通信原理_第三章模拟调制系统

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1、Communication Theory第三章第三章 模拟调制系统模拟调制系统 幅度调制的原理及抗噪声性能幅度调制的原理及抗噪声性能 频分多路复用及线性调制应用举例频分多路复用及线性调制应用举例 非线性调制原理非线性调制原理 调频系统的抗噪声性能调频系统的抗噪声性能 采用加重采用加重/去加重技术改善信噪比去加重技术改善信噪比Communication Theory3.1 3.1 幅度调制的原理幅度调制的原理 设正弦型载波为：设正弦型载波为： 式中：载波角频率为式中：载波角频率为 ；载波的初相位为；载波的初相位为 ；载波振幅为；载波振幅为 A 幅度调制信号的一般表达式为幅度调制信号的一般表达式为

2、0( )cos()cs tAtc0 0cosmcstAm tt ()2mmccASF stMMT 幅度调制：幅度调制：用调制信号去控制高频载波的振幅，使其振 幅随调制信号作线性变化的过程。对应频谱为对应频谱为Communication TheoryT 线性调制：已调信号的谱结构是基带调制信号频谱结构的简单平移及线性变换，因此幅度调制又称为线性调制；幅度调制的模型如下图所示：由一个相乘器和一个冲激响应为由一个相乘器和一个冲激响应为h(t)h(t)的带通滤波器组成。的带通滤波器组成。Communication Theory 根据滤波器传输函数的不同，模拟幅度调制分为4类：1.常规调幅AM： 为全通

3、网络， 有直流成分。2.抑制载波双边带调制DSB： 为全通网络， 无直流成分。3.单边带调制SSB： 是截止频率为 的高通或低通滤波器。4.残留边带调制VSB： 是特定的互补特性滤波器。 H tm H tm Hc H幅度调制的分类Communication Theory一一. .抑制载波双边带调制（抑制载波双边带调制（DSB-SCDSB-SC）原理）原理要求：信号中不含有直流分量，且 是理想带通滤波器。 th cosmcstm tt ccmMMS)(21 已调信号频谱为：其时域表达式为：不含有直流分量c HCommunication Theory DSBDSB信号的时域波形及频谱信号的时域波形

4、及频谱 Communication Theory二二. . 常规双边带调幅常规双边带调幅（AMAM） 要 求：基带信号 由交流分量 和直流分量A构成， 且必须满足 时域表达式为： tm m t ttmtAttmAtwtmtSccccmcoscoscoscos maxtmA ccccmMMAS21 频域表达式为：Communication Theory 常规双边带调幅常规双边带调幅（AMAM）信号的波形图信号的波形图Communication Theory 常规双边带调幅常规双边带调幅（AMAM）信号的频谱图信号的频谱图Communication Theory三三. . 单边带调制（单边带调制（

5、SSBSSB） 要 求：带通滤波器只允许一个边带通过。 利用下图中的滤波法可以形成单边带信号。Communication Theory产生上边带信号时产生下边带信号时CCUSBSSBHH,01)()(CClSBSSBHH,01)()()()()(SSBDSBSSBHSS单边带信号的频谱为 USBH LSBHCommunication Theory SSBSSB信号频谱图信号频谱图Communication Theory单边带调制（单边带调制（SSBSSB）信号的时域表达式）信号的时域表达式ttmttmtSccLSBsin)(21cos)(21)(ttmttmtSccUSBsin)(21cos)

6、(21)(采用上边带调制时单边带信号时域表达式为采用下边带调制时的单边带信号时域表达式为推导过程推导过程Communication Theory四. 残留边带调制（VSB） 残留边带调制是介于双边带与单边残留边带调制是介于双边带与单边带之间的一种线性调制，即克服了双带之间的一种线性调制，即克服了双边带调制信号占用频带宽的缺点，又边带调制信号占用频带宽的缺点，又解决了单边带信号要求滤波器截止特解决了单边带信号要求滤波器截止特性比较陡峭在生产技术上的难题。性比较陡峭在生产技术上的难题。 残留边带在频域的表达式残留边带在频域的表达式 ()()CCHH常数 HMMSccm21要 求：HCommunic

7、ation Theory 只要残留边带滤波器的截止特性在载频处具有互补对称互补对称特性特性，那么采用相干解调法就能准确恢复原有的基带信号。 残留边带滤波器的衰减特性有很大的选择自由度，但这并不等于对滤波器的衰减特性没有限制。滤波器的衰减特性又称滚降特性，目前应用最多的就是直线滚降和余弦滚降，例如，在电视信号传输和数据信号传输中就分别使用了直线滚降和余弦滚降。残留边带滤波器的几何解释Communication Theory带滤波器：过滤出混在噪声中的有用信号，滤除已调信号频带以外的噪声。 ：已调信号； ：高斯白噪声；)(tSm)(tn)(tni)(0tm)(0tn3.2 幅度调制抗噪声性能分析

8、通信系统的抗噪声性能用解调器抗噪声性能来衡量；对于模拟通信系统，抗噪声性能通常用“信噪比”来度量。解调器抗噪声性能的模型：带通型噪声；：输出信号。：输出噪声；Communication Theory窄带的高斯噪声可表示成以下形式 式中 ， 及 均具有相同的平均功率，即若解调器输入噪声 具有带宽 高斯白噪声单边功率谱密度为 ，则输入噪声平均功率 带通滤波器传递函数带宽应等于已调信号的频带宽度。ttnttntncsccisin)(cos)()()(tni)(tnc)(tns222( )( )( )iscintntntN)(tni0nBnNi0B1. 噪声表达式Communication Theor

9、yT 解调器输出信号平均功率为 ，噪声平均功率为 ， 则解调器输出信噪比表示为T 调制制度增益G。T 一般来讲，调制制度增益越高，解调器抗噪声性能越好。 tm20 tn20)()(22tntmNSooOOiNSiNoSoG 2. 调制制度增益 Communication Theory一. DSB调制系统的抗噪声性能分析 解调方式：相干解调；输入信号与噪声可以分别单独分析。 设输入信号为 则其平均功率为 设相干载波为 ，则 ttmtScmcos 22221( )cos2imcSStmttmttccos 2c11cos( )cos222cm ttm tm tt 12omtm t 低通后解调器输出信

10、号为 输出端信号功率为 22o1( )4oSmtm tCommunication Theory2( )cos( )cos( )sincos( )cos( )sincos111 ( )( )cos2( )sin2222icccsccccscccccscn ttn ttn tttn ttn tttn tn ttn tt)(21)(tntnco乘法器输出的噪声 经低通滤波器后输出噪声为则输出噪声功率为2211( )( )44oociNntntNCommunication Theory解调器输入信噪比为 解调器输出信噪比为调制增益为 上式说明DSB信号的解调过程使信噪比改善一倍，这是因为在相干解调中输

11、出噪声的一个正交分量 被消去的缘故。21( )2ioim tSn BN21( )414OOimtSNN2iNSiNoSoG)(tnsCommunication Theory解调方式：相干解调；二. SSB调制系统的抗噪性能分析222( )( )( )884im tmtm tS 1( )4omtm t11( )( )cos( )sin22mccStm ttm tt设SSB信号为上边带调制：经过解调，解调器输出信号为解调器的输入信号功率2211( )( )416oSm tm t 输出信号功率为 输出噪声为)(21)(tntnco2211( )( )44oociNntntN 输出噪声功率为Commu