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1、 第第3 3章章 模拟线性调制系统模拟线性调制系统1调制的探讨对象调制的探讨对象问题：为什么要对信号进行调制？什么是调制？2调制的目的调制的目的1.将消息将消息变换为便于便于传输的形式。也的形式。也就是就是说，变换为某种形式使信道容某种形式使信道容量达到最大，而且量达到最大，而且传输更牢靠和效。更牢靠和效。2.提高性能，特殊是提高抗干性。提高性能，特殊是提高抗干性。3.有效的利用有效的利用频带。3调制的概念调制的概念调制：就是将基制：就是将基带信号信号进行各种行各种变换后再后再传输的的过程。其中包括程。其中包括调制映射，傅立叶制映射，傅立叶变换(OFDM)，频率搬移等等。率搬移等等。数学分析：
2、数学分析：频率搬移4调制分类调制分类调制信号：制信号：载波信号：波信号：调幅：幅：主要内容：原理，主要内容：原理，频域分析和性能分域分析和性能分析析幅度调制频率调制相位调制线性调制非线性调制5内容内容 模模拟线性性调制制 1.常常规调幅幅(AM)2.抑制抑制载波双波双边带调幅幅(DSB-SC)3.单边带调制制(SSB)4.残留残留边带调制制(VSB)线性性调制和解制和解调的一般模型的一般模型线性性调制系制系统的抗噪声性能的抗噪声性能（重点）（重点）1.通信系通信系统抗噪声性能的分析模型抗噪声性能的分析模型 2.线性性调制相干解制相干解调的抗噪声性能的抗噪声性能6 3.1.1 常规调幅常规调幅(
3、AM)时域表达式域表达式调制制FLASH演示演示直流调制信号78解解调调-包包络检络检波波无失真复原条件无失真复原条件 否否则则会出会出现过调现过调幅。幅。9若若调制信号制信号调幅信号幅信号调幅指数幅指数10 确知信号调幅的频域分析确知信号调幅的频域分析傅立叶傅立叶变换变换频频域表达式域表达式直流重量信号重量FLASH演示演示1112 随机信号调幅的频域分析随机信号调幅的频域分析分析方法：分析方法：功率功率谱谱密度函数密度函数13 功率安排功率安排功率功率组成成调制效率：制效率：最大：最大：1/3载波功率边带功率14 AM小结小结优优点：点：结结构构简洁简洁，实现简洁实现简洁。缺点：缺点：功率
4、效率特功率效率特别别低，最大低，最大为为1/3频谱频谱效率也不高，效率也不高，为为信号最高信号最高频频率的率的2倍。倍。应应用：中短波段用：中短波段AM广播。广播。15 3.1.2 抑制载波的双边带调幅抑制载波的双边带调幅思路：思路：AM信号，信号，载波重量占据了波重量占据了大大 部分功率，又不包含信息，造成部分功率，又不包含信息，造成功率功率 奢侈，可去除直流部分。奢侈，可去除直流部分。调制：制：FLASH演示演示1617 时域分析和解调时域分析和解调 时域表达式：域表达式：解解调-相干解相干解调FLASH演示演示1819 DSB的频域分析的频域分析频域分析域分析 确知信号：确知信号：功率效
5、率：功率效率：频谱：FLASH演示演示2021 DSB小结小结 优点：优点：功率利用率较高（与功率利用率较高（与AMAM相比）。相比）。缺点：缺点：解调困难。解调困难。DSBDSB信号不能接受简洁的包络信号不能接受简洁的包络检检 波来复原调制信号，需接受相干解调。波来复原调制信号，需接受相干解调。节约了载波功率，但频带与节约了载波功率，但频带与AMAM信号同，信号同，是是 调制信号带宽的调制信号带宽的2 2倍。倍。应用：应用：FMFM立体声中的差信号调制，彩色立体声中的差信号调制，彩色TVTV系统系统中中 的色差信号调制，以及正交调制等。的色差信号调制，以及正交调制等。22 3.2 单边带调幅
6、单边带调幅 思路思路：DSB信号中，信号中，调制形成的两个制形成的两个 边带互互为对称，很自然的想到只称，很自然的想到只传输 一个一个边带，这就是就是SSB.原理：原理：23表示式：滤波器：频域表示频域表示FLASH演示演示2425 3.2.1相移法分析相移法分析频域表示：域表示：频域因果，域因果，时域解析域解析时域表示式域表示式263.2.2 希尔伯特滤波器希尔伯特滤波器希希尔伯特伯特变换希希尔伯特伯特滤波器波器-宽带相移网相移网络27 3.2.3 单边带信号时域表达式单边带信号时域表达式时域关系：域关系：滤波器：波器：时域表达式域表达式：28 3.2.4单边带信号的相移法产生单边带信号的相
7、移法产生相移法相移法产生生问题：载波精确相移波精确相移90 全部全部频率成分相率成分相移移9029 3.2.5单边带信号的解调单边带信号的解调相干解相干解调FLASH演示演示3031 3.2.6小结小结 优点：点：调制前后制前后带宽保持不保持不变（与（与调制信号相同）。制信号相同）。缺点：缺点：信号信号产生及其解生及其解调困困难。应用：用：长途（途（载波）波）电话。32 3.3 残留边带调幅残留边带调幅思路：思路：AM和和DSB信号的信号的带宽是原信是原信 号的两倍，而号的两倍，而SSB调制系制系统实现较困困难，因此提出了一种介于，因此提出了一种介于DSB和和SSB 之之间的的调制方式制方式V
8、SB。原理：原理：33 频域表示频域表示FLASH演示演示343536 3.3.1 解调解调接受相干解接受相干解调调解解调调不失真条件：不失真条件：要求要求滤滤波器特性波器特性满满足互足互补对补对称性。称性。37 推推导：由：由频域卷域卷积定理定理 得得 若若选择合适的低通合适的低通滤波器的波器的截止截止频率率，则有：有：38 满足互补对称特性的滚降形态并不是唯一的，目前应用最多的是直线滚降和余弦滚降。它们分别在电视信号传输和数据信号传输中得到应用。39 说明说明只要残留边带滤波器的截止特性在载频处具有互补对称特性，则接受同步解调法解调残留边带信号就能精确地复原所需的基带信号。残留边带滤波器的
9、截止特性具有很大的选择自由度。但有选择自由度并不意外着对“陡峭程度”就没有制约了。残留边带信号的带宽与滤波器的实现之间存在着冲突，在实际中，须要恰当处理。40 3.4 调幅信号产生的一般模型调幅信号产生的一般模型原理框原理框图频域表达式域表达式41 3.4.1 调幅信号的正交产生调幅信号的正交产生时域表达式域表达式正交法正交法产生生同相重量正交重量423.4.2 调幅信号的产生调幅信号的产生双双边带调制制单边带调制制残留残留边带调制制43 3.4.3 调幅相干解调调幅相干解调适用于：适用于：AM，DSB，SSB，VSB数学分析数学分析输入信号：滤波前:滤波后:44 3.4.4插入载波包络检波插
10、入载波包络检波适用于适用于DSB，SSB，VSB45 3.5.1 噪声系统模型噪声系统模型系系统模型模型噪声分噪声分类46平平稳窄窄带高斯噪声高斯噪声瑞利分布匀整分布47 3.5.2 性能评估指标性能评估指标通信系通信系统的的质量指量指标模模拟调制系制系统的性能的性能评估指估指标 信噪比增益：信噪比增益：说明：本节要探讨的问题是信道存在加性高斯白噪说明：本节要探讨的问题是信道存在加性高斯白噪声时，各种线性调制系统的抗噪声性能。而抗噪声声时，各种线性调制系统的抗噪声性能。而抗噪声实力通常用实力通常用“信噪比信噪比”来度量，即信号的平均功率来度量，即信号的平均功率与噪声的平均功率之比。与噪声的平均
11、功率之比。48 3.5.3 相干解调的抗噪声性能相干解调的抗噪声性能解解调模型模型数学分析数学分析解调前解调后49 3.5.4 双边带调幅的抗噪声性能双边带调幅的抗噪声性能for DSB，BDSB=2W，Wo=Wc解解调前前解解调后后信噪比增益信噪比增益输入信噪比输入信噪比输出信噪比输出信噪比50 3.5.5 单边带调幅的抗噪声性能单边带调幅的抗噪声性能for SSB，BSSB=W，解解调前前解解调后后信噪比增益信噪比增益输入信噪比输入信噪比输出信噪比输出信噪比51 3.5.6 思索思索 为什么双什么双边带调制相干解制相干解调的信噪比增益比的信噪比增益比单边带调制的高？制的高？双双边带信号信号
12、DSB调制器的信噪比改善了一倍，制器的信噪比改善了一倍，缘由是相干解由是相干解调把噪声中的正交重量抑制掉，从而使把噪声中的正交重量抑制掉，从而使噪声功率减半的原因噪声功率减半的原因。双双边带调制相干解制相干解调的信噪比增益比的信噪比增益比单边带调制的高是否制的高是否说明双明双边带调制的抗噪声性能比制的抗噪声性能比单边带调制的更好？制的更好？不能。只是双不能。只是双边带信号所需的信号所需的传输带宽是是单边带的倍。事的倍。事实上，双上，双边带和和单边的抗噪性能是相的抗噪性能是相同的。同的。52 3.6 小结小结4种种调幅方式幅方式常规调幅抑制载波的双边带调幅单边带调幅残留边带调幅模模拟线性性调制系制系统的一般模型和解的一般模型和解调模模拟线性性调制系制系统的抗噪声性能的抗噪声性能53