通信原理:第5章 模拟调制系统_图文

通信原理 1 通信原理 第5章 模拟调制系统 2 第5章 模拟调制系统 ? 基本概念 ? 调制 - 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一 种过程。最常见的是正弦波调制(频谱搬移) 。 ? 调制信号 - 指来自信源的基带信号 ? 载波 - 未受调制的周期性振荡信号,最典型的是余 弦波。 ? 载波调制 - 用调制信号去控制载波的参数的过程。 ? 已调信号 - 载波受调制后称为已调信号。 ? 解调(检波) - 调制的逆过程,其作用是将已调信 号中的调制信号恢复出来。 3 第5章 模拟调制系统 ? 调制的目的 ? 适合信道传输频带,提高无线通信天线辐射效率。 ? 多路复用,把多个基带信号分别搬移到不同的载频 处,在同一对线中传输,提高信道利用率。 ? 扩展信号带宽,提高系统抗干扰、抗衰落能力,还 可实现传输带宽与信噪比之间的互换。 ? 常见的模拟调制 ? 幅度调制:调幅(AM)、双边带(DSB)、单边带(SSB) 和残留边带(VSB) ? 角度调制:频率调制(FM)、相位调制 (PM) 4 5.1幅度调制 ?5.1幅度调制(线性调制)原理 ? 一般原理 ? 表达式:设基带调制信号为m(t),正弦型载波为: c(t) ? Acos??ct ??0 ? 式中,A — 载波幅度(以后假定A = 1); ?c — 载波角频率; ?0 — 载波初始相位(以后假定?0 = 0)。 (以上假定均不失一般 性) 幅度调制信号(已调信号)一般可表示成 s(t) ? m(t) cos?ct ? 频谱:设调制信号m(t) 频谱为M(?),则已调信号频谱为 S (? ) ? 1 2 ?M (? ? ?c ) ? M (? ? ?c ) ? 5 5.1幅度调制 m(t) 0 c(t ) 0 sDSB ?t ? 0 M ??? t ??m 0 ?m ? C ??? t ??c 0 ?c ? SDSB ??? t ??c 0 ?c ? ?以上是幅度调制的最简单的形式,是双边带调制(DSB) ,事 实上幅度调制还有很多变种。或在信号上叠加直流分量,或 滤去一些频谱。其模型如图所示。 ? m ?t ? sDSB ?t? sSSB ?t ? H (?) 载波c ?t ? 6 5.1幅度调制 ?由以上表示式可见,在频谱结构上,它的频谱完全是基带 信号频谱在频域内的简单搬移。因此,幅度调制通常又称 为线性调制。但这里的“线性”并不意味着已调信号与调 制信号之间符合线性变换关系。事实上,任何调制过程都 是一种非线性的变换过程。 7 5.1幅度调制 ?5.1.1调幅(AM) ?为了采用简单的包络解调,将原信号叠加直流分量再进行调制 ?时域表示式 sAM (t) ? [ A0 ? m(t)]cos?ct ? A0 cos?ct ? m(t) cos?ct 式中 m(t) - 调制信号,均值为0; A0 - 常数,表示叠加的直流分量。 ?频谱:若m(t)为确知信号,则AM信号的频谱为 S AM (? ) ? ? A0[? (? ? ?c ) ? ? (? ? ?c )] ? 1 2 [M (? ? ?c ) ? M (? ? ?c )] ? ?调制器模型 m?t ? ? sm ?t ? A0 cos?ct 8 5.1 幅度调制 ?波形图 m ?t? c(t) 0 t 0 t A0 ?m?t? A0 ?m?t? A0 A0 0 t 0 t sAM ?t ? sAM ?t ? 0 0 t t ?AM信号的解调:由波形可以看出,当满足条件: A0≥ |m(t)|max 时,包络与调制信号波形相同,用包络检波法可恢复出原 信号 ?否则,出现“过调幅”现象。这时用包络检波将发生失真。 9 5.1 幅度调制 ?频谱m图?t ? ?由频谱可以看出,AM信号的频谱由 t 载频分量 边A带0 ?m分?t?量(上边带、下边带) 组成。 ??m 载波 t 载频分量 t sAM ?t ? 上边t 带 ??c 下边带 M ??? 0 ?m ? SAM ?? ? 载频分量 0 下边带 ?c ? 上边带 10 5.1 幅度调制 ? AM信号的特性 ? 带宽:它是带有载波分量的双边带信号,带宽是基带信 号带宽 fm 的两倍: BAM ? 2 fm ? 功率: 当m(t)为确知信号时, PAM ? sA2M (t) ? [ A0 ? m(t)]2 cos2 ?ct ? A02 cos2 ?ct ? m2 (t) cos2 ?ct ? 2A0m(t) cos2 ?ct 若 m(t) ? 0 则 PAM ? A02 2 ? m2 (t) 2 ? Pc ? Ps 式中 Pc = A02/2 - 载波功率, PS ? m2 (t) / 2 - 边带功率。 11 5.1幅度调制 ?调制效率 由上述可见,AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两 部分。只有边带功率才与调制信号有关,载波分量并不携带信 息。有用功率(边带功率)占信号总功率的比例称为调制效率 ? AM ? Ps PAM ? m2 ?t? A02 ? m2 ?t ? 当m(t) = Am cos ?mt时,m2 (t) ? Am2 / 2 代入上式,得到 ? AM ? m2 ?t? A02 ? m2 ?t ? ? Am2 2 A02 ? Am2 当|m(t)|max = A0时(100%调制),调制(幅)指数 mA ? m(t) max A0 =1时,调制效率最高,这时 ?max = 1/3 ?应用:由于解调简单,广泛应用于无线电广播 12 5.1 幅度调制 ? 5.1.2 双边带调制(DSB) ? 时域表示

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