第三章模拟调制系统1??§3.1 调制的概念??§3.2 幅度调制??§3.3 调幅系统的解调??§3.4 调幅系统的抗噪声性能??§3.5 角度调制系统??§3.6 频分复用(FDM)第三章·通信原理模拟调制的概念3??原始信号一般为基带信号，频谱成分一般集中在低频部分a声音：20~20KHza一般图像信号0~几兆HZ??许多信道不能直接传输基带信号??发端需将基带信号的频谱搬移到适合在信道传输的频率范围§3.1 调制的概念第三章·通信原理模拟调制的概念5??定义：调制是使信号f(t)控制载波的某一个(或N个)参数，使这个参数按照信号f(t)的规律变化的过程??分类：a连续波调制：用正弦高频信号作为载波??模拟调制：调制信号为连续型的模拟信号??数字调制：调制信号为脉冲型的数字信号a脉冲调制：用脉冲序列作为载波??脉冲模拟调制：用连续型调制信号去改变脉冲参数??脉冲编码调制: 用连续调制信号的数字化形式(通过模数转换）去形成一系列脉冲组第三章·通信原理第三章模拟调制系统2??§3.1 调制的概念??§3.2 幅度调制??§3.3 调幅系统的解调??§3.4 调幅系统的抗噪声性能??§3.5 角度调制系统??§3.6 频分复用(FDM)第三章·通信原理模拟调制的概念4定义调制是使信号f(t)控制载波的某一个(或N个)参数，使这个参数按照信号f(t)的规律变化的过程。2. 分类（1）连续波调制：用正弦高频信号作为载波模拟调制：调制信号为连续型的模拟信号数字调制：调制信号为脉冲型的数字信号（2）脉冲调制：用脉冲序列作为载波的脉冲模拟调制：用连续型的调制信号去改变脉冲参数脉冲编码调制:用连续调制信号的数字化形式(通过模数转换）去形成一系列脉冲组§3.1 调制的概念第三章·通信原理表3.1 常用调制方式及用途6调制方式用途幅标准调幅AM广播度调双边带抑制载波DSB立体声广播制单边带调制SSB载波通信、无线电台、数传残留边带调制VSB电视广播、数传、传真连角度频率调制FM微波中继、卫星和移动通信续调制波相位调制PM中间调制方式调幅移键控ASK数据传输制数字频移键控FSK数据传输调制相移键控PSK DPSK数据传输、数字微波、空间通信现代调制系统QAM、数据传输、数字微波通信、卫星通信和GMSK和MSK等数字移动通信等脉冲脉幅调制PAM中间调制方式、遥测模拟调制脉宽调制PDM (PWM)中间调制方式、一点对多点微波通信脉冲脉位调制PPM遥测、光纤传输调制脉冲脉码调制PCM市话、卫星、空间通信数字调制增量调制ΔM军用、民用通信新方式DPCM、LPC 等图像、话的编码§3.1 调制的概念第三章·通信原理模拟调制的基本方法7基带信号f(t)载波S(t)=A0cos(ω0t+θ0)控制载波的三个参数，有以下三种基本调制方式：??调幅：A0→A(t)=A0+kAMf(t)线性调制??调频：ω0→ω(t)=ω0+kFMf(t)相位调制??调相：θ0→θ(t) =θ0+kPMf(t)相位调制§3.1 调制的概念第三章·通信原理第三章模拟调制系统9??§3.1 调制的概念??§3.2 幅度调制??§3.3 调幅系统的解调??§3.4 调幅系统的抗噪声性能??§3.5 角度调制系统??§3.6 频分复用(FDM)第三章·通信原理110tf(t)F(ω)A0+f(t)?ωΗ0ωΗω0t|f(t)|max≤A0cosw0t0tBAM=2ωHSAM(t)0tπA0πA0?ω00ω0ωAM信号的波形和频谱§3.2 幅度调制第三章·通信原理傅里叶变换相关知识回顾8F(ω)=∫f(t )e?jωtdtf(t) =12π∫F(ω) ejωtdtr(t)=s(t)?p(t)?R(ω)=S(ω)P(ω)r(t)=s(t)p(t)?R(ω)=12π[S(ω)?P(ω)]cos(ω0t)?π[δ(ω?ω0)+δ(ω+ω0)]§3.1 调制的概念第三章·通信原理§3.2.3标准调幅10f(t)SAM(t)A0cosω0tAM调制的数学模型时域表达 SAM(t) =［A0+f(t)］cosω0t=A0cosω0t + f(t)cosω0t频域表达S = A1AM(ω )0π[δ(ω+ω0)+δ(ω?ω0)]+2[F(ω+ω0)+F(ω?ω0)]§3.2 幅度调制第三章·通信原理§3.2.2双边带抑制载波调制(DSB)12f(t)SAM(t)A0cosωtDSB调制数学模型AM调制数学模型0时域表达sDSB(t)=f(t)cosω0t频域表达SDSB(ω)=12[F(ω+ω0)+F(ω?ω0)]§3.2 幅度调制第三章·通信原理§3.2.2双边带抑制载波调制(DSB) 13cosω0t0t?ωω00ω0f(t)(ω)0tF?ωωΗωΗs过0点DSB(t)tSDSB(ω)0ω?ω0OBω0DSB=2ωHDSB信号的波形和频谱§3.2 幅度调制第三章·通信原理方法一：滤波法15上边带HSSB上(ω)=1?HSSB上(ω)H(1w)下-wwHsgn(ω?ω边SSB下(ω)=1[sgn(ω+ω0)?0带00w02)]形成SSB信号的滤波器sgn(ω)=??1ω≥0??1ω<0§3.2 幅度调制第三章·通信原理方法二：相移法17相移法产生单音频信号的SSB信号设单频调制信号为f(t)=Amcosωmt载波为cosω0t两者相乘得DSB信号的时域表示式为sDSB(t)=Amcosωmtcosω0t=12Acos(ω1m0+ωm)t+2Amcos(ω0?ωm)t§3.2 幅度调制第三章·通信原理§3.2.3单边带调制(SSB) 14F(w)基带频谱DSB频谱上边带频谱下边带频谱w-w0w0图3-6 SSB信号的频谱§3.2 幅度调制第三章·通信原理滤波法的技术难点16??调制信号含有丰富的低频成分，经调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄。??要求单边带滤波器在特性w0附近具有陡峭的截止响有用边带的信号成分。，才能有效地抑制无用的一个边带且不影??这就使滤波器的设计和制作很困难，有时甚至难以实现。第三章·通信原理方法二：相移法18则，上、下边带的表达式分别可表示为:s)=1USB(t2Amcos(ω0+ωm)t=12Acosω1m0tcosωmt?2Amsinω0tsinωmtsLSB(t)=12Amcos(ω0?ωm)t=12Acosω1m0tcosωmt+2Amsinω0tsinωmt§3.2 幅度调制第三章·通信原理方法二：相移法19把上、下边带合并起来可以写成s(t)=12Aω1SSBmcos0tcosωmt?2Amsinωmtsinω0tAmsinωmt可以看成是Amcosωmt相移-90度，而幅度大小保持不变。以上采用相移获得SSB信号的方法能否推广到一般信号？§3.2 幅度调制第三章·通信原理希尔伯特变换的相移特性21若F(ω)为f(t)的傅氏变换，则??f(t)的傅氏变换为??F(ω): ??F(ω)=F(ω)?[?jsgnω]式中符号函数sgn(ω)=??1ω≥0??1ω<0令H(ω)=??F(ω)F(ω)=?jsgn(ω)§3.2 幅度调制第三章·通信原理方法二：相移法23相移法产生单音频信号的SSB信号s11SSB(t)=2Amcosωmtcosω0t?2Amsinωmtsinω0tf(t)??f(t)s1SSB=2f(t)cosω10t???2f(t)sinω0t相移法产生信号的SSB信号§3.2 幅度调制第三章·通信原理方法二：相移法20什么样的变换能让函数的幅频特性保持不变，同时相移-90度呢？希尔伯特变换??f(t)=1πt?f(t)=1∞f(τ)π∫?∞t?τdτf(t)=?1πt???f(t)=?1∞??f(τ)π∫?∞t?τdτ§3.2 幅度调制第三章·通信原理希尔伯特变换的相移特性22f(∧t)=f(t)?1(t)=1∧πtf(t)hπtf(t)H(ω)H(ω)=?jsgn(ω)??jω>0jω =??0ω=0??jω<0-j§3.2 幅度调制第三章·通信原理方法二：相移法24121f(t) cosω2f(t)0tcosω0tH(ω)?πsSSB(t)2±12f(t)12f(t)sinω0t§3.2 幅度调制第三章·通信原理方法二：相移法25??难点：宽带相移网络的实现，该网络要对调制信号量严格相移f(t)的负频率分量严格相移π-π/2/2，正频率分第三章·通信原理2.用相移法形成单边带信号27移项法的难点：宽带相移网络的实现，该网络要对调制信号f(t)的负频率分量严格相移π/2，正频率分量严格相移-π/2SSB调制方式的优点：（1）功率利用率高（无载波发射功率）（2）频谱效率高，它所占用的频带宽度为B半SSB=fH，只有AM、DSB的一缺点：实现方法复杂 §3.2 幅度调制第三章·通信原理残留边带滤波器的可能实现方案29?ω0(a)ω0?ω0(b)ω0(a)残留部分上边带的滤波器特性; (b)残留部分下边带的滤波器特性残留边带滤波器特性§3.2 幅度调制第三章·通信原理SSB调制方式的优缺点26??优点a功率利用率高（无载波发射功率）a频谱效率高，它所占用的频带宽度为B有AM、DSB的一半SSB=fH，只??缺点：实现方法复杂第三章·通信原理§3.2.4残留边带调制(VSB)28wDSB-w0wwcSSB-w0ww0VSB-ww0w0DSB、SSB和VSB信号的频谱§3.2 幅度调制第三章·通信原理残留边带滤波器的可能实现方案30?ω0(a)ω0在w=0点互补对称?ωh(b)ωhHVSB(ω+ω0)+HVSB(ω-ω0)=常数，|ω|≤ωH(3.1-14)残留边带滤波器的几何解释§3.2 幅度调制第三章·通信原理
天津大学通信原理 课件 第三章模拟调制.pdf
