2022年通信原理教案- .pdf

教 案 纸内容方法与手段第 4 章模拟调制系统（第一讲）目的要求：1、了解调制的概念、功能及分类。2、掌握 AM、DSB、SSB 和 VSB 信号的时域表达式和频域特性；理解它们的产生原理。3、掌握 AM 信号的调幅度、功率、效率、带宽的计算。4.1 调制的概念、功能及分类一、调制的概念定义：见教材 P63。基带信号 m(t)调制器Sm(t)C(t)载波二、调制的作用1.使信号与信道匹配，便于电波辐射（频谱搬移）；2.实现多路复用；3.实现频率分配；4.提高系统的抗噪声性能。三、调制的分类按调制信号（基带信号）不同分为：模拟调制和数字调制。按载波不同分为：连续波（常为正弦波）调制和脉冲调制。按控制载波的参数不同分为：幅度调制、频率调制和相位调制（后两者合称为角度调制）。按调制信号不同分为：模拟调制和数字调制。按调制器频谱搬移特性不同分为：线性调制和非线性调制。第 4-1 页示意图如右图：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 6 页 -教 案 纸内容方法与手段4.2 幅度调制（线性调制）原理一、幅度调制的一般模型定义：教材 P63。幅度调制的一般模型：教材P64图 4-1。适当选择图中滤波器的特性，便可以得到各种幅度调制信号。主要有完全调幅（AM）、抑载双边带（DSB）、单边带（SSB）及残留边带（VSB）四种。二、完全调幅（AM）时域表示式：sAM(t)=m(t)cosct=A+f(t)cos ct(4-1)AM 调制器模型：（后跟双边带滤波器）波形和频谱：（见下页图）调幅度（调幅系数）：minmaxminmax)()()()(tmtmtmtmma(4-2)若 f(t)波形对称，则AAtmAtmAAtfmamaxminmax)()()(4-3)当1am（欠或满调幅）时，无包络失真，否则将产生包络失真（过调幅）。问：已知 AM 信号tttscAMcos)cos515()(，求该调幅波的调幅度。（答：33.3%）SAM()=A(+c)+(-c)+21F(+c)+F(-c)(4-4)第 4-2 页m(t)A0cosctsA M(t)f(t)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 6 页 -教 案 纸内容方法与手段AM 信号的带宽：bAMBB2（基带信号带宽的2 倍）(4-5)AM 信号的功率：因0)(tf，故(4-6)式中，cP 为载波功率；sP 为边带功率，它等于调制信号交变部分功率的一半。AM 信号的传输效率：AMsAMPP(4-7)第 4-3 页tt0t0cF()C()cHHcc000SAM()sAM(t)(Af(t)c(t)Af(t)c(t)2H(a)载波(b)调制信号(c)已调信号(d)载波频谱(e)调制信号频谱(f)已调信号频谱A0)(2tsPAMAMttfAc22cos)(ttAfttftAccc22222cos)(2cos)(cosscAMPPtfAP2)(222名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -教 案 纸内容方法与手段【例 4 1】试求 f(t)为正弦波和方波，满调幅时AM 的效率。解：f(t)为正弦波，满调幅时f(t)的振幅与载波振幅相等，故4)22/(2)(222AAtfPs，22APc所以%3.3331)4/()2/(4/222AAAPPAMsAMf(t)为方波，满调幅时f(t)的幅度与载波振幅相等，故22)(22AtfPs，22APc所以%5021)2/()2/(2/222AAAPPAMsAM可见，AM 的效率很低。三、抑载双边带（DSB）调制时域表示式：sDSB(t)=m(t)cosct=f(t)cosct(4-8)即输入基带信号中无直流分量（模型中无加法器）。波形和频谱：教材P65图 4-2。SAM()=21M(+c)+M(-c)(4-9)DSB 信号的带宽：bAMDSBBBB2(4-10)由于载波功率cP 为 0，故效率：%100DSB四、单边带（SSB）调制将 DSB 信号抑制一个边带（上或下边带）即得。SSB 信号产生方法之一：滤波法，将DSB 模型中的双边带滤波器改为单边带滤波器即得。第 4-4 页名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -教 案 纸内容方法与手段单边带滤波器特性及SSB信号的频谱：教材P66图 4-3、4。SAM()=21M(+c)+M(-c)HSSB()(4-11)SSB 信号的时域表示式：(4-12)式中，取“-”时为上边带，取“+”时为下边带。)(?tm是)(tm的希尔伯特(Hilbert)变换，)()sgn()(?MjM，即正频率部分移相-90o，负频率部分移相90o。(4-13)中第一项的频谱：(4-13)中第二项的频谱：SSB 信号产生方法之二：移相法，如下图。m(t)。90。90cosc）（tm+-tsincSLSB(t)SUSB(t)SSB 信号的带宽：bAMSSBBBB21(4-13)SSB 的效率：%100SSB五、残留边带（VSB）调制将单边带滤波器改为残留边带滤波器即得。其特性如下图。优点：与 SSB类似，比 SSB更易于实现，但占用带宽稍大，一般取bSSBVSBBBB25.125.1(4-14)第 4-5 页ttmttmtsccSSBsin)(?21cos)(21)(名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -教 案 纸内容方法与手段残留边带滤波器特性(a)残留部分上边带;(b)残留部分下边带小结一、调制的概念、功能及分类二、完全调幅（AM）时域表示式与频谱表示式；波形与频谱图；调幅度、功率、效率、带宽的计算；产生原理。三、DSB、SSB 和 VSB 调制DSB、SSB时域表示式与频谱表示式；DSB 波形；DSB、SSB和 VSB 频谱图；DSB、SSB 和 VSB 的效率、带宽；DSB、SSB的产生原理。四、主要计算公式：(4-1)、(4-1)、(4-4)(4-13)习题教材 P85：思考题 4-1、4-2；（不写在作业本上）习题 4-1、4-2、4-3、4-5、4-18。（写在作业本上）第 4-6 页HV SB()10.50cccc00.51HV SB()(a)(b)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 6 页 -