第02章-模拟调制系统

现代通信原理(第4版)

第2章 模拟调制系统

本章学习要求： 了解：调制的功能与分类 掌握：常规双边带调制(AM)信号的时域表示 掌握：频域表示 功率和效率 掌握：AM的调制与解调 了解：抑制载波双边带调制信号 了解：单边带调制(SSB)和残留边带调制(VSB) 了解：非线性调制系统 了解：窄带频率调制NBFM 宽带调频WBFM 了解：窄带调相NBPM 宽带调相WBPM 了解：模拟调制系统的抗噪声性能 了解：线性调制系统的抗噪声性能 了解：非线性调制系统的抗噪声性能

2.1 调制的功能及分类2.1.1 调制的功能 对消息信号进行频谱搬移，使之适合信道传输的要求； 把基带信号调制到较高的频率 ( 一般调制到几百 kHz 到几百 MHz甚至更高的频率),使天线容易辐射； 便于频率分配：为使无线电台发出的信号互不干扰，每个 发射台都被分配给不同的频率； 有利于实现信道多路复用，提高系统的传输有效性 Internet技术的广泛应用； 可以减小噪声和干扰的影响，提高系统的传输可靠性。

2.1.2 调制的分类

2.1.2.1 根据调制信号分类 模拟调制：调制信号是模拟信号的调制； 数字调制：调制信号是数字信号的调制。 2.1.2.2 根据载波分类 连续载波调制：以正弦信号作载波的调制； 脉冲载波调制：以脉冲序列作载波的调制。载波信号是时间间隔 均匀的矩形脉冲。 2.1.2.3 根据调制器的功能分类 幅度调制一一调制信号改变载波信号的振幅参数，即利用的幅度 变化来传送的信息。如调幅(AM)、脉冲振幅调制(PAM)和振幅键控 (ASK)等。 频率调制一一调制信号改变载波信号的频率参数，即利用的频率 变化来传送的信息。如调频(FM)、脉冲频率调制(PFM)和频率键控 (FSK)等。 相位调制一一调制信号改变载波信号的相位参数，即利用的相位 变化来传送的信息。如调相(PM)、脉冲位臵调制(PPM)、相位键控 (PSK)等。

2.1.2.4 根据调制前后信号的频谱结构关系分 类 线性调制一一输出已调信号的频谱和调制信号的 频 谱 之 间 呈 线 性 关 系 ， 如 (AM) 、 双 边 带 调 制 (DSB)、单边带调制(SSB)等。 非线性调制一一输出已调信号的频谱和调制信号 的频谱之间没有线性对应关系，即已调信号的频 谱中含有与调制信号频谱无线性对应关系的频谱 成分，如FM、FSK等。

2.2 线性调制系统 2.2.1 常规双边带调制系统 2.2.1.1 常规双边带调制(AM)信号的时域表示

s AM (t ) [ A f (t )]uc (t ) Ac [ A f (t )]cos( c t 0 ) 下图表示了常规双边带信号的调制过程。其中， (a)为基带调制信号，

本图中它是一个低频余弦信号，初相 为0; (b)为等幅的高频载波信号； (c)则是调制信号叠加了一个 直流分量A后的输出； (d)就是输出的调制信号。

2.2.1.2 常规双边带调制信号的频域表示

常规双边带调制信号的频谱就是将调制信号的频谱减小一 半后分别搬移到以为中心处，且在处还各有一个强度为的 冲击分量，如图所示。F ( )

-ωm

0

ωm

ω

A

S AM ( )

A

(-ωC-ωm) -ωC (-ωC+ωm)

0

(ωC-ωm) ωC (ωC+ωm) t

2.2.1.3 常规双边带调制信号的功 率和效率 1. 通常将调制信号的功率用该信号在 1 欧姆电阻上所产生的平均 功率来表示，它等于该信号的方均值，即对时域表达式先平方然 后再求平均值。故双边带调制信号的功率为： 2. 一般情况下，可认为是均值为 0 的信号，且与载波的二倍频信 号及直流分量A之间两两彼此独立。 由于 cos2 c t 0 ,求得双边带调制信号的功率为： 式中第一项与信号无关，称作无用功率，第二项是需要的信号功 率。 3.一般定义信号功率与调制信号的总功率之比为调制效率： AM f 2 (t ) A 2 f 2 (t )

2.2.1.4 AM的调制与解调 根据双边带调制信号的时域表达 式 s AM (t ) [ A f (t )]cos c t ,可以画出其调制电 路框图如图所示。 f(t) A+f(t) sAM(t)

A

cosωCt

解调通常有两种方式: 直接采用包络检波法--用非线性器件和滤波器分离提取出 调制信号的包络，获得所需的信息，也称之为信号的非相干 检波，其原理框图如图(a)所示。 相干解调--通过相乘器将收到的信号与接收机产生的、与 调制信号中的载波同频同相的本地载波信号相乘，然后再经 过低通滤波，即可恢复出原来的调制信号，如图(b)所示。sAM(t)非线性器件 低通滤波

f(t)(a) 包络检波

sAM(t)

[A+f(t)]cos2ωCt

低通滤波本地cosωCt

f(t)

(b) 相干检波

2.2.2 抑制载波的双边带调制(DSB) 2.2.2.1 抑制载波双边带调制信号 1.常规双边带调制的最大缺点就是调制效率低，其功率中的大 部分都消耗在本身并不携带有用信息的直流分量上，如果将 这个直流成分完全取消，则效率可以提高到100%,这种调制 方式就是抑制载波双边带调制，简称DSB。其已调信号的时域 表达式为：sDSB (t ) f (t ) cos c t f (t ) cos2 f c t sDSB (t ) 就是信号 s AM (t ) 当A=0时的一个特例，其输出波形及 产生过程如图所示。f(t) (a) 0 2Am t

uc (t )(b) 0 sAM(t)

t

(c) 0

t

2.根据抑制载波双边带调制信号的时域表达式 s DSB (t ) f (t ) cos c t , 可画出其调制电路框图如图所示。f(t) sDSB(t)

cosωCt

3. 由于 s DSB (t ) 信号的包络不再具有调制信号的形状，它只能 使

用相干解调方式，才 …… 此处隐藏：939字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……