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1、会计学1模拟模拟(mn)通信通信第一页，共106页。内容简介内容简介n n第一章 现代通信技术概述n n第二章 模拟通信n n第三章 模拟信号数字化n n第四章 数字信号的基带传输n n第五章 数字信号的频带传输n n第六章 信道复用和多址方式(fngsh)n n第七章 同步原理n n第八章 通信技术在移动通信系统中应用举例第1页/共106页第二页，共106页。第二章第二章 模拟模拟(mn)通信通信n n2.12.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n调制的作用调制的作用调制的作用调制的作用n n调制的分类调制的分类调制的分类调制的分类n n2.22.
2、2幅度调制幅度调制幅度调制幅度调制n n标准幅度调制标准幅度调制标准幅度调制标准幅度调制 AM AMn n双边带调制双边带调制双边带调制双边带调制 DSB DSBn n单边带调制单边带调制单边带调制单边带调制 SSB SSBn n残留边带调制残留边带调制残留边带调制残留边带调制 VSB VSBn n幅度调制信号的解调幅度调制信号的解调幅度调制信号的解调幅度调制信号的解调n n幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能n n2.32.3角度调制角度调制角度调制角度调制n n调角波的数学表达式调角波的数学表达式调角波的数学表达式调角波的数学表达
3、式n n调角波的频谱结构调角波的频谱结构调角波的频谱结构调角波的频谱结构(jigu)(jigu)和带宽和带宽和带宽和带宽n n调频方法调频方法调频方法调频方法第2页/共106页第三页，共106页。第二章第二章 模拟模拟(mn)通信通信n n角度调制信号的解调角度调制信号的解调角度调制信号的解调角度调制信号的解调n n调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能n n2.42.4各种各种各种各种(zh zh n n)模拟调制系统的性能比较模拟调制系统的性能比较模拟调制系统的性能比较模拟调制系统的性能比较n n2.52.5无线电发射机无线电发射机无线电发射机无线
4、电发射机n n调幅发射机调幅发射机调幅发射机调幅发射机n n调频发射机调频发射机调频发射机调频发射机n n2.62.6无线电接收机无线电接收机无线电接收机无线电接收机n n调幅接收机调幅接收机调幅接收机调幅接收机n n单边带接收机单边带接收机单边带接收机单边带接收机n n调频接收机调频接收机调频接收机调频接收机 第3页/共106页第四页，共106页。第二章第二章 模拟模拟(mn)通信通信n n本章内容n n 1.模拟通信系统(xtng)的构成n n 2.模拟调制的分析n n 3.模拟解调的分析n n 4.无线电发射机n n 5.无线电接收机第4页/共106页第五页，共106页。2.1模拟信号的
5、传输方式模拟信号的传输方式n nn nn n在模拟通信系统中，与输入信息(xnx)相对应的基带信号一般不适宜在无线电信道中传输，而是要经过某种变换后再经过发射天线送入无线信道，这一变换过程称为调制。调制是用基带信号去改变高频信号某个参量的过程。第5页/共106页第六页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n经过调制的高频信号有两个基本特性：一是携带信息；二是适于在信道中传输。高频信号本身有如运载信息的工具，因此该高频信号称为载波，相应的频率称为载频。那么在接收端必须将已调的高频信号进行反变换，以恢复(huf)出发送端欲传递的基本信号，这一变化过程称为解调。可见信息的发送、
6、信息的恢复(huf)包含了两个重要变换，即：调制与解调。第6页/共106页第七页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n调制是由无线电发射机完成的。发射机主要由载波发生器、调制器、必要(byo)的功率放大器和发射天线组成。天线(tinxin)载波(zib)产生器调制器调制器功率放大器基带信号 发射机组成框图第7页/共106页第八页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n解调是由无线电接收机完成(wn chng)的。接收机主要由接收天线、选频放大器和解调器组成。天线(tinxin)选频放大器解调器解调器基带信号(xnho)接收机组成框图第8页/共106
7、页第九页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n调制(tiozh)的作用n n 1提高辐射频率易于辐射 n n由天线理论可知，通信中一般采用半波振子的天线，其天线长度为波长的1/4,信号才可能被天线有效地辐射出去，而对于大多数基带信号来说，其波长很长，以致使天线尺寸大到难以实现的地步。第9页/共106页第十页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n 调制过程可将基带信号调制到较高的载频上，由于载频的波长较短，因此发射天线易于实现。比如手机传递(chund)语音信号，如果不调制，则天线尺寸很大很大；将手机语音信号调制到上千M的高频信号，其基站天线和手机
8、天线可以做的比较小。移动(ydng)通信基站天线手机(shu j)天线第10页/共106页第十一页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n2实现信道复用实现信道复用提高信道利用率提高信道利用率n n由于不同基带信号的频谱所占据由于不同基带信号的频谱所占据(zhnj)的频带大致相同，则要相互干扰。的频带大致相同，则要相互干扰。如果将不同的基带信号，调制到不同的载如果将不同的基带信号，调制到不同的载频上，只要这些载频的间隔足够大，使发频上，只要这些载频的间隔足够大，使发射的各高频已调信号占据射的各高频已调信号占据(zhnj)的频谱不的频谱不相重叠，就不会产生所要传输信号间的相
9、相重叠，就不会产生所要传输信号间的相互干扰，从而实现在一个信道里同时传输互干扰，从而实现在一个信道里同时传输多路信号，提高信道利用率。多路信号，提高信道利用率。第11页/共106页第十二页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式1路信号(xnho)2路信号(xnho)3路信号(xnho)信道复用示意图第12页/共106页第十三页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n3改变信号占用的带宽改变信号占用的带宽减小干扰减小干扰 n n4带宽和信噪比互换带宽和信噪比互换改善系统的性能改善系统的性能n n 一般说，宽带一般说，宽带(kun di)通信系统具有通信系统
10、具有较好的抗干扰性能。例如：调频信号的传较好的抗干扰性能。例如：调频信号的传输带宽比调幅信号的大，所以它的抗干扰输带宽比调幅信号的大，所以它的抗干扰性能比调幅高。因此，在实际应用中，我性能比调幅高。因此，在实际应用中，我们往往利用带宽来换取信噪比的提高，带们往往利用带宽来换取信噪比的提高，带宽和信噪比的互换就是由各种调制来完成宽和信噪比的互换就是由各种调制来完成的。的。第13页/共106页第十四页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n调制的分类调制的分类n n调制的种类很多，当控制载波某个调制的种类很多，当控制载波某个参数变化参数变化(binhu)的基带信号（调制信号）
11、的基带信号（调制信号）是时间的连续函数时，这种类型的调制称是时间的连续函数时，这种类型的调制称为模拟调制；当调制信号是数字信号的时为模拟调制；当调制信号是数字信号的时候，被称为数字调制。按照载波的形式不候，被称为数字调制。按照载波的形式不同，模拟调制可分为正弦波调制和脉冲调同，模拟调制可分为正弦波调制和脉冲调制两大类。本章主要讨论载波为高频正弦制两大类。本章主要讨论载波为高频正弦波的连续波模拟调制。波的连续波模拟调制。第14页/共106页第十五页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n nn n模拟正弦波调制的载波是高频正弦波。根据基带信号所控制的正弦波参量幅度、频率、相位(
12、xingwi)的不同，又可分为幅度调制（AM），频率调制（FM）和相位(xingwi)调制（PM），它们分别表示正弦型载波的幅度，频率和相位(xingwi)随基带信号作线性变化。第15页/共106页第十六页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式模拟(mn)正弦波调制波形图 第16页/共106页第十七页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式n n n n模拟脉冲调制的载波是脉冲序列。根据基带信号所控制的脉冲序列参量幅度、宽度、位置不同(b tn)，可分为脉幅调制（PAM）、脉宽调制（PWM）和脉位调制（PPM）。它们分别表示脉冲的幅度、宽度（持续时间）和位置（
13、重复频率）随基带信号作线性变化，第17页/共106页第十八页，共106页。2.1模拟信号的传输方式模拟信号的传输方式模拟(mn)脉冲调制波形图第18页/共106页第十九页，共106页。2.2幅度幅度(fd)调制调制n nn n所谓幅度(fd)调制，就是高频正弦波的幅度(fd)随调制信号作线性变化的过程，是发送设备中不可缺少的部分。与之相对应，接收设备中必须有振幅解调电路，简称检波器，它从已调的高频振荡中检出原低频信号。从信号频谱分析角度看，调幅与检波的实质都是频谱搬移，因此必须通过非线性器件才能实现。第19页/共106页第二十页，共106页。标准幅度标准幅度(fd)调制调制 AMn nAM调幅
14、经常用在收音机中，像在高频(3-30MHz)中的国际短波广播所使用的调制方式也是AM，甚至比调频(dio pn)广播更高频率的航空导航通讯(116-136MHz)也是采用AM的方式。n n一般中波广播(MW:Medium Wave)采用了调幅(AM)的方式，在不知不觉中，MW及AM之间就划上了等号。实际上MW只是诸多利用AM调制方式的一种广播，只是我们日常所说的AM波段指的就是中波广播(MW）。第20页/共106页第二十一页，共106页。标准标准(biozhn)幅度调制幅度调制 AM航空(hngkng)通信塔AM调制(tiozh)收音机第21页/共106页第二十二页，共106页。标准标准(bi
15、ozhn)幅度调制幅度调制 AMn n1.调制过程调制过程n n调幅过程可以看作是有两个入端和一个输出调幅过程可以看作是有两个入端和一个输出端的端的“黑盒子黑盒子”。n n输入端的两个信号：一个是需要传输入端的两个信号：一个是需要传递递(chund)的原始信号称为调制信号的原始信号称为调制信号u；另一个是未经调制的高频振荡信号，称为另一个是未经调制的高频振荡信号，称为载波载波uc；输出端为已调制信号，称为调幅；输出端为已调制信号，称为调幅波波u。第22页/共106页第二十三页，共106页。标准幅度标准幅度(fd)调制调制 AMn n设：设：n nn n式中，式中，和和F F为调制信号为调制信号
16、uu的角频率和频率；的角频率和频率；cc和和fc fc为载波信为载波信号号ucuc的角频率和频率。通常满足的角频率和频率。通常满足cc，经调制后，得到的调，经调制后，得到的调幅波可表示为：幅波可表示为：n n式中，式中，称为调幅波的调制系数称为调幅波的调制系数(xsh)(xsh)或调幅度，它与或调幅度，它与Um Um、UcmUcm及调制电路的参数有关。及调制电路的参数有关。第23页/共106页第二十四页，共106页。标准幅度标准幅度(fd)调制调制 AMn n调幅器的输入(shr)、输出、电压波形如图 第24页/共106页第二十五页，共106页。AM信号(xnho)形成示意图标准(biozhn
17、)幅度调制 AM第25页/共106页第二十六页，共106页。标准幅度标准幅度(fd)调制调制 AM调幅(dio f)波第26页/共106页第二十七页，共106页。标准标准(biozhn)幅度调制幅度调制 AMn n2.2.调制调制调制调制(tiozh)(tiozh)系数系数系数系数n n 把已调波的包络形状即把已调信号把已调波的包络形状即把已调信号把已调波的包络形状即把已调信号把已调波的包络形状即把已调信号 的峰点连接起的峰点连接起的峰点连接起的峰点连接起来来来来,与调制与调制与调制与调制(tiozh)(tiozh)信号的波形相同，称为不失真调制信号的波形相同，称为不失真调制信号的波形相同，称
18、为不失真调制信号的波形相同，称为不失真调制(tiozh)(tiozh)。调制调制调制调制(tiozh)(tiozh)系数的大小通常可直接从示波器上测量调幅波的系数的大小通常可直接从示波器上测量调幅波的系数的大小通常可直接从示波器上测量调幅波的系数的大小通常可直接从示波器上测量调幅波的波形而得到，测出调幅波包络的最大值波形而得到，测出调幅波包络的最大值波形而得到，测出调幅波包络的最大值波形而得到，测出调幅波包络的最大值UmmaxUmmax和最小值和最小值和最小值和最小值UmminUmmin。第27页/共106页第二十八页，共106页。标准标准(biozhn)幅度调制幅度调制 AMn n由两式可以
19、解出由两式可以解出 ：n n该式表示该式表示11。越大，表示。越大，表示UmmaxUmmax与与UmminUmmin差别越差别越大，即调制越深。若大，即调制越深。若 1 1，则已调波包络形状与调制信号，则已调波包络形状与调制信号(xnho)(xnho)不同，产生了严重失真，这种情况称为过量调幅，不同，产生了严重失真，这种情况称为过量调幅，要尽力避免。要尽力避免。第28页/共106页第二十九页，共106页。标准幅度标准幅度(fd)调制调制 AMn n3.3.已调信号频谱已调信号频谱已调信号频谱已调信号频谱n n将调制输出信号用三角将调制输出信号用三角将调制输出信号用三角将调制输出信号用三角(sn
20、ji(snji o)o)公式展开得到：公式展开得到：公式展开得到：公式展开得到：n n该式表明，单音信号调制的调幅波由三个频率分量组成，该式表明，单音信号调制的调幅波由三个频率分量组成，该式表明，单音信号调制的调幅波由三个频率分量组成，该式表明，单音信号调制的调幅波由三个频率分量组成，即载频分量即载频分量即载频分量即载频分量fcfc，上边频分量，上边频分量，上边频分量，上边频分量fc+Ffc+F和下边频分量和下边频分量和下边频分量和下边频分量fc-Ffc-F，其频，其频，其频，其频谱如图谱如图谱如图谱如图 ：第29页/共106页第三十页，共106页。标准幅度标准幅度(fd)调制调制 AM单音调
21、制(tiozh)的调幅波频谱该调幅(dio f)波所占频带宽度为：Ba=2F(Hz)或Ba=2（rad/s）第30页/共106页第三十一页，共106页。标准幅度标准幅度(fd)调制调制 AMn n载波分量并不包含信息，调制信号的信息包含在上、下边载波分量并不包含信息，调制信号的信息包含在上、下边(xi bian)(xi bian)频频分量内。边频分量的振幅分量内。边频分量的振幅 反映了调制信号幅度的大小，边频分量的频率虽属高频范反映了调制信号幅度的大小，边频分量的频率虽属高频范畴，但却反映了调制信号频率的高低。畴，但却反映了调制信号频率的高低。n n实际的调制信号是比较复杂的，含有多个频率，经
22、调制后，各频率信实际的调制信号是比较复杂的，含有多个频率，经调制后，各频率信号产生各自的上边频和下边号产生各自的上边频和下边(xi bian)(xi bian)频，叠加后形成了上边频带和下边频，叠加后形成了上边频带和下边(xi bian)(xi bian)频带。频带。由于上、下边由于上、下边(xi bian)(xi bian)频带幅度相等且成对出现，因此上、下边频带幅度相等且成对出现，因此上、下边(xi bian)(xi bian)频带的频谱分频带的频谱分布相对载波是对称的。该调幅波所占据的频带宽度为布相对载波是对称的。该调幅波所占据的频带宽度为 Ba=2max Ba=2max或或Ba=2Fm
23、axBa=2Fmax。第31页/共106页第三十二页，共106页。标准幅度标准幅度(fd)调制调制 AMn n由上面分析可知，调幅过程实质上是一种频谱的搬移过程，经过调制后，调制信号的频谱由低频被搬移到载频附近，成为上、下边带，这个(zh ge)结论在通信理论中称为调制定理。调制(tiozh)定理的图示第32页/共106页第三十三页，共106页。标准幅度标准幅度(fd)调制调制 AMn n4.4.调幅调幅调幅调幅(dio f)(dio f)波功率波功率波功率波功率n n将调幅将调幅将调幅将调幅(dio f)(dio f)电压加于电阻电压加于电阻电压加于电阻电压加于电阻R R上，则载波和上、下边
24、频将上，则载波和上、下边频将上，则载波和上、下边频将上，则载波和上、下边频将会产生如下的平均功率：会产生如下的平均功率：会产生如下的平均功率：会产生如下的平均功率：n n式中式中式中式中 为载波功率，、为上下边频功率为载波功率，、为上下边频功率为载波功率，、为上下边频功率为载波功率，、为上下边频功率第33页/共106页第三十四页，共106页。标准标准(biozhn)幅度调制幅度调制 AMn n于是，调幅于是，调幅(dio f)(dio f)波在调制信号一个周期内输出的平均总波在调制信号一个周期内输出的平均总功率为：功率为：n n可见，在传输过程中，载波只是作为运载工具，它可见，在传输过程中，载
25、波只是作为运载工具，它本身并不包含信息，信息只存在于边频之中。在式（本身并不包含信息，信息只存在于边频之中。在式（2-52-5）中，）中，当当ma=1ma=1时，时，PAVPAV的的1/31/3是携带信息的，而是携带信息的，而2/32/3则为载波占有。而则为载波占有。而实际调幅实际调幅(dio f)(dio f)波的平均调幅波的平均调幅(dio f)(dio f)系数小于系数小于1 1，因此载，因此载波功率要占得更多，所以从功率利用率来看，这种振幅调制是波功率要占得更多，所以从功率利用率来看，这种振幅调制是很不经济的很不经济的 。第34页/共106页第三十五页，共106页。双边双边(shung
26、bin)带调制带调制 DSBn n双边带调制双边带调制双边带调制双边带调制 DSB DSBn n 经过上面的分析，在标准双边带调幅经过上面的分析，在标准双边带调幅经过上面的分析，在标准双边带调幅经过上面的分析，在标准双边带调幅(dio f)(dio f)中，载波功率是中，载波功率是中，载波功率是中，载波功率是无用的，因为载波不携带任何信息，信息完全由上、下边频传送。无用的，因为载波不携带任何信息，信息完全由上、下边频传送。无用的，因为载波不携带任何信息，信息完全由上、下边频传送。无用的，因为载波不携带任何信息，信息完全由上、下边频传送。所以，可以只发射上、下边频，而不发射载波，这种调制方式称为
27、所以，可以只发射上、下边频，而不发射载波，这种调制方式称为所以，可以只发射上、下边频，而不发射载波，这种调制方式称为所以，可以只发射上、下边频，而不发射载波，这种调制方式称为抑制载波双边带调幅抑制载波双边带调幅抑制载波双边带调幅抑制载波双边带调幅(dio f)(dio f)，用，用，用，用DSB-SCDSB-SC表示。表示。表示。表示。n n 这种已调输出信号的数学表示式为：这种已调输出信号的数学表示式为：这种已调输出信号的数学表示式为：这种已调输出信号的数学表示式为：第35页/共106页第三十六页，共106页。双边双边(shungbin)带调制带调制 DSBn n它可以看成是由调制信号它可以
28、看成是由调制信号uu和载波信号和载波信号ucuc直接相乘而得到直接相乘而得到(d do)(d do)，即：，即：n n式中式中KK为乘法器电路决定的常数。为乘法器电路决定的常数。第36页/共106页第三十七页，共106页。双边双边(shungbin)带调制带调制 DSBDSB波形(b xn)及频谱由频谱图可知道，DSB信号虽然节约了载波功率，但是它的频带宽带仍然是调制信号带宽的两倍，与常规的AM信号的带宽相同。由于DSB上下的两个边带是完全对称的，它们所携带的信息(xnx)相同，完全可以用一个边带来传输全部信息(xnx)。这种传输方式除了能节约载波功率以外，还可以节省一半的传输频带，这就是单边
29、带调制。第37页/共106页第三十八页，共106页。单边带调制单边带调制(tiozh)SSBn n单边带调制单边带调制单边带调制单边带调制 SSB SSBn n如前说讲，双边带信号包含一个上边带和一个下边带，从如前说讲，双边带信号包含一个上边带和一个下边带，从如前说讲，双边带信号包含一个上边带和一个下边带，从如前说讲，双边带信号包含一个上边带和一个下边带，从信息信息信息信息(xnx)(xnx)传输的角度来说，这两个边带信号携带着相同的信息传输的角度来说，这两个边带信号携带着相同的信息传输的角度来说，这两个边带信号携带着相同的信息传输的角度来说，这两个边带信号携带着相同的信息(xnx)(xnx)
30、，因此，只需传送一个边带就够了，可以是上边带也可以是，因此，只需传送一个边带就够了，可以是上边带也可以是，因此，只需传送一个边带就够了，可以是上边带也可以是，因此，只需传送一个边带就够了，可以是上边带也可以是下边带。这种只传输一个边带的调制方式称为单边带调制，简称下边带。这种只传输一个边带的调制方式称为单边带调制，简称下边带。这种只传输一个边带的调制方式称为单边带调制，简称下边带。这种只传输一个边带的调制方式称为单边带调制，简称SSBSSB。这种信号的数学表示式为：这种信号的数学表示式为：这种信号的数学表示式为：这种信号的数学表示式为：或第38页/共106页第三十九页，共106页。单边带调制单
31、边带调制(tiozh)SSBn n其波形(b xn)和频谱如图 第39页/共106页第四十页，共106页。单边带调制单边带调制(tiozh)SSBn n单边带信号的产生(chnshng)有三种方法：n na.滤波法 即用高选择性的滤波器直接滤出已调信号中的一个边带，但要求滤波器具有陡峭特性。n nb.移相法 将音频信号和载频信号经过相移网络得到两个幅度相等，但相位相差90的信号，然后进行调制，以得到所需要的单边带。n nc.移相滤波法（混合法）利用相移网络，两对平衡调幅器和低通滤波器，先后滤去载频和一个边带。第40页/共106页第四十一页，共106页。单边带调制单边带调制(tiozh)SSB单
32、边带信号(xnho)形成示意图第41页/共106页第四十二页，共106页。残留边带调制残留边带调制(tiozh)VSBn n残留边带调制残留边带调制 VSBn n单边带调制具有节省功率和频带等单边带调制具有节省功率和频带等优点，但难于产生单边带信号，尤其优点，但难于产生单边带信号，尤其(yuq)是在调制信号具有较低频率分量时，是在调制信号具有较低频率分量时，上、下边带是连在一起的，实际上无法产上、下边带是连在一起的，实际上无法产生单边带信号。为了解决这个困难，人们生单边带信号。为了解决这个困难，人们采用残留边带调制方式，用采用残留边带调制方式，用VSB表示。在这表示。在这种方式中，不是将一个边
33、带完全抑制掉，种方式中，不是将一个边带完全抑制掉，而是将被抑制的边带残留一小部分。而是将被抑制的边带残留一小部分。第42页/共106页第四十三页，共106页。残留边带调制残留边带调制(tiozh)VSBn n在传统模拟电视发射机中，图象信号是调幅的，一般采用(ciyng)残留边带制，下图是电视图象发射机的幅频特性。载频和上边带全部发射，下边带只将图象中的低频部分（小于0.75MHz）发射出去，高频部分（虚线表示）被抑制了。电视(dinsh)图像发射机的幅频特性第43页/共106页第四十四页，共106页。幅度调制信号幅度调制信号(xnho)的解调的解调n n幅度调制信号的解调幅度调制信号的解调n
34、 n n n调幅波有三种信号形式；普通调幅信号调幅波有三种信号形式；普通调幅信号（AM）、抑制载波的双边带信号（）、抑制载波的双边带信号（DSB-SC）、单边带信号（）、单边带信号（SSB）。相应）。相应(xingyng)的解调方法有两类：即包络检的解调方法有两类：即包络检波和同步检波。波和同步检波。第44页/共106页第四十五页，共106页。幅度调制信号幅度调制信号(xnho)的解调的解调n n包络检波(jinb)是指检波(jinb)器的输出电压直接反映输入高频调幅波包络变化规律的一种检波(jinb)方式。根据调幅波的波形特点，它只适合于AM波的解调。这种电路结构简单，性能优越，第45页/共
35、106页第四十六页，共106页。幅度调制信号幅度调制信号(xnho)的解调的解调n n而而DSBDSB和和SSBSSB信号的包络由于它们都缺少一个载频分量，不正信号的包络由于它们都缺少一个载频分量，不正比于调制信号，因此不能用包络检波，必须采用同步检波。比于调制信号，因此不能用包络检波，必须采用同步检波。n n在检波器输入端输入已调信号在检波器输入端输入已调信号usus另加另加(ln(ln ji)ji)一解调参考信号一解调参考信号uR,uR,它的频它的频率和相位都与发射端的已调信号一样，并保持同步变化，这样就可检出原调率和相位都与发射端的已调信号一样，并保持同步变化，这样就可检出原调制信号。制
36、信号。第46页/共106页第四十七页，共106页。幅度调制系统幅度调制系统(xtng)的抗噪声的抗噪声性能性能n n幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能n n1.1.通信系统抗噪声分析基本模型通信系统抗噪声分析基本模型n n已调信号在传输过程中会受到干扰，一种最常见的分析的就是已调信号在传输过程中会受到干扰，一种最常见的分析的就是在接收到的已调信号上线性叠加一个干扰，称为加性干扰。在接收到的已调信号上线性叠加一个干扰，称为加性干扰。n n 加性干扰的来源主要是两大类，一类是突发脉冲干扰，对于已加性干扰的来源主要是两大类，一类是突发脉冲干扰，对于已调信号来说，是突发性的，比如闪电、各
37、种工业调信号来说，是突发性的，比如闪电、各种工业(gngy)(gngy)电火花、电路的瞬电火花、电路的瞬间通断等；另外一类是起伏干扰，对于已调信号来说是连续性的，来源于导间通断等；另外一类是起伏干扰，对于已调信号来说是连续性的，来源于导体中电子的起伏变化、电阻的热噪声、宇宙天体的辐射等。体中电子的起伏变化、电阻的热噪声、宇宙天体的辐射等。第47页/共106页第四十八页，共106页。幅度调制系统的抗噪声幅度调制系统的抗噪声(zoshng)性能性能n nn n加性噪声只对已调信号的接收产生影响，因而幅度调制系统的抗噪声性能可以用接收解调器的抗噪声性能来进行衡量。模拟通信系统的通信质量(zhling
38、)主要用信噪比来衡量，因而我们主要考虑对已调信号产生连续影响的起伏干扰。n n 第48页/共106页第四十九页，共106页。幅度调制系统的抗噪声幅度调制系统的抗噪声(zoshng)性能性能n n起伏干扰对解调器的影响模型如图：起伏干扰对解调器的影响模型如图：n n是已调信号，是已调信号，是传输过程叠加的高斯是传输过程叠加的高斯(o s)o s)白噪声；经过和已调信白噪声；经过和已调信号的带宽相同的带通滤波以后号的带宽相同的带通滤波以后 变成了窄带的高斯变成了窄带的高斯(o s)o s)白噪声白噪声 。解调器输出有用。解调器输出有用信号信号 和噪声和噪声 。第49页/共106页第五十页，共106
39、页。幅度调制系统幅度调制系统(xtng)的抗噪声的抗噪声性能性能n n在通信系统中常用解调器的输出信噪比来衡量(hng ling)通信质量，输出信噪比定义为：第50页/共106页第五十一页，共106页。幅度调制系统的抗噪声幅度调制系统的抗噪声(zoshng)性能性能n n人们还常用信噪比增益G作为不同调制方式(fngsh)下解调器抗噪声性能的度量。信噪比增益定义为：第51页/共106页第五十二页，共106页。幅度调制系统的抗噪声幅度调制系统的抗噪声(zoshng)性能性能n n 为输入信号的信噪比，定义为：为输入信号的信噪比，定义为：n n显然，输出显然，输出(shch)(shch)信噪比越高
40、则解调器的抗噪声性能越好。输出信噪比越高则解调器的抗噪声性能越好。输出(shch)(shch)信噪比与调信噪比与调制方式有关也与解调方式有关。制方式有关也与解调方式有关。第52页/共106页第五十三页，共106页。幅度调制幅度调制(tiozh)系统的抗噪系统的抗噪声性能声性能n n2.2.同步检波信号同步检波信号同步检波信号同步检波信号(xnho)(xnho)的的抗噪声性能的的抗噪声性能的的抗噪声性能的的抗噪声性能n n在对在对在对在对DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB已调信号已调信号已调信号已调信号(xnho)(xnho)进行解调只能采用同进行解调只能采用同进行解调只能采用同进行解调只
41、能采用同步检波，同步检波属于线性解调，其模型如图步检波，同步检波属于线性解调，其模型如图步检波，同步检波属于线性解调，其模型如图步检波，同步检波属于线性解调，其模型如图 输入解调器的噪声(zoshng)的噪声(zoshng)功率 第53页/共106页第五十四页，共106页。幅度调制系统的抗噪声幅度调制系统的抗噪声(zoshng)性能性能n n1 1）DSBDSB信号同步检波的信噪比分析：信号同步检波的信噪比分析：信号同步检波的信噪比分析：信号同步检波的信噪比分析：n n解调器的输入信噪比：解调器的输入信噪比：解调器的输入信噪比：解调器的输入信噪比：n n解调器的输出解调器的输出解调器的输出解调
42、器的输出(shch)(shch)噪声信号：噪声信号：噪声信号：噪声信号：第54页/共106页第五十五页，共106页。幅度调制幅度调制(tiozh)系统的抗噪系统的抗噪声性能声性能第55页/共106页第五十六页，共106页。幅度幅度(fd)调制系统的抗噪声性调制系统的抗噪声性能能n n得解调器的输出信噪比：得解调器的输出信噪比：n n得信噪比增益得信噪比增益G:G:n n可见，可见，DSBDSB经过解调，信噪比改善了一倍，原因是，采用同步检波经过解调，信噪比改善了一倍，原因是，采用同步检波(ji(ji nb)nb)，使输入噪声，使输入噪声中的一个正交分量被消除的原因，抑制了噪声。中的一个正交分量
43、被消除的原因，抑制了噪声。第56页/共106页第五十七页，共106页。幅度调制系统幅度调制系统(xtng)的抗噪声的抗噪声性能性能n n2）SSB信号同步检波的信噪比分析：信号同步检波的信噪比分析：n nn nSSB的解调方法与的解调方法与DSB相同，区别相同，区别在在BPF，SSB的带通滤波器的带通滤波器BPF带宽是带宽是DSB的一半，的一半，故计算信噪比的方法相同，故计算信噪比的方法相同，输入、输入、输出的噪声输出的噪声(zoshng)功率与功率与DSB的一样。的一样。第57页/共106页第五十八页，共106页。幅度幅度(fd)调制系统的抗噪声性调制系统的抗噪声性能能n n解调器输入信噪比
44、：n n解调器输出(shch)信噪比n n则信噪比增益：第58页/共106页第五十九页，共106页。幅度调制系统幅度调制系统(xtng)的抗噪声的抗噪声性能性能n nDSB信噪比增益比SSB大一倍，但不能得出DSB比SSB解调性能好的结论。因SSB信号所需带宽仅是DSB的一半，在噪声功率密度相同的情况下，DSB解调器的输入噪声功率是SSB的二倍，从而也使其输出噪声功率比SSB的大一倍，因此，尽管DSB的信噪比增益G比SSB的大，但他的实际解调性能不会优于SSB。n n标准的AM系统的性能，可以用同步检波和包络检波两种方法，情况比较复杂，这里就不作(b zu)讨论第59页/共106页第六十页，共
45、106页。2.3角度角度(jiod)调制调制n n2.32.3角度调制角度调制角度调制角度调制n n本节要介绍的是非线性调制，这种调制方式，虽然本节要介绍的是非线性调制，这种调制方式，虽然本节要介绍的是非线性调制，这种调制方式，虽然本节要介绍的是非线性调制，这种调制方式，虽然(surn)(surn)也需要完成也需要完成也需要完成也需要完成频谱搬移，但它所形成的信号频谱不再保持原来基带信号频谱的结构，而是基带信号频谱搬移，但它所形成的信号频谱不再保持原来基带信号频谱的结构，而是基带信号频谱搬移，但它所形成的信号频谱不再保持原来基带信号频谱的结构，而是基带信号频谱搬移，但它所形成的信号频谱不再保持
46、原来基带信号频谱的结构，而是基带信号与已调信号频谱之间存在着非线性变换关系，即频率调制和相位调制。频率调制是用与已调信号频谱之间存在着非线性变换关系，即频率调制和相位调制。频率调制是用与已调信号频谱之间存在着非线性变换关系，即频率调制和相位调制。频率调制是用与已调信号频谱之间存在着非线性变换关系，即频率调制和相位调制。频率调制是用调制信号去控制载波振荡的频率，使载波的瞬时频率按调制信号的规律变化；相位调调制信号去控制载波振荡的频率，使载波的瞬时频率按调制信号的规律变化；相位调调制信号去控制载波振荡的频率，使载波的瞬时频率按调制信号的规律变化；相位调调制信号去控制载波振荡的频率，使载波的瞬时频率
47、按调制信号的规律变化；相位调制是用调制信号去控制载波振荡的相位，使载波的瞬时相位按调制信号的规律变化。制是用调制信号去控制载波振荡的相位，使载波的瞬时相位按调制信号的规律变化。制是用调制信号去控制载波振荡的相位，使载波的瞬时相位按调制信号的规律变化。制是用调制信号去控制载波振荡的相位，使载波的瞬时相位按调制信号的规律变化。这两种调制都表现为载波振荡的总相角受到调制，而幅度保持不变，故统称为角度调这两种调制都表现为载波振荡的总相角受到调制，而幅度保持不变，故统称为角度调这两种调制都表现为载波振荡的总相角受到调制，而幅度保持不变，故统称为角度调这两种调制都表现为载波振荡的总相角受到调制，而幅度保持
48、不变，故统称为角度调制。制。制。制。第60页/共106页第六十一页，共106页。调角调角(dio jio)波的数学表达式波的数学表达式n n调角波的数学调角波的数学(shxu)表达式表达式n n1调频波的数学调频波的数学(shxu)表示式表示式第61页/共106页第六十二页，共106页。调角调角(dio jio)波的数学表达式波的数学表达式第62页/共106页第六十三页，共106页。调角调角(dio jio)波的数学表达式波的数学表达式第63页/共106页第六十四页，共106页。调角调角(dio jio)波的数学表达式波的数学表达式调频(dio pn)波波形图 第64页/共106页第六十五页，
49、共106页。调角调角(dio jio)波的数学表达式波的数学表达式n n2.2.调相波的数学调相波的数学调相波的数学调相波的数学(shxu)(shxu)表示式表示式表示式表示式第65页/共106页第六十六页，共106页。调角调角(dio jio)波的数学表达式波的数学表达式第66页/共106页第六十七页，共106页。调角调角(dio jio)波的数学表达式波的数学表达式第67页/共106页第六十八页，共106页。调角调角(dio jio)波的数学表达式波的数学表达式调相波形图第68页/共106页第六十九页，共106页。调角调角(dio jio)波的数学表达式波的数学表达式第69页/共106页第
50、七十页，共106页。调角调角(dio jio)波的频谱结构和波的频谱结构和带宽带宽n n调角调角(dio jio)波的频谱结构和带宽波的频谱结构和带宽第70页/共106页第七十一页，共106页。调角调角(dio jio)波的频谱结构和波的频谱结构和带宽带宽n n 在贝塞尔理论中，已证明存在在贝塞尔理论中，已证明存在(cnzi)(cnzi)下列关系：下列关系：第71页/共106页第七十二页，共106页。调角调角(dio jio)波的频谱结构和波的频谱结构和带宽带宽n n运算(yn sun)得：第72页/共106页第七十三页，共106页。调角波的频谱结构调角波的频谱结构(jigu)和带和带宽宽 贝