《模拟调制系统》PPT课件.ppt
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1、内容提纲内容提纲 调制的目的、定义和分类;AM、DSB-SC、SSB、VSB及其时频域表示,时域波形,频谱结构,调制器和解调器;线性调制系统的抗噪声性能,门限效应;第三章第三章 模拟调制系统模拟调制系统 设调制信号为 ,载波信号为 式中,A为载波幅度,为载波角频率,为载波初相位。载波经模拟信号调制后的数学表示式为:式中,为载波瞬时幅度,为载波的相位偏移。如果 为常数,随 成比例变化,则称为调幅。如果 为常数,或 的导数随 成比例变化,则称为调角,前者称为调相,后者称为调频。3.1 双边带调幅3.1.1 常规调幅 标准调幅为:若 则有:上式中,称为调幅指数,用百分比表示时,称为调制度。取值分小于
2、1,等于1和大于1三种可能,分别对应正常调幅、满调幅和过调幅三种情况。若调制信号为一般信号,则取调幅指数为:。当载波初相为0时,已调信号为:若有:则已调信号的频谱为:此时,已调信号的频谱如下图所示。调幅信号的平均功率为:由于 ,所以有:调制效率:边带功率与总功率之比。即:当 时,有:此时:若 ,则有其最大值为1/3。例3-1 某调幅波未调载波功率为1KW,调制信号是幅度为Am的单音振荡。分别求AM=50%和100%时的已调波总功率、峰值功率和边带功率。解:AM=50%时。AM=Am/Ao=50%而Pc=Ao2/2=1KW Am=AMAo=AM(2Po)1/2 因此,已调波总功率为:PAM=Pc
3、+Pf=1KW+Am2/4=1125W 峰值功率为:Pp=2 PAM=2250W 边带功率为:Pf=Am2/4=125W 单边带功率为:AM=AM2/(2+AM2)=1/5 3.1.2 抑制载波双边带调幅(DSB-SC)DSB-SC信号表达式为:已调波频谱为:已调信号平均功率为:可见,其调制效率为 DSB-SC波形图及频谱图如下:3.1.3 调制与解调 AM与DSB-SC调制模型如下图所示。实际中,任何具有载 波频率的周期性信号 都可以充当载波信号 的。图中仅以正弦信 号为例加以说明。解调包括相干解调和包络解调两种方式。相干解调模型 如右图所示。其关键是必须 有一个同频同 相的载波。表达式如下
4、:经低通后,得到:从而恢复了原有的调制信号。包络检波原理如下:其中RC的取值范围为:检波器的输出为:3.2 单边带调制(SSB)3.2.1 滤波法形成SSB信号 滤波法形成SSB信号原理如下图所示。其中,所以,SSB信号频谱为:其频谱变换关 系如右图所示。归一化值:一般要求:10-3 否则,滤波 就难以实现。多级滤波法原理如下图所示。这里:例3-2 用单边带方式传输模拟电话信号。设载频为12 MHz,电话信号的频带为300 Hz3400 Hz,滤波器归一化值为10-2。试设计滤波器的方案。解:单级方案时,过渡带归一化值为 归一化值太高,实际无法实现。所以,采用二级滤波法方案。取第二级滤波器的归
5、一化值为 。这时,第二级上、下边带的间隔近似为 为此,第一级调制应使用的载频为:所以,第一级滤波器的归一化值为:3.2.2 相移法形成SSB信号 设调制信号为:载波信号为:则DSB信号为:上边带信号为:下边带信号为:相移法形成单边带信号原理如下图所示。SSB信号第一项为同相分量,第二项为正交分量。若调制信号为非周期信号,则通过希尔伯特变换实现SSB信号的产生。希尔伯特变换。由于解析信号的解析性与频域的因果性是等效的,由此可以证明,时域解析函数虚实部之间存在着确定的关系。设解析信号为 则其付氏变换为 为满足频域的因果性,应有 所以,有:由于 则 可见 (希尔伯特变换)同时 (希尔伯特反变换)希尔
6、伯特变换关系如右下图所示。时域关系为:由于 其传递函数为:其幅频相频特性见右图。故其频域表达式为:由于 所以 而 和 分别对应有:和 将上述二表达式带入卷积表达式,经推导可得上下边带的SSB分别为:上下边带之和为:移相法产生SSB信号原理如下图所示。移相法产生SSB信号频谱变换关系。3.2.3 SSB信号的解调 相干解调原理如右下图所示。由于输入信号为:所以 经低通后输出为:3.3 残留边带调制(VSB)3.3.1 残留边带的产生 使用右上滤波器特性为残留下边带,使用右下滤波特性为残留上边带。VSB信号频域表达式为:VSB调制信号采用相干解调方式,见下图。其输出为:=相干解调输出信号的频谱为:
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