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1、邯郸学院邯郸学院第五章第五章 模拟调制系统模拟调制系统邯郸学院邯郸学院回回顾一、调制的概念：一、调制的概念：二、调制目的：二、调制目的：将基带信号进行各种变换后再传输的过程将基带信号进行各种变换后再传输的过程1、将消息变换为便于传输的形式。、将消息变换为便于传输的形式。2、提高抗干扰性。、提高抗干扰性。3、有效的利用频带。、有效的利用频带。邯郸学院邯郸学院回回顾（1）波形特点：幅度随基带信号变化呈正比变化（2）频谱特点：从基带简单的搬移到频带上频谱的搬移是线性的，所以称为线性调制三、幅度调制特点三、幅度调制特点邯郸学院邯郸学院回回顾幅度调制幅度调制幅度调制幅度调制(线性调制线性调制线性调制线性
2、调制)AMAMDSB-SCDSB-SCSSBSSBVSBVSB1、优点：结构简单，实现容易，适用于广播通信。2、缺点：（1）功率效率非常低，最大为1/3（2）频谱效率也不高，为信号最高频率的2倍。四、调幅方式的分类四、调幅方式的分类邯郸学院邯郸学院回回顾幅度调制幅度调制幅度调制幅度调制(线性调制线性调制线性调制线性调制)AMAMDSB-SCDSB-SCSSBSSBVSBVSB（1）调制效率（2）DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号（3）SDSB(t)频带宽度和宽度和SAM
3、(t)相等，是调制信号带宽的两倍邯郸学院邯郸学院回回顾幅度调制幅度调制幅度调制幅度调制(线性调制线性调制线性调制线性调制)AMAMDSB-SCDSB-SCSSBSSBVSBVSB优点：优点：1、提高频带利用率（与、提高频带利用率（与AM相比，频带节省一半）相比，频带节省一半）2、节省功率、节省功率3、减小由选择性衰落引起的信号失真、减小由选择性衰落引起的信号失真缺点：缺点：1、收发两端的载频要求严格同步、收发两端的载频要求严格同步2、SSB信号产生较为复杂信号产生较为复杂克服克服DSB频带宽、频带宽、SSB实现困难实现困难 邯郸学院邯郸学院回回顾（1）常规双边带调幅解调（AM）-包络检波（2）
4、抑制载波双边带调幅解调（DSB）同步解调或相干解调（3）单边带解调（SSB）相干解调（4）残留边带解调（VSB）相干解调五、相干解调与包络检波五、相干解调与包络检波邯郸学院邯郸学院例题1某单边带调幅信号的载波幅度某单边带调幅信号的载波幅度Ac=100，载波频率，载波频率fc=800KHz，调制信号为调制信号为（1）写出）写出m(t)的的Hillert变换的表达式变换的表达式（2）写出下边带调制信号的时域表达式）写出下边带调制信号的时域表达式（3）画出下边带调制信号的振幅频谱）画出下边带调制信号的振幅频谱解：（解：（1）由）由Hillert变换的性质，可直接写出变换的性质，可直接写出m(t)的的
5、Hillert变换变换邯郸学院邯郸学院例题1（2）写出下边带调制信号的时域表达式）写出下边带调制信号的时域表达式邯郸学院邯郸学院例题1（3）画出下边带调制信号的振幅频谱）画出下边带调制信号的振幅频谱邯郸学院邯郸学院例题1邯郸学院邯郸学院5.1 幅度调制的原理幅度调制的原理5.2 线性系统的抗噪声性能线性系统的抗噪声性能5.3 角度调制原理角度调制原理5.4 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能5.5 各种模拟调制系统的比较各种模拟调制系统的比较5.6 频分复用和调频立体声频分复用和调频立体声邯郸学院邯郸学院 几点几点几点几点说说明：明：明：明：1 1、已、已、已、已调调信号在信号在信号在信
6、号在传输过传输过程中所受干程中所受干程中所受干程中所受干扰扰，通常，通常，通常，通常认为认为是加性干是加性干是加性干是加性干扰扰。2 2、加性干扰可分为、加性干扰可分为、加性干扰可分为、加性干扰可分为脉冲干扰脉冲干扰脉冲干扰脉冲干扰（闪电，工业电火花等）和对（闪电，工业电火花等）和对（闪电，工业电火花等）和对（闪电，工业电火花等）和对信号造成的连续影响的信号造成的连续影响的信号造成的连续影响的信号造成的连续影响的起伏干扰起伏干扰起伏干扰起伏干扰（热噪声，天体转移等）、（热噪声，天体转移等）、（热噪声，天体转移等）、（热噪声，天体转移等）、单频噪声单频噪声单频噪声单频噪声3 3、衡量模拟通信系统
7、的、衡量模拟通信系统的、衡量模拟通信系统的、衡量模拟通信系统的质量指标主要用信噪比质量指标主要用信噪比质量指标主要用信噪比质量指标主要用信噪比，因此主要，因此主要，因此主要，因此主要考虑对信号有持续影响的起伏噪声考虑对信号有持续影响的起伏噪声考虑对信号有持续影响的起伏噪声考虑对信号有持续影响的起伏噪声4 4、起伏噪声是各态历经的平稳随机过程（高斯白噪声）、起伏噪声是各态历经的平稳随机过程（高斯白噪声）、起伏噪声是各态历经的平稳随机过程（高斯白噪声）、起伏噪声是各态历经的平稳随机过程（高斯白噪声）5 5、加性干扰只对已调信号的接收产生影响，所以系统的、加性干扰只对已调信号的接收产生影响，所以系统
8、的、加性干扰只对已调信号的接收产生影响，所以系统的、加性干扰只对已调信号的接收产生影响，所以系统的抗噪抗噪抗噪抗噪声性能声性能声性能声性能可用可用可用可用解调器的抗噪声性能解调器的抗噪声性能解调器的抗噪声性能解调器的抗噪声性能来衡量来衡量来衡量来衡量邯郸学院邯郸学院5.2线性系性系统的抗噪声性能的抗噪声性能1、分析模型已调信已调信号号传输过程中叠加的平稳传输过程中叠加的平稳高斯白噪声高斯白噪声带通滤波带通滤波器器信道信道带通噪声带通噪声带通滤波器的带宽远小于其中心频率带通滤波器的带宽远小于其中心频率w0时，可视为窄带时，可视为窄带滤波器，故滤波器，故ni(t)为平稳窄带高斯噪声。为平稳窄带高斯
9、噪声。窄带需满窄带需满足的两个足的两个条件？条件？邯郸学院邯郸学院窄带随机过程窄带随机过程：若随机过程(t)的谱密度集中在中心频率fc附近相对窄的频带范围f内，即满足f远小于中心频率fc，且fc远离零频率，则称该(t)为窄带随机过程同相分量正交分量5.2线性系性系统的抗噪声性能的抗噪声性能邯郸学院邯郸学院统计统计特性特性c c(t)(t)和和s s(t)(t)的统计特性的统计特性a a(t)(t)和和(t)(t)的统计特性的统计特性5.2线性系性系统的抗噪声性能的抗噪声性能回忆窄带随机过程的统计特性：平均功率相等邯郸学院邯郸学院5.2线性系性系统的抗噪声性能的抗噪声性能1、分析模型可得出窄带噪
10、声ni(t)及其同相分量nc(t)和正交分量ns(t)的统计特性：B 解调器输入噪声ni(t)具有的带宽为解调器输入噪声的平均功率 为白噪声的单边功率谱密度 邯郸学院邯郸学院5.2线性系性系统的抗噪声性能的抗噪声性能（2）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出信噪比：在已调信号平均功率相同，噪声功率谱密度也相同的情况下，不同的调制方式和解调方式对应的输出信噪比 不同，即 反映了解调器的抗噪声性能 邯郸学院邯郸学院（2）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出信噪比：同样地，信噪比增益显然，信噪比增益越大则系统抗噪声性能越好5.2线性系性系统的抗噪声性能的抗噪声性能邯郸学院邯郸学院（3）幅度调
11、制系统的抗噪声能力比较1.DSB调制系统性能调制系统性能2.SSB调制系统性能调制系统性能3.普通普通AM系统性能系统性能5.2线性系性系统的抗噪声性能的抗噪声性能C邯郸学院邯郸学院1.DSB调制系制系统性能性能解调器解调器对于DSB解调器为同步解调器，在解调过程中输入信号及噪声可以分别单独解调！解调模型：解调模型：邯郸学院邯郸学院数学分析数学分析解调前解调前解调后解调后1.DSB调制系制系统性能性能C邯郸学院邯郸学院m0(t)R邯郸学院邯郸学院n0(t)R邯郸学院邯郸学院数学分析数学分析1.DSB调制系制系统性能性能输出端的有用信号功率输出端的有用信号功率输出端的噪声功率输出端的噪声功率邯郸
12、学院邯郸学院数学分析数学分析1.DSB调制系制系统性能性能邯郸学院邯郸学院数学分析数学分析结论结论1.DSB调制系制系统性能性能R邯郸学院邯郸学院2.SSB调制系制系统性能性能注意：SSB的带宽只有DSB的一半噪声：噪声：信号：信号：C邯郸学院邯郸学院以上边带为例以上边带为例 Si(t)R邯郸学院邯郸学院2.SSB调制系制系统性能性能C邯郸学院邯郸学院已知单边带已知单边带信号表达式：信号表达式：R邯郸学院邯郸学院注：注：SSB和和DSB的性能对比的性能对比:、=?2.SSB调制系制系统性能性能1、两者输入的信号功率不同输入的信号功率不同SSB信号中的解调器输入端是信号功率的组成部分2、SSB所
13、需带宽所需带宽仅为DSB的一半在输入噪声功率谱密度Ni相同，输入信号功率Si也相等时，DSB、SSB输出信噪比相等被解调器滤除，而它在R邯郸学院邯郸学院3.普通普通AM系系统性能性能AM可用包络检波、同步检波两种方法进行解调。不同的解调方法对应的输出信噪比不同解调器输入信号解调器输入信号功率和噪声功率邯郸学院邯郸学院3.普通普通AM系系统性能性能邯郸学院邯郸学院3.普通普通AM系系统性能性能当包络检波器的电压传输系数 时，检波器的输出就是E(t)，可见检波输出中的有用信号和噪声是无法完全分开的，所以考虑两种特殊情况：邯郸学院邯郸学院（1）大信噪比情况邯郸学院邯郸学院（1）大信噪比情况邯郸学院邯
14、郸学院(2)小信噪比情况邯郸学院邯郸学院(2)小信噪比情况调制信号m(t)无法与噪声分开，而且有用信号“淹没”在噪声之中。邯郸学院邯郸学院(2)小信噪比情况这时候输出信噪比不是按比例随输入信噪比下降，而是急剧恶化，通常把这种现象称为调制器的门限效应 开始出现门限效应的输出信噪比称为门限值 这种门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的，用相干解调的方法解调各种线性调制信号时不存在门限效应 相干解调不存在门限效应原因相干解调不存在门限效应原因：信号与噪声可分别进行解调，解调器的输出端总是单独存在有用信号项。邯郸学院邯郸学院3.普通普通AM系系统性能性能结论：1、在大信噪比情况下，AM信号包络检
15、波器的性能几乎与相干解调法相同2、当输入信噪比低于门限值时，将会出现门限效应。这时系统无法正常工作R邯郸学院邯郸学院小结5.2 线性系性系统的抗噪声性能的抗噪声性能1、分析模型已调信号传输过程中叠加的白噪声带通滤波器信道带通噪声邯郸学院邯郸学院（2）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出信噪比：不同的调制方式和解调方式对应的输出信噪比不同信噪比反映了系统的抗噪声性能同样地，信噪比增益也反映不同系统的抗噪声性能邯郸学院邯郸学院1.DSB调制系统性能调制系统性能2.SSB调制系统性能调制系统性能3.普通普通AM系统性能系统性能邯郸学院邯郸学院1.DSB调制系统性能调制系统性能2.SSB调制系统性
16、能调制系统性能3.普通普通AM系统性能系统性能邯郸学院邯郸学院1.DSB调制系统性能调制系统性能2.SSB调制系统性能调制系统性能3.普通普通AM系统性能系统性能邯郸学院邯郸学院结论：1、在大信噪比情况下，AM信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同2、当输入信噪比低于门限值时，将会出现门限效应。这时系统无法正常工作3.普通普通AM系统性能系统性能邯郸学院邯郸学院例题2已知语音信号已知语音信号m(t)的频率范围限制在的频率范围限制在04KHz，其单边带下，其单边带下边带调制信号时域表达式为边带调制信号时域表达式为（1）试画出一种产生该单边带信号的原理图）试画出一种产生该单边带信号的原理图（2）如采用相干解调器对该信号进行解调，当输入信噪比）如采用相干解调器对该信号进行解调，当输入信噪比为为20dB时，试计算解调输出信噪比时，试计算解调输出信噪比 Acoswc(t)2/p-2/p-)(wHh Asinwc(t)（2）由于）由于SSB信信号的调制增益为号的调制增益为1，所以输出信噪比等所以输出信噪比等于输入信噪比，所于输入信噪比，所以以邯郸学院邯郸学院