樊昌信通信原理模擬調(diào)制7版

1、通信原理（第7版）模擬調(diào)制系統(tǒng)通信原理通信原理（第7版）樊昌信曹麗娜編著本章內(nèi)容:第5章模擬調(diào)制調(diào)制簡(jiǎn)介一定義目的分類 線性調(diào)制（幅度調(diào)制）原理線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能非線性調(diào)制（角度調(diào)制）原理各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較頻分復(fù)用（FDM ）調(diào)制目的各種調(diào)制解調(diào)原理二抗噪性能3特點(diǎn) 應(yīng)用1FDM調(diào)制簡(jiǎn)介調(diào)制定義比喻貨物運(yùn)輸：將 貨物 裝載到 飛機(jī)/輪船 的某個(gè)倉(cāng)位上調(diào)制：把消息信號(hào)搭載到載波 的某個(gè)參數(shù)上。載波：一種高頻周期振蕩信號(hào)，如正弦波。受調(diào)載波稱為已調(diào)信號(hào)，含有消息信號(hào)特征。解調(diào)：調(diào)制的逆過(guò)程，從已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息信號(hào)。調(diào)制目的進(jìn)行頻譜搬移，匹配信道特性，減小天線尺寸;實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，提高

2、信道利用率；改善系統(tǒng)性能（有效性、可靠性）；實(shí)現(xiàn)頻率分配2 看來(lái)，調(diào)制在通信系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用X !能!調(diào)制分類!先認(rèn)識(shí)一下；:調(diào)制過(guò)程1；所涉及的 三種信號(hào)j-/?(/)調(diào)制器:調(diào)制信號(hào):載波II可從不同角度分類:按調(diào)制信號(hào)m（t）的類型分按己調(diào)信號(hào) 的頻譜結(jié)構(gòu)分»模擬調(diào)制»數(shù)字調(diào)制»線性調(diào)制»非線性調(diào)制(©)=篦人+ej+6 -臥)+尹(0+q) + M(0_q)本章研究的模擬調(diào)制方式:是以正弦信號(hào)W）二Acos（%+0）|作為載波的幅度調(diào)制（線性）:AM、DSBSSB、VSB角度調(diào)制（非線性）:FM、PM§ 5.1幅度調(diào)制

3、（線性調(diào)制）的原理 一般模型Xx)cos(octhML、-邊帶濾波器h(t) <=> H(co)=cos co ct* h(t)S？（69）= ） + A/（69 一 ）/（69）§ 5.1.1常規(guī)調(diào)幅（AM AM表達(dá)式 AM調(diào)制器為 COS COctSam(/) = A)+()cos%=A) COS CO J + % ( f ) COS CD J載波項(xiàng) 邊帶項(xiàng)條件 /22(/) = Ofll|rn(/)|max < A) AM波形和頻譜 AM信號(hào)的特點(diǎn) 凹仝創(chuàng)時(shí)，AM波的包絡(luò)正比于調(diào)制信號(hào)m(f),故可采用包絡(luò)檢波。 AM的頻譜由載頻分量、上邊帶和下邊帶組成。 A

4、M傳輸帶寬是調(diào)制逍號(hào)帶寬的兩倍:%匸2打 AM的優(yōu)勢(shì)在于接收機(jī)簡(jiǎn)單，廣泛用于中短調(diào)幅廣播 AM信號(hào)的缺點(diǎn)AM信號(hào)功率:»m =A)cos 砂 + 加(?)COS coctm2(t)2調(diào)制效率(功率利用率)：“ _ P. _ 齊“AM = - = =_2AM & +防(/)5 Le s A) 加2(/)” 4)2 故 “AM ” 50%AM功率利用率低!(max載波/不含有用信息，卻"浪費(fèi)"大部分的發(fā)射功率。當(dāng)然，AM正是利用這種"浪費(fèi)"去換取解調(diào)的便宜”,即包檢。一-包含有用信息m（t）,滿滴幅時(shí)，邊帶功率最大。定義調(diào)幅系數(shù)m （用百分

5、比表示時(shí)，又稱調(diào)幅度）反映基帶信號(hào)改變載波幅度的程度:呦maxIII A）m<1正常調(diào)幅m>1 過(guò)調(diào)幅m=1臨界狀態(tài)，滿調(diào)幅（100）高調(diào)幅度的重要性!“_心)m - 1max'/ AMn99AMAj +加()&設(shè) m(f) = cos單音正弦)，則加2(/)=盃/2”-A：盃/疋一亦2盃+盃2 +盃/盃2 +腫當(dāng)m(滿調(diào)幅)時(shí)，AM調(diào)制效率的最大值僅為1/3, 可見，AM的功率利用率很低。QA°°o如何提高調(diào)制效率-抑制載波!»m() = +M()COS0J=+ 加 COS0J個(gè)fn(r)COS cojSam3) = ；條件+*m(c

6、+Qc)+m S_q)§5.1.2雙邊帶調(diào)制（DSB-SC ）double-sideband suppressed carrier DSB表達(dá)式 DSB調(diào)制器Sdsb(° =加COSQJCOS JDSB (0條件SdsbS) = £mS + Qc) + M(Q-Qc)(i丨3"iCO_0 ()叭coSdsbS)下邊帶上邊帶/八/V.-69.()69VCOc “DSB DSB信號(hào)的特點(diǎn)包絡(luò)不再與成正比；當(dāng)m改變符號(hào)時(shí)載波榴位反O轉(zhuǎn)，故不能采用包絡(luò)檢波，需相干解調(diào)。廠忑三石疋/ 一、:能否只傳輸/*、 -* 叱'，無(wú)載頻分量，只有個(gè)邊帶？ 1,下邊護(hù)

7、I帶寬與AM的相同：Bdsb = 3M二2九、調(diào)制效率100,即功率利用率高。主要用作SSB、VSB的技術(shù)基礎(chǔ)，調(diào)頻立體聲中的差信 號(hào)調(diào)制等。§ 5/1.3單邊帶調(diào)制（SSB ） SSB信號(hào)的產(chǎn)生（1）濾波法原理：先形成DSB信號(hào)，邊帶濾波即得上或下邊帶信號(hào)。要求：濾波器HssbS）在載頻處具有陡峭的截止特性 °技術(shù)難點(diǎn)之一邊帶濾波特性Hssb(3)(e)一皎0(Ot.coHusb S)-叭o(dccdSqsb （）下邊帶上邊帶7V一 0 ()3<69pa 9)1' 八-G)c()叭NSusbS)A ._0. ()0CD(2)相移法設(shè)加=Am cos©

8、;/ 載波 c(r) = cos(oct畑")=A” COSQ/COS©=2 An cos(q _%” + 4” cos(© + com)t5lsb (，)USB= *4”cos.嚴(yán)”=£cos* . -A.sin/sinf/V丄叩 cos. / . 14)sin./m(r)是m(t)的希爾伯特變換含義：幅度不變，相移TT/2傳遞函數(shù)：AM(q)H3= " = J ssnM(q)(1 , CD > 0sen co = <&-1, QVO+下邊帶上邊帶要求：Hh( 1)對(duì)m(t)的所有 頻率分量精確相移TT/2 技術(shù)難點(diǎn)之二

9、SSB信號(hào)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)之一邏頻帶利用率高。其傳輸帶寬僅為AM/DSB 的一半： Bssb = Bam / 2 - fH 因此，在頻譜擁擠 的通信場(chǎng)合獲得了廣泛應(yīng)用，尤其在短波通信和多路載 波電話中占有重要的地位。優(yōu)點(diǎn)之二是低功耗特性，因?yàn)椴恍鑲魉洼d波和另一個(gè)邊 帶而節(jié)省了功率。這一點(diǎn)對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)尤為重要。缺點(diǎn)是設(shè)備較復(fù)雜，存在技術(shù)難點(diǎn)。也需相干解調(diào)。§514殘留邊帶調(diào)制（VSB ）介于SSB與DSB之間的折中方案。（0）coCDA VSBCD0coco VSB信號(hào)的產(chǎn)生cos co tM)VSB (/)應(yīng)該具有怎樣 的濾波特性？ VSB信號(hào)的解調(diào)Sp (r).VSB LPF為(f)

10、.cos a)ctSvsb 9) = *dsb 9) H (血)=£M (亦咚)+ M(Q_Q) H (e)相乘 (/) = SVsd (/)2cOS0j5VSB(，LJSd.LPFc(r) = 2 cos cdj2匸、y + e ) + MSp (e) = Svsb(Q +Q+ Svsb (e -役)S(q) = A/ ( + 2© ) + M (e) H (a? 4- cdc )+3) + M (e 2© ) H (“2 _。)LPF解調(diào)輸出：Sd(Q)= *M S)h S+0.) + /(q-0.)Sd 3)=(町：h S+©)+h S - 畋)若

11、要無(wú)失真恢復(fù)m(t), VSB濾波器的傳輸函數(shù)必須 滿足：H(e+0.) + H(e-0.)=常數(shù)，問(wèn)卜/丹殘留邊帶濾波器的幾何解釋/舊(血)（）CDH （+叭）H（0_©.）:9 .一叭0.H +q） + /（Q-a）c）=常數(shù)，co<coH VSB信號(hào)的特點(diǎn)僅比SSB所需帶寬有很小的增加，卻換來(lái)了電路的簡(jiǎn)單f H < VSB < 2/円應(yīng)用：商業(yè)電視廣播中的電視信號(hào)傳輸?shù)取?#167; 5/1.5線性調(diào)制（幅度調(diào)制）的一般模型s)Sm (r) = m(t) cos CDct * h(t)S,”O(jiān)) =+ 0 ) + M(e0 )/S)在接收端，如何從已調(diào)信號(hào)中恢

12、復(fù)出 調(diào)制信號(hào)m(t)呢？解調(diào)的任務(wù)!§5.1.6相干解調(diào)與包絡(luò)檢波相干解調(diào)適用：AM、DSB、SSB、VSB特點(diǎn)：無(wú)門限效應(yīng)要求：載波同步包絡(luò)檢波；一 AM信號(hào)R=pc適用:AM信號(hào)優(yōu)勢(shì):簡(jiǎn)單、無(wú)需載波同步要求:IMOImax 口 4)插入載波包絡(luò)檢波法A包絡(luò)檢波器4/ COS0.7適用：DSB、SSB或VSB等抑制載波的已調(diào)信號(hào) 原理：將這些信號(hào)插入恢復(fù)載波，使之成為或近似 為AM信號(hào)，然后用包絡(luò)檢波器恢復(fù)出m(t)要求：Ad很大，載波同步方法：發(fā)端/收端插入載波§5.2線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能§ 5.2.1礎(chǔ)與指標(biāo)分析模型芒和心取決于已調(diào)信號(hào)的頻譜DSB信號(hào)

13、：民：2命 fRcSSB信號(hào)：B=命 fQ=fc±fH/2二 n. (/) = nc (r) cos cot 一 ns (r)sin 如町(/)=兀 0) = n；(t) = N、=分析模型BPF解調(diào)器叫V丿(/)"N顧性能指標(biāo)C SJN。輸出信噪比:制度增益：§ 522 DSB-相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能sm(t) = m(t) cos co(t S、= 5；(r)=用 cos 砂2叫=丁 I S° =加(0 =-斥利用 sin 20 = 2 sin & cos"ic(t)(cos cof) cos co(tN、= n13B=2fH N

14、° =疋(t)=扣(/)= * 才(/)= ”Si =*莎 1亟Gdsb=2S S 即九=2厶N(yùn)° N、利用 sin 23 = 2sin& cos&Ss即人=2乞 NNO1C(t) = COS CD J相干解調(diào)將m（t） 中的正交分量抑制掉, 從而使信噪比改善1倍q(/)cos0()f =代(/)(cos®)f) -Hs(/)sinq()/ cos正交分量§ 5.2.2 DSB 相干解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲性能§523 SSBW)；C(Z)= COS (i)ct ；5m(r) = m(t) cos a)ctS- =(/) = m(t)c

15、osd?cr2 = m2(t)sm (r) =m(r)cos coct ± th (r) sin a)ct=l/n2(r)1 、"曲)十14i/?(/) = nc(t) coscot - ns(t)sin(DotN、= n()BPSB SSB(B=2fH：; rB=f"店疋= ")= +才二和?原相干解調(diào)抑制正交分量（無(wú)論信號(hào)還是噪聲）能否說(shuō)：DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能優(yōu)于SSB系統(tǒng)呢O /SSB在相同的Sj, n0,為條件下:a DSB和SSB的抗噪聲性能相同。' ° dsb§ 5.2.4 AM -包絡(luò)檢波系統(tǒng)的抗噪聲性能6”a

16、)> BPF叫包絡(luò)檢波器am(O = A)+ 加cose/nt) = nc(t) cose()/ Z7s(r)sincot加+ ® (/) = A)+ (" + % C)cos 砂一層(f)sin%=£(/)cos0 / +(p(t):£ (/) = J4)+ m(t) 4- nc(o2 + 比f(wàn) (f)(1 )大信噪比時(shí)& + 7(/) » 7<(O + (r)|£“）"）+加（7）+ 4（/）隔'掉叫他_2加 P)°AM _； r+府(。5o = 0)=,n2(0 n° = = n、 2m