CH4.1-2 幅度调制(40).ppt
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1、CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调14.1 4.1 概概 述述信信源源输输出出的的消消息息信信号号一一般般具具有有从从零零频频开开始始的的较较宽宽的的频频谱谱,而而且且在在频频谱谱的的低低端端分分布布较较大大的的能能量量,所所以以称称为为基基带带信信号号,不不宜直接在信道中传输。宜直接在信道中传输。为为了了便便于于传传输输、提提高高抗抗干干扰扰能能力力和和有有效效利利用用带带宽宽,通通常常需需要要通通过过调调制制将将信信号号的的频频谱谱搬搬移移到到适适合合信信道道和和噪噪声声特特性性的的频频率范围内进行传输。率范
2、围内进行传输。在在通通信信系系统统的的接接收收端端对对已已调调信信号号进进行行解解调调,恢恢复复出出原原来来的消息。的消息。4 调制解调原理调制解调原理CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调2(1 1 1 1)调制的定义)调制的定义)调制的定义)调制的定义?调调制制:就就是是用用待待传传送送信信号号去去控控制制某某个个高高频频信信号号的的幅幅度度、相相位位、频频率率等等参参量量变变化化的的过过程程,即即用用一个信号去装载一个信号去装载(携带携带/运输运输)另一信号。另一信号。在在频频域域上上,调调制制完完成成的的则则
3、主主要要是是频频谱谱/功功率率谱谱的的搬搬移移,即即通通过过调调制制将将基基带带信信号号的的频频谱谱/功功率率谱搬移谱搬移到以载波频率为中心的频段。到以载波频率为中心的频段。这这这这里里里里:控控控控制制制制信信信信号号号号称称称称为为为为调调调调制制制制信信信信号号号号,被被被被控控控控制制制制信信信信号号号号称为载波称为载波称为载波称为载波。如,如,如,如,单一频率正弦波或周期脉冲波等。单一频率正弦波或周期脉冲波等。单一频率正弦波或周期脉冲波等。单一频率正弦波或周期脉冲波等。2.调制的必要性/目的CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调
4、制解调调制解调调制解调3(2 2 2 2)调制的必要性)调制的必要性)调制的必要性)调制的必要性/目的目的目的目的?A.A.便于发送便于发送便于发送便于发送对对无无线线传传输输信信号号而而言言,信信号号需需要要通通过过发发射射天天线线发发送送出出去去。根根据据天天线线理理论论,发发射射天天线线的的尺尺度度与与信信号号的的波波长长满满足一定的关系式时,信号才能得到有效的发射。即足一定的关系式时,信号才能得到有效的发射。即如:如:如:如:GSMGSM手机的工作频段为手机的工作频段为 900/1800MHz900/1800MHzB.提高信道的利用率CommunicationCommunication
5、Ch4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调4B.B.提高信道的利用率提高信道的利用率提高信道的利用率提高信道的利用率以以无无线线电电广广播播的的中中波波波波段段为为例例:可可用用波波段段范范围围为为 530KHz1600KHz530KHz1600KHz,而而语语音音信信号号的的频频率率范范围围为为3003003400Hz3400Hz,经经调调制制后后每每一一个个广广播播电电台台频频道道的的带带宽宽为为9K9K。530KHz530KHz1600KHz1600KHz300 9000300 9000这一中波波段中就均匀分布着多个电台这一中波波段中就均匀分布着多个电台!上述即为上
6、述即为上述即为上述即为频分复用频分复用频分复用频分复用,它是通过采用不同载波频率的调,它是通过采用不同载波频率的调,它是通过采用不同载波频率的调,它是通过采用不同载波频率的调制完成的。制完成的。制完成的。制完成的。只传输一路信号。只传输一路信号。只传输一路信号。只传输一路信号。浪费!浪费!浪费!浪费!3.模拟调制的分类CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调5(3 3)模拟调制的分类)模拟调制的分类 4.1模拟幅度调制 根根据据基基带带信信号号是是数数字字信信号号还还是是基基带带信信号号、载载波波是是正正弦弦波波还还是
7、是脉脉冲冲波波以以及及被被改改变变的的参参数数不同等将调制分为很多种。不同等将调制分为很多种。调制方式调制方式用途举例用途举例正弦波正弦波调制调制模拟调制模拟调制常规双边带调幅常规双边带调幅AM广播广播单边带调制单边带调制SSB载波通信、短波无线电话通信载波通信、短波无线电话通信双边带调制双边带调制DSB立体声广播立体声广播残留边带调制残留边带调制VSB电视广播、传真电视广播、传真频率调制频率调制FM微波中继、卫星通信、广播微波中继、卫星通信、广播相位调制相位调制PM中间调制方式中间调制方式数字调制数字调制振幅键控振幅键控ASK数据传输数据传输频移键控频移键控FSK数据传输数据传输相移键控相移
8、键控PSK、DPSK数据传输数据传输其他高效调制其他高效调制QAM、MSK等等数字微波、空间通信数字微波、空间通信脉冲脉冲调制调制脉冲模拟脉冲模拟调制调制脉幅调制脉幅调制PAM中间调制方式、遥测中间调制方式、遥测脉宽调制脉宽调制PDM中间调制方式中间调制方式脉位调制脉位调制PPM遥测、光纤传输遥测、光纤传输脉冲数字脉冲数字调制调制脉码调制脉码调制PCM市话中继线、卫星、空间通信市话中继线、卫星、空间通信增量调制增量调制DM军用、民用数字电话军用、民用数字电话差分脉码调制差分脉码调制DPCM电视电话、图像编码电视电话、图像编码ADPCM等其他方式等其他方式中继数字电话中继数字电话Communic
9、ationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调6(4 4)调制的基本原理)调制的基本原理 4.1 模拟幅度调制 一一个个正正弦弦波波信信号号,通通常常有有三三个个参参数数确确定定:即即幅幅度度、频率和相位,因此可将载波表示为频率和相位,因此可将载波表示为 载波的幅度载波的幅度 载波的频率载波的频率 载波的相位载波的相位 连连续续波波调调制制的的过过程程就就是是用用基基带带信信号号m(t)m(t)去去改改变变载载波波c(t)c(t)的的瞬瞬时时幅幅度度、频频率率或或相相位位。相相应应的的已已调调信信号号可可表表示示为为已调波的瞬时幅度已调波的
10、瞬时幅度已调波的瞬时已调波的瞬时相位相位 ),并且有并且有为为基基带带信号最高信号最高频频率。率。CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调7如如果果为为(t)(t)常常数数,A(t)A(t)随随m(t)m(t)成成比比例例变变化化,则则称称为为幅度调制幅度调制。根根据据基基带带信信号号不不同同分分为为模模拟拟幅幅度度调调制制和和数数字字幅幅度度调调制(振幅键控制(振幅键控ASKASK),如图),如图4-14-1所示。所示。1 10 01 11 10 0t tt tt tt tt tt t模拟调制模拟调制数字调制数字调制
11、CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调8如如果果已已调调信信号号的的瞬瞬时时相相位位偏偏移移随随基基带带信信号号比比例例变变化化时时,我我们们称称之为之为相位调制相位调制。即。即分分为为模模拟拟相相位位调调制制PMPM和和数数字字相相位位调调制制(相相移移键键控控PSKPSK、DPSKDPSK),如如图图4-24-2所示。所示。(a)PM(a)PM1 11 10 00 01 10 00 0数字数字数字数字信号信号信号信号2PSK2PSK(b)2PSK(b)2PSKt tt tCommunicationCommunic
12、ationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调9已已调调信信号号的的瞬瞬时时频频率率偏偏移移随随基基带带信信号号比比例例变变化化时时,我们称之为我们称之为频率调制频率调制。即。即 根根据据基基带带信信号号m(t)m(t)不不同同分分为为模模拟拟相相位位调调制制FMFM和和数数字字频率调制(频移键控频率调制(频移键控FSKFSK),如图所示。),如图所示。(a)FM(a)FM(b)2FSK(b)2FSKt tt t1 11 10 00 01 1数字数字数字数字信号信号信号信号t t2FSK2FSKCommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch
13、4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调10根据的根据的根据的根据的调制定义调制定义调制定义调制定义:用用用用待待待待传传传传送送送送信信信信号号号号去去去去控控控控制制制制某某某某个个个个高高高高频频频频信信信信号号号号的的的的幅幅幅幅度、相位、频率等参量变化度、相位、频率等参量变化度、相位、频率等参量变化度、相位、频率等参量变化的过程。的过程。的过程。的过程。幅幅度度调调制制就就是是指指用用待待传传送送信信号号去去控控制制载载波信号的波信号的幅度幅度变化的过程。变化的过程。即即已已调调波波的的幅幅度度(包包络络)与与调调制制信信号号成成例变化。例变化。4.2 幅度调制幅度调制 数学表达
14、式CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调11一般模型一般模型h(t)m(t)cosctSM(t)数学表达式数学表达式频域表达式CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调12一般模型一般模型h(t)m(t)cosctSm(t)频域表达式频域表达式数学表达式数学表达式4.1.1 常规调幅(AM)当调制信号为确知信号时当调制信号为确知信号时当调制信号为确知信号时当调制信号为确知信号时CommunicationCommunicationCh4 Ch4
15、Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调134.1.1 模拟双边带调制(模拟双边带调制(DSB)DSB信号的波形和频谱h(t)m(t)cosctSm(t)如如果果输输入入的的基基带带信信号号是是没没有有直直流流分分量量的的模模拟拟信信号号,且且是是h(t)h(t)理理想想带带通通滤滤波波器器,则则得得到到的的输输出出已已调调信信号号便便是是无无载载波波分分量量的的双双边边带带调调制制信信号号(或或称称为为双双边边带带抑抑制制载载波波调调制制信信号号),简简称称为为DSBDSB信信号号(或或DSB-SCDSB-SC信信号)。号)。CommunicationCommunicationCh4
16、 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调14其波形和频谱如图其波形和频谱如图4-54-5所示。所示。DSBDSB信号的波形信号的波形信号的波形信号的波形 DSBDSB信号的频谱信号的频谱信号的频谱信号的频谱 上边带上边带上边带上边带下边带下边带下边带下边带CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch4 调制解调调制解调调制解调调制解调15由由式式(4-104-10)和和图图4-54-5可可以以看看出出,经经过过DSBDSB调调制制后后,基基带带信信号号的的频频谱谱M(M()被被搬搬移移到到载载频频c c的的两两侧侧,形形成成两两个个关关于于
17、c c对对称称的的分分量量,称称之之为为上上边边带带信信号号M(M(-c c)和和下下边边带带信号信号M(M(+c c)。因此,已调信号的带宽也变为原基带信号带宽的因此,已调信号的带宽也变为原基带信号带宽的2 2倍倍 DSB DSB的解调的解调从已调信号中恢复出基带信号,可从两方面入手:从已调信号中恢复出基带信号,可从两方面入手:一一是是从从时时域域表表达达式式/波波形形出出发发,找找到到一一种种变变换换恢恢复复m(t)m(t);二是从频域出发,寻找恢复出独立二是从频域出发,寻找恢复出独立M(M()的方法。的方法。CommunicationCommunicationCh4 Ch4 Ch4 Ch
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