模擬調(diào)制系統(tǒng)

第一節(jié)模擬調(diào)制系統(tǒng)一、信號及其頻譜通信系統(tǒng)要傳輸?shù)氖前畔⒌男盘?，分析通信系統(tǒng)離不開分析信號。描述信號的基本方法有：數(shù)學(xué)表達(dá)式和函數(shù)的圖形（信號的波形）。信號分析有時(shí)域分析法和頻域分析法。1.連續(xù)時(shí)間信號與離散時(shí)間信號連續(xù)時(shí)間信號是指時(shí)間自變量t是連續(xù)變化的信號，其函數(shù)值可以是連續(xù)的也可以是不連續(xù)的。離散時(shí)間信號在時(shí)間上是離散的，只在某些不連續(xù)的規(guī)定瞬時(shí)給出函數(shù)值，在其他時(shí)間沒有定義，幅值可以仍然取連續(xù)值，可以用時(shí)間序列表示。2.周期信號與非周期信號周期信號是瞬時(shí)幅值隨時(shí)間重復(fù)變化的信號。一般表達(dá)式為：x(t)＝x(t+kT)，k＝1，2......非周期信號是指函數(shù)值不隨時(shí)間而重復(fù)變化的信號。一、模擬調(diào)制基本概念調(diào)制：就是按調(diào)制信號的變化規(guī)律去改變載波信號的某些參數(shù)的過程。一、模擬調(diào)制基本概念調(diào)制信號m(t)：為包含信息的原始信號，具有較低的頻譜分量，即基帶信號。載波信號c(t)：為參數(shù)受調(diào)制信號控制，用來承載信息的特定信號。已調(diào)信號Sm(t)：調(diào)制后輸出的信號，在信道中傳輸。調(diào)制信號已調(diào)信號調(diào)制信號已調(diào)信號已調(diào)信號調(diào)制信號1.調(diào)制一般在通信系統(tǒng)的發(fā)送端有調(diào)制過程，而在接收端有解調(diào)過程。調(diào)制器解調(diào)器信息源受信者信道噪聲原始消息模擬基帶信號調(diào)制信號已調(diào)信號原始消息模擬基帶信號模擬頻帶信號信道信號模擬通信系統(tǒng)2.模擬調(diào)制以模擬信號為調(diào)制信號，對連續(xù)的正（余）弦載波進(jìn)行調(diào)制，這種調(diào)制方式稱為模擬調(diào)制。按照m(t)對c(t)不同參數(shù)的控制分類（1）幅度調(diào)制。載波的幅度隨調(diào)制信號線性變化的過程。（2）頻率調(diào)制。（3）相位調(diào)制。二、幅度調(diào)制方式幅度調(diào)制是正（余）弦載波的幅度隨調(diào)制信號作線性變化的過程。調(diào)制前后信號頻譜只有位置變化。1.常規(guī)調(diào)幅AM（AmplitudeModulation）AM的已調(diào)信號表達(dá)式為要求稱為包絡(luò)檢波不失真條件調(diào)制過程波形1.常規(guī)調(diào)幅AM的優(yōu)點(diǎn)是接收設(shè)備簡單。AM的缺點(diǎn)是功率利用率低；抗干擾能力差；在傳輸中如果載波受到信道的選擇性衰落，則在包絡(luò)檢波時(shí)會出現(xiàn)過調(diào)失真；信號頻帶較寬，頻帶利用率不高。因此AM制式用于通信質(zhì)量要求不高的場合，目前主要用在中波和短波的調(diào)幅廣播中。2.抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）DSB（DoubleSideband）調(diào)制信號m(t)上不附加直流分量A0，直接用m(t)調(diào)制載波的幅度，則輸出信號為無載波分量的雙邊帶調(diào)制信號。雙邊帶調(diào)制對應(yīng)的表達(dá)式為2.抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）雙邊帶調(diào)制信號的波形與頻譜2.抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）由時(shí)間波形可知，DSB信號的包絡(luò)不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡單的包絡(luò)檢波來恢復(fù)調(diào)制信號，需要采用相干解調(diào)（同步檢測），設(shè)備較復(fù)雜，運(yùn)用不太廣泛。由頻譜圖可知，DSB信號雖然節(jié)省了載波功率，功率利用率提高了，但它的頻帶寬度仍是調(diào)制信號帶寬的2倍，與AM信號帶寬相同。3.單邊帶調(diào)制（SSB）SSB（singlesideband）由于DSB信號的上、下兩個(gè)邊帶是完全對稱的，它們都攜帶了調(diào)制信號的全部信息，因此只傳輸其中一個(gè)邊帶即可，這就是單邊帶能解決的問題。邊帶濾波讓DSB信號分別通過理想高通或理想低通邊帶濾波器，保留所需要的一個(gè)邊帶，濾除不要的邊帶，就可分別取出上邊帶信號頻譜SUSB(ω)或下邊帶信號頻譜SLSB(ω)。理想高通濾波器取出上邊帶信號頻譜理想低通濾波器取出下邊帶信號頻譜SSB信號的帶寬為B=fmSSB調(diào)制的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選擇性衰落能力均優(yōu)于AM，而帶寬只有AM的一半。缺點(diǎn)是發(fā)送和接收設(shè)備都復(fù)雜，成本高；濾波器的設(shè)計(jì)和制作很困難，有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。鑒于這些特點(diǎn)，SSB制式普遍用在頻帶比較擁擠的場合，如頻分多路復(fù)用的載波通信系統(tǒng)中。4.殘留邊帶調(diào)制（VSB）殘留邊帶調(diào)制是介于雙邊帶和單邊帶之間的一種線性調(diào)制，既克服了DSB占雙倍帶寬的缺點(diǎn)，又解決了SSB實(shí)現(xiàn)的難題。VSB不是將一個(gè)邊帶完全抑制，而是部分抑制，使其仍保留一小部分。VSB信號帶寬B介于fm和2fm之間。4.殘留邊帶調(diào)制（VSB）VSB的性能與SSB相當(dāng)，解調(diào)原則上也需要相干解調(diào)，但在某些VSB系統(tǒng)中，附加一個(gè)足夠大的載波C，就可用包絡(luò)檢波法解調(diào)稱信號（VSB+C），這種（VSB+C）方式綜合了AM，SSB和VSB三者的優(yōu)點(diǎn)。所有這些特點(diǎn)，使VSB對商用電視廣播系統(tǒng)特別具有吸引力。VSB（vestigialsideband）三、非線性調(diào)制非線性調(diào)制又稱角度調(diào)制，包含調(diào)頻FM和調(diào)相PM，實(shí)際中FM方式最為常用。頻率調(diào)制（FM）相位調(diào)制（PM）三、非線性調(diào)制調(diào)頻波比調(diào)幅波占用的帶寬大在高調(diào)頻指數(shù)時(shí)，調(diào)頻系統(tǒng)的輸出信噪比（即抗干擾能力）遠(yuǎn)大于調(diào)幅系統(tǒng)。三、非線性調(diào)制FM的抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)帶寬與信噪比的互換，因而寬帶FM廣泛應(yīng)用于長距離高質(zhì)量的通信系統(tǒng)中，如空