的分类调制器调制器已调信号已调信号s(t)调制信号调制信号m(t)1、依据、依据m(t)的不同分类：模拟调制和数字调制的不同分类：模拟调制和数字调制 2、依据、依据c(t)的不同分类：连续波调制和脉冲波调制的不同分类：连续波调制和脉冲波调制

4、 3、依据所调载波参数不同分类：幅度调制、频率调、依据所调载波参数不同分类：幅度调制、频率调制和相位调制制和相位调制 4、根据调制器、根据调制器 的不同分类：的不同分类：线性调制和非线性调制和非线性调制线性调制 调制器调制器模型模型73.2 线性调制线性调制内容：内容：线性调制的一般原理常规双边带调幅AM抑制载波双边带调幅DSB-SC单边带调幅SSB残留边带调幅VSB讲解思路：讲解思路：调制和解调原理频域分析性能分析8一、线性调制的一般原理一、线性调制的一般原理一般模型：一般模型：m(t)coscos cth(t)sm(t)s(t)线性的9二、常规双边带调幅二、常规双边带调幅AM1AM信号时域

5、表达式刚好域波形图信号时域表达式刚好域波形图 2AM信号频域表达式及频域波形图信号频域表达式及频域波形图时域波形图频域波形图11二、常规双边带调幅二、常规双边带调幅AM3AM信号平均功率信号平均功率4AM信号调制效率信号调制效率比较低 时，如果时，如果m(t)为常数，则为常数，则 如果如果m(t)为正弦波时，为正弦波时，14二、常规双边带调幅二、常规双边带调幅AM5AM信号的解调信号的解调相干解调法相干解调法LPFBPF15二、常规双边带调幅二、常规双边带调幅AM非非相干解调法相干解调法包络检波法包络检波法 LPFBPFLED16AM小结小结优点：结构简洁，实现简洁。优点：结构简洁，实现简洁。

6、缺点：缺点：功率效率特别低功率效率特别低频谱效率也不高，为信号最高频率的频谱效率也不高，为信号最高频率的2倍倍应用：中短波段应用：中短波段AM广播。广播。17三、抑制载波双边带调制（三、抑制载波双边带调制（DSB-SC）BPF1DSB信号时域表达式刚好域波形图信号时域表达式刚好域波形图 2DSB信号频域表达式及频域波形图信号频域表达式及频域波形图时域波形图频域波形图18三、抑制载波双边带调制（三、抑制载波双边带调制（DSB-SC）3DSB信号平均功率信号平均功率4DSB信号解调信号解调LPFBPF21四、单边带调制（四、单边带调制（SSB）1SSB信号的滤波法产生信号的滤波法产生2 SSB信号

7、的频域表达式及频谱图信号的频域表达式及频谱图 其中其中频域波形图22四、单边带调制（四、单边带调制（SSB）3SSB信号的时域表达式及其波形信号的时域表达式及其波形设设 则则 一般信号一般信号 24四、单边带调制（四、单边带调制（SSB）4SSB信号的相移法产生信号的相移法产生25四、单边带调制（四、单边带调制（SSB）5.SSB信号平均功率和频带宽度信号平均功率和频带宽度 发送功率为发送功率为 频带宽度为频带宽度为 26四、单边带调制（四、单边带调制（SSB）6SSB信号的接收信号的接收LPFBPF频域表示27五、残留边带调制（五、残留边带调制（VSB）1VSB调制原理调制原理的传输特性为的

8、传输特性为:其中其中它具有互补对称特性它具有互补对称特性 29五、残留边带调制（五、残留边带调制（VSB）2VSB解调原理解调原理LPFBPF3VSB滤波器传输特性滤波器传输特性因此要求因此要求:30五、残留边带调制（五、残留边带调制（VSB）4VSB信号发送功率和频带宽度信号发送功率和频带宽度31【例例3-1】已知调制信号已知调制信号 ，载波为，载波为 ，分别写出，分别写出AM、DSB、USB、LSB信号的表示式，并画出频谱信号的表示式，并画出频谱图。图。323.3 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能 内容：内容：抗噪声性能分析模型相干解调输出端的信噪比非相干解调输出端的信噪比

9、 33一、抗噪声性能分析模型一、抗噪声性能分析模型带通滤波器带通滤波器解解 调调 器器34二、相干解调输出端的信噪比二、相干解调输出端的信噪比 BPFLPF1DSB调制系统性能调制系统性能35二、相干解调输出端的信噪比二、相干解调输出端的信噪比2AM调制系统性能调制系统性能36二、相干解调输出端的信噪比二、相干解调输出端的信噪比3SSB调制系统性能调制系统性能37三、非相干解调输出端的信噪比三、非相干解调输出端的信噪比带通滤波器带通滤波器包络检波器包络检波器与相干解调时一样输出信噪比输出信噪比 输入信噪比输入信噪比 38三、非相干解调输出端的信噪比三、非相干解调输出端的信噪比大输入信噪比状况：

10、大输入信噪比状况：与相干解调时一样39三、非相干解调输出端的信噪比三、非相干解调输出端的信噪比小输入信噪比状况：小输入信噪比状况：没有单独的信号项 40门门 限限 效效 应应门限效应门限效应，就是当包络检波器的输入，就是当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，检信噪比降低到一个特定的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的一种波器输出信噪比出现急剧恶化的一种现象，该特定的输入信噪比值称为现象，该特定的输入信噪比值称为“门限值门限值”。41例题例题1 BPFLPF 的带宽为5KHz，放射功率为1000W，信道衰减为50dB，相干解调，双边噪声功率谱为（1）假如是DSB系统，求解调器四个功率

11、。（2）假如是SSB系统，求解调器四个功率。42二、相干解调输出端的信噪比二、相干解调输出端的信噪比 BPFLPF（1）DSB调制系统性能调制系统性能43二、相干解调输出端的信噪比二、相干解调输出端的信噪比 BPFLPF（2）SSB调制系统性能调制系统性能4445 3.4 非线性调制原理及抗噪声性能非线性调制原理及抗噪声性能内容：内容：角度调制的概念角度调制的概念 调频信号带宽调频信号带宽 调频信号解调输出性能调频信号解调输出性能 46一、角度调制的概念一、角度调制的概念1频率调制频率调制2相位调制相位调制47二、调频信号带宽二、调频信号带宽窄带调频：窄带调频：1NBFM频带宽度频带宽度非线性

12、的与与AM比较比较48二、调频信号带宽二、调频信号带宽2WBFM频带宽度频带宽度设调制信号为：设调制信号为：则：则：此时：此时：其中：其中：有无穷个频率分量50【例例3-3】已知某单频调频波的振幅是已知某单频调频波的振幅是10V，瞬，瞬时频率为时频率为 试求：试求：此调频波的表达式；此调频波的表达式；此调频波的频率偏移、调频指数和频此调频波的频率偏移、调频指数和频带宽度；带宽度；若调制信号频率提高到若调制信号频率提高到 ，调频波的频偏、调频指数和频带宽度调频波的频偏、调频指数和频带宽度如何变更？如何变更？51【例例3-3】（1）（2）（3）52三、调频信号解调输出性能三、调频信号解调输出性能

13、1调频信号非相干解调原理调频信号非相干解调原理BPF包包 络络检检 波波微分器微分器LPF鉴频器 称为鉴频器灵敏度称为鉴频器灵敏度 532调频系统抗噪声性能调频系统抗噪声性能三、调频信号解调输出性能三、调频信号解调输出性能 带通带通限幅限幅鉴频鉴频低通低通解调器（1 1）输入信噪比输入信噪比542调频系统抗噪声性能调频系统抗噪声性能（2 2）输出信噪比）输出信噪比a、大信噪比状况、大信噪比状况其中：其中：请参考：请参考：曹志刚等曹志刚等.现代通信原理现代通信原理.P86552调频系统抗噪声性能调频系统抗噪声性能鉴频器输出为：鉴频器输出为：有用信号噪声项562调频系统抗噪声性能调频系统抗噪声性能

14、噪声角匀整分布噪声角匀整分布微分电路的功率传输函数为：微分电路的功率传输函数为：设：设：572调频系统抗噪声性能调频系统抗噪声性能58b、小信噪比状况、小信噪比状况经过分析可知，当输入信噪比减小到确定程度经过分析可知，当输入信噪比减小到确定程度时，解调器的输出中不存在单独的有用信号项，时，解调器的输出中不存在单独的有用信号项，信号被噪声扰乱，因而输出信噪比急剧下降，信号被噪声扰乱，因而输出信噪比急剧下降，这种状况与这种状况与AMAM包络检波时相像，称为包络检波时相像，称为“门限门限效应效应”。2调频系统抗噪声性能调频系统抗噪声性能59【例例3-4】设一宽带频率调制系统，载波振幅为100V，频率

15、为100MHz，调制信号的频带限制于5kHz，最大频偏 ，并设信道中噪声功率谱密度是均匀的，n0 为 （单边谱），试求：1.接收机输入端志向带通滤波器的传输特性2.解调器输入端的信噪功率比3.解调器输出端的信噪功率比4.若m(t)以振幅调制方法传输，并以包络检波器检波，试比较在输出信噪比和所需带宽方面与频率调制系统有何不同？60【例例3-4】(1)(2)(3)(4)613.5 模拟调制系统的性能比较模拟调制系统的性能比较 有效性比较有效性比较 牢靠性比较牢靠性比较 623.6 频分复用与多级调制频分复用与多级调制 一、频分复用一、频分复用(FDM)SSB调制调制LPFSSB调制调制LPFSSB

16、调制调制LPFSSB解调解调BPFSSB解调解调BPFSSB解调解调BPF12363二、复合调制和多级调制二、复合调制和多级调制3.6 频分复用与多级调制频分复用与多级调制 复合调制复合调制-对同一载波进行两种或更多种的调对同一载波进行两种或更多种的调制。例如，对一个调频波再进行一次制。例如，对一个调频波再进行一次振幅调制，所得结果就变成了调频调振幅调制，所得结果就变成了调频调幅波。幅波。多级调制多级调制-将同一基带信号实施两次或更多次将同一基带信号实施两次或更多次的调制过程，前后级的调制方式可以的调制过程，前后级的调制方式可以是相同的，也可以是不同的。是相同的，也可以是不同的。64【例例3-

17、5】设有一个频分多路复用系统，副载波用设有一个频分多路复用系统，副载波用SSB调制，主载波用调制，主载波用FM调制。假如有调制。假如有60路等幅路等幅的音频输入通路，则每路频带限制在的音频输入通路，则每路频带限制在3.3kHz以下，防护频带为以下，防护频带为0.7kHz。（1）假如最大频偏为）假如最大频偏为800kHz，试求传输信，试求传输信号的带宽；号的带宽；（2）试分析与第）试分析与第1路相比，第路相比，第60路输出信噪路输出信噪比降低的程度（假定鉴频器输入的噪声是比降低的程度（假定鉴频器输入的噪声是白噪声，且解调器中无去加重电路）。白噪声，且解调器中无去加重电路）。65【例例3-5】（1

18、）（2）66小小 结结 1调制方式调制方式（四种）（四种）2模拟调制分类：模拟调制分类：线性调制和非线性调制线性调制和非线性调制 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 基带信号基带信号 连续波连续波 脉冲波脉冲波 载波载波 类型类型时域表达式时域表达式解调方法解调方法带宽带宽用途用途AM包络检波相干解调广播DSB相干解调立体声广播SSB相干解调短波无线电话通信VSB相干解调电视广播、传真3线性调制线性调制675各模拟调制系统的抗噪声性能各模拟调制系统的抗噪声性能小小 结结 4非线性调制非线性调制68 对各种模拟调制系统的有效性和牢靠性对各种模拟调制系统的有效性和牢靠性进行比较可知：进行比较可知：

19、SSB带宽最窄，有效性最好，其带宽最窄，有效性最好，其次是次是VSB，接下来是，接下来是DSB、AM，而，而FM的带宽最的带宽最宽；但宽；但FM的输入信噪比最大，牢靠性最好，其的输入信噪比最大，牢靠性最好，其次是次是DSB、SSB、VSB，而，而AM的抗噪声性能最差。的抗噪声性能最差。当当AM、FM接受非相干解调时，存在门接受非相干解调时，存在门限效应，相干解调不存在门限效应。门限效应一限效应，相干解调不存在门限效应。门限效应一旦出现，输出信噪比将急剧恶化。旦出现，输出信噪比将急剧恶化。6各模拟调制系统的比较各模拟调制系统的比较小小 结结 69作业：作业：P69电子信息工程专业：字体为黑色的电子信息工程专业：字体为黑色的几题必做，字体为红色的几题，选几题必做，字体为红色的几题，选做做通信专业：全部题目全为必做通信专业：全部题目全为必做1、3、5、6、7、10、13、14、15、1670