5-3-調(diào)制和解調(diào)、帶通濾波系統(tǒng)的應(yīng)用-抽樣信號(hào)恢復(fù)模擬信號(hào)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系5.3調(diào)制與解調(diào)、帶通濾波系統(tǒng)的應(yīng)用調(diào)制與解調(diào)、帶通濾波系統(tǒng)的應(yīng)用抽樣抽樣信號(hào)恢復(fù)模擬信號(hào)信號(hào)恢復(fù)模擬信號(hào) 一、調(diào)制與解調(diào)一、調(diào)制與解調(diào)1為什么要調(diào)制（實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸）為什么要調(diào)制（實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸）天線尺寸必須大于信號(hào)波長(zhǎng)的十分之一；天線尺寸必須大于信號(hào)波長(zhǎng)的十分之一； 不調(diào)制各電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)頻率就會(huì)相同，用戶無(wú)法選擇；不調(diào)制各電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)頻率就會(huì)相同，用戶無(wú)法選擇； 通過(guò)調(diào)制，各信號(hào)被搬移到不同的頻率范圍，通過(guò)調(diào)制，各信號(hào)被搬移到不同的頻率范圍，接收機(jī)可選擇接收，從而實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。接收機(jī)可選擇接收，從而實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。 信源信源

2、編碼編碼調(diào)制調(diào)制信道信道解調(diào)解調(diào)解碼解碼信宿信宿信號(hào)的傳輸過(guò)程信號(hào)的傳輸過(guò)程哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系2調(diào)幅原理（抑制載波振幅調(diào)制，調(diào)幅原理（抑制載波振幅調(diào)制，AM-SC）調(diào)制調(diào)制 0( )( )cos()f tg tt調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)相乘相乘 載波信號(hào)載波信號(hào)( )g t0cos() t0001() ( )cos() ()()2F jF g ttGG( )Gmm012( )F01哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系乘積解調(diào)（同步解調(diào)）乘積解調(diào)（同步解調(diào)） 相乘相乘低通低通0( )( )cos()f tg tt0cos() t0

3、( )g t( )g t000011( ) ( )cos()cos()( )( )cos(2)22g tg tttg tg tt00011( )( ) (2)(2)24F g tGGG 哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系0( )G02cmmc0212( )Gmm恢復(fù)條件：恢復(fù)條件：a)低通濾波器低通濾波器02mcm b)低通濾波器幅度為低通濾波器幅度為2缺點(diǎn)：在接受端需要本地載波信號(hào)，接收機(jī)成本高缺點(diǎn)：在接受端需要本地載波信號(hào)，接收機(jī)成本高 哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系( )g tA0( )cos()Ag tt0cos() t相

4、加相加相乘相乘3標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制（標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制（AM,傳送載波信號(hào)）傳送載波信號(hào)）( )0Ag t條件：條件：缺點(diǎn)：發(fā)射機(jī)需要足夠附加功率，成本高缺點(diǎn)：發(fā)射機(jī)需要足夠附加功率，成本高優(yōu)點(diǎn)：不需要本地載波優(yōu)點(diǎn)：不需要本地載波 解調(diào)：包絡(luò)檢波器（二極管、電阻、電容）解調(diào)：包絡(luò)檢波器（二極管、電阻、電容） 調(diào)制調(diào)制哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系4其它調(diào)制方式其它調(diào)制方式 單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制SSB調(diào)頻調(diào)頻FM調(diào)相調(diào)相PM( )Gmm012( )F010( )( )cos()f tg tt調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)相乘相乘 載波信號(hào)載波信號(hào)( )g t0cos() t帶通濾波器帶通

5、濾波器( )SSBft0000mm哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系二、帶通濾波系統(tǒng)的應(yīng)用二、帶通濾波系統(tǒng)的應(yīng)用1.調(diào)幅信號(hào)作用于帶通系統(tǒng)調(diào)幅信號(hào)作用于帶通系統(tǒng)穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)穩(wěn)定，穩(wěn)態(tài)響應(yīng)0sin() t0cos() t( )H s000() sin()H jt000() cos()H jt哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系222( )(1)100sH ss1( )(1cos )cos100v ttt2( )vt111( )cos100cos101cos9922v tttt2222222()(1)10021 1002(100)(100

6、)jjjH jjjj 11(100)(100)1(100)12jj451( 99)2jH je例例1已知已知，求穩(wěn)態(tài)響應(yīng)求穩(wěn)態(tài)響應(yīng)解：解： ( 100)1H j，451( 101)2jH je，21212( )cos100cos(10145 )cos(9945 )2 22 2v tttt 21cos(45 )cos1002tt哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系2窗函數(shù)的應(yīng)用窗函數(shù)的應(yīng)用 00tt研究信號(hào)在某一時(shí)間間隔內(nèi)的特性（時(shí)間窗）研究信號(hào)在某一時(shí)間間隔內(nèi)的特性（時(shí)間窗） cc研究信號(hào)在某一頻率間隔

7、內(nèi)的特性（頻率窗）研究信號(hào)在某一頻率間隔內(nèi)的特性（頻率窗）窗函數(shù)的概念窗函數(shù)的概念 頻率窗函數(shù)例子頻率窗函數(shù)例子 注意：利用帶通系統(tǒng)傳輸調(diào)幅波過(guò)程中，只關(guān)心包絡(luò)波形是否注意：利用帶通系統(tǒng)傳輸調(diào)幅波過(guò)程中，只關(guān)心包絡(luò)波形是否 失真，不考慮載波相位如何變化失真，不考慮載波相位如何變化 哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系( )f t1( ) ()tfwdaa( )aHsin()cos(3)( )ttw tt( )aH例例2若信號(hào)若信號(hào)通過(guò)某線性時(shí)不變系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出信號(hào)為通過(guò)某線性時(shí)不變系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出信號(hào)為求：此系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)求：此系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù) 若若，求，求描述系統(tǒng)功能

8、描述系統(tǒng)功能a( )aH改變時(shí)，改變時(shí)，規(guī)律規(guī)律哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系( )()aHaWa1 sin( )cos3tw ttt11( ) ()() (3 )(3 )2Wuu 1 (4 )(2 ) (2 )(4 )2uuuu124( )20aaHaa解：解：1( )()ath twaa， 2wBa03a理想帶通濾波器，理想帶通濾波器，0/2/3wBawB0改變改變 ，可調(diào)，可調(diào)和和，但，但不變不變哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系( )f t( )sf t( )( )()Tsnp tttnT相乘相乘1.從沖激抽樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)

9、時(shí)間信號(hào)從沖激抽樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)時(shí)間信號(hào) 抽樣抽樣三、從抽樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)時(shí)間信號(hào)三、從抽樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)時(shí)間信號(hào)( )() ()1( )()sssnssnsf tf nTtnTFFnT( )sF( )Fmmmms1sT1哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系()0sccTH j( )()csch tTSat( )( )( )()()cssscsnf tf th tTf nT SatnT( )()()scsnf tf nT SatnT( )f t()H j( )sf t 恢復(fù)恢復(fù)mcsm條件：條件：2smcm若若且且，則，則哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)

10、化測(cè)試與控制系2零階抽樣保持零階抽樣保持( ) t函數(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，時(shí)寬窄、幅度大的矩形脈沖也很難實(shí)現(xiàn)。函數(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，時(shí)寬窄、幅度大的矩形脈沖也很難實(shí)現(xiàn)。 ( )p t( )f t對(duì)對(duì)抽樣，保持這一樣本值到下一個(gè)抽樣瞬間為止抽樣，保持這一樣本值到下一個(gè)抽樣瞬間為止所以在通信中常采用零階抽樣保持：抽樣瞬間，所以在通信中常采用零階抽樣保持：抽樣瞬間，( )f t0( )sft零階抽樣保持器零階抽樣保持器p(t)哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系( )() ()sssnf tf nTtnT1( )()ssnsFFnTt( )f tt( )p tt0( )sftsT( )sf

11、 t0( )h t( )sf t0( )sft1sTWhy?哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系00( )( )( )ssftf th t200( )( )( )()2sTjssssnTFFHFnSae恢復(fù)恢復(fù)方法方法 202()()202sTjssrseTSaHj0( )sft( )f t0()rHj() () ()()sssnf nTnTu tu tTd ()()stsst Tnf nTnT d () ()(1)sssnf nTu tnTu tnT哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系10()rHj2s2s2s2s( ) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)

12、自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系3一階抽樣保持一階抽樣保持21( )()()2sssnTFFnSa 2112()()202ssrsTSaHj ( )sf tsTsT1( )sft1 折線折線哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系 數(shù)字通信系統(tǒng)中常用零階抽樣保持?jǐn)?shù)字通信系統(tǒng)中常用零階抽樣保持4總結(jié)：總結(jié)： 由抽樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)信號(hào)的本質(zhì)是由樣本值重建某一函數(shù)由抽樣信號(hào)恢復(fù)連續(xù)信號(hào)的本質(zhì)是由樣本值重建某一函數(shù) 這一過(guò)程稱為內(nèi)插這一過(guò)程稱為內(nèi)插 帶限內(nèi)插（用帶限內(nèi)插（用Sa函數(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)插）函數(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)插） 線性內(nèi)插（用折線內(nèi)插）線性內(nèi)插（用折線內(nèi)插）哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系哈爾濱工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化測(cè)試與控制系作業(yè)：作業(yè)：