模拟调制复习.pptx
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1、会计学1模拟调制复习模拟调制复习3.1 3.1 3.1 3.1 幅度调制的原理幅度调制的原理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: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;载波的初相位为;载波的初相位为 ;载波振幅为;载波振幅为;载波振幅为;载波振幅为 A 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T 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
2、为第1页/共54页TT线性调制:线性调制:已调信号的谱结构是基带调制信号频谱结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构的简单平移及线性变换,因此幅度调制又称为线性调制;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。第2页/共54页 根据滤波器传输函数的不同,模拟幅度调制分为根据滤波器传输函数的不同,模拟幅度调制分为4 4类:类:1.1.常规调幅常规调幅AMAM:为全通网络,为全通网络,有直流成分。有直流成分。2.2.抑制载波双边带调制抑制载波双边带调制DSB
3、DSB:为全通网络,为全通网络,无直无直流成分。流成分。3.3.单边带调制单边带调制SSBSSB:是截止频率为是截止频率为 的高通或低通的高通或低通滤波器。滤波器。4.4.残留边带调制残留边带调制VSBVSB:是特定的互补特性滤波器。是特定的互补特性滤波器。幅度调制的分类第3页/共54页一一一一.抑制载波双边带调制(抑制载波双边带调制(抑制载波双边带调制(抑制载波双边带调制(DSB-SCDSB-SCDSB-SCDSB-SC)原理)原理)原理)原理要求:要求:信号中信号中不含有不含有直流分量,且直流分量,且 是是理想带通滤波器理想带通滤波器。已调信号频谱为:其时域表达式为:不含有直流分量第4页/
4、共54页n n DSBDSBDSBDSB信号的时域波形及频谱信号的时域波形及频谱信号的时域波形及频谱信号的时域波形及频谱 第5页/共54页二二二二.常规双边带调幅常规双边带调幅常规双边带调幅常规双边带调幅(AMAMAMAM)要要 求:求:基带信号基带信号 由交流分量由交流分量 和直流分量和直流分量A A构成构成,且必须满足且必须满足 时域表达式为:时域表达式为:频域表达式为:第6页/共54页 常规双边带调幅常规双边带调幅常规双边带调幅常规双边带调幅(AMAMAMAM)信号的波形图信号的波形图信号的波形图信号的波形图第7页/共54页 常规双边带调幅常规双边带调幅常规双边带调幅常规双边带调幅(AM
5、AMAMAM)信号的频谱图信号的频谱图信号的频谱图信号的频谱图第8页/共54页三三三三.单边带调制(单边带调制(单边带调制(单边带调制(SSBSSBSSBSSB)要要 求:求:带通滤波器只允许一个边带通过。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。利用下图中的滤波法可以形成单边带信号。第9页/共54页n n产生上边带信号时产生上边带信号时n n产生下边带信号时产生下边带信号时单边带信号的频谱为第10页/共54页 SSBSSBSSBSSB信号频谱图信号频谱图信号频谱图信号频谱图第11页/共54页单边带调制(单边带调制(SSBSSB)信号的时域表达式)信号的时域表达式采用
6、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第12页/共54页四四四四.残留边带调制(残留边带调制(残留边带调制(残留边带调制(VSBVSB)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,即克服了带之间的一种线性调制,即克服了带之间的一种线性调制,即克服了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,双边带调制信号占用频带宽的缺点,双边带调制信号占用频带宽的缺点,双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又解决了单边带
7、信号要求滤波器截又解决了单边带信号要求滤波器截又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止特性比较陡峭在生产技术上的难止特性比较陡峭在生产技术上的难止特性比较陡峭在生产技术上的难题。题。题。题。残留边带在频域的表达式残留边带在频域的表达式残留边带在频域的表达式残留边带在频域的表达式 要 求:第13页/共54页 只要残留边带滤波器的截止特性只要残留边带滤波器的截止特性在载频处具有在载频处具有互补对称互补对称互补对称互补对称特性特性特性特性,那么,那么采用相干解调法就能准确恢复原有采用相干解调法就能准确恢复原有的基带信号。的基带信号。残留边带滤波器的衰减特性有残留边带滤波器的衰减
8、特性有很大的选择自由度,但这并不等于很大的选择自由度,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据信号传输中就分别使用了直线滚降和余弦滚降降和余弦滚降。残留边带滤波器的几何解释第14页/共54页带滤波器: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;已调信号;:高斯白噪声高斯白噪声;3.2 幅度调制抗噪声性能分析 通信系统的抗噪声性能用
9、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;第15页/共54页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若解调器输入噪声 具有带宽具有带宽 高斯白噪声单边功率谱密度为高斯白噪声单边功率谱密度为 ,则输入噪声平均功率则输入噪声平均功率 带通滤波器传递函数带宽应等于带通滤波器传递函数带宽应等于已调信号的频带宽度。已调信号的频带宽度。1.噪声表达式第16页/共54页TT 解调器输出信号平均功率为解调器输出信号平均功率为 ,噪声平均功率为,噪声平均功率为 ,则解调器输出
10、信噪比表示为则解调器输出信噪比表示为TT调制制度增益调制制度增益GG。TT一般来讲,调制制度增益越高,解调器抗噪声性能越好。一般来讲,调制制度增益越高,解调器抗噪声性能越好。2.调制制度增益 第17页/共54页一一一一.DSB.DSB调制系统的抗噪声性能分析调制系统的抗噪声性能分析调制系统的抗噪声性能分析调制系统的抗噪声性能分析 解调方式:解调方式:相干解调相干解调;输入信号与噪声可以分别单独分析。;输入信号与噪声可以分别单独分析。设输入信号为设输入信号为 则其平均功率为则其平均功率为 设相干载波为设相干载波为 ,则,则 低通后解调器输出信号为 输出端信号功率为第18页/共54页乘法器输出的噪
11、声 经低通滤波器后输出噪声为则输出噪声功率为第19页/共54页解调器输入信噪比为解调器输入信噪比为 解调器输出信噪比为解调器输出信噪比为调制增益为调制增益为 上式说明上式说明DSBDSB信号的解调过程使信噪比改善一倍,这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出噪声的一个正交分量是因为在相干解调中输出噪声的一个正交分量 被消被消去的缘故。去的缘故。第20页/共54页解调方式:相干解调;二二二二.SSB.SSB.SSB.SSB调制系统的抗噪性能分析调制系统的抗噪性能分析调制系统的抗噪性能分析调制系统的抗噪性能分析设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
12、率 输出信号功率为 输出噪声为 输出噪声功率为第21页/共54页 SSB SSB解调器输入信噪比为解调器输入信噪比为 SSB SSB解调器输出信噪比为解调器输出信噪比为 调制制度增益为调制制度增益为 造成单边带调制制度增益为造成单边带调制制度增益为1 1的原因是单边带信号中的的原因是单边带信号中的 分量被解调器滤除了。分量被解调器滤除了。第22页/共54页三三三三.AM.AM.AM.AM调制系统的抗噪性能分析调制系统的抗噪性能分析调制系统的抗噪性能分析调制系统的抗噪性能分析n n解调方式:解调方式:包络检波法包络检波法 设解调器输入信号设解调器输入信号 ,式中,式中 解调器输入信号功率和噪声功
13、率分别为解调器输入信号功率和噪声功率分别为 检波器输入端信号与噪声混合波形,即式中检波器输入端信号与噪声混合波形,即式中第23页/共54页 大信噪比满足以下条件大信噪比满足以下条件 再利用近似公式再利用近似公式 ,当,当 时。时。1.大信噪比情况包络检测器输出有用信号为 ,输出噪声为 。第24页/共54页信号功率及噪声功率分别为信号功率及噪声功率分别为 和和于是于是可见,可见,AMAM信号的调制制度增益信号的调制制度增益G G与信号中的直流与信号中的直流A A有关;因为有关;因为 所以所以G G总是小于总是小于1 1的,这说明解调器对输入信噪比没有改善。的,这说明解调器对输入信噪比没有改善。当
14、当 为单频正弦信号时,即为单频正弦信号时,即 ,有,有 ,此时,此时 。若采用相干检测法去解调若采用相干检测法去解调AMAM信号,其调制制度增益于包络检波(大信噪比信号,其调制制度增益于包络检波(大信噪比条件下)相同条件下)相同 。第25页/共54页门限效应:门限效应:当解调器的输入信噪比降低到一个特定的数值后,输出信当解调器的输入信噪比降低到一个特定的数值后,输出信噪比出现急剧恶化的一种现象,该特定的输入信噪比就被称为噪比出现急剧恶化的一种现象,该特定的输入信噪比就被称为“门限门限”。2.小信噪比情况上式中不存在单独的调制信号,即信号与噪声无法独立分开,包络检波器无法恢复出原来的基带信号,这
15、种现象通常称为“门限效应”。第26页/共54页 3.3 3.3 频分多路复用频分多路复用频分多路复用频分多路复用 多路复用多路复用多路复用多路复用是指将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上是指将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复合信号的方法。常见的信道复用方法有频分复用传输的复合信号的方法。常见的信道复用方法有频分复用(FDMFDM)、时分复用()、时分复用(TDMTDM)和码分复用()和码分复用(CDMACDMA)。)。n n 频分复用频分复用频分复用频分复用,即按频率分割的复用方式。,即按频率分割的复用方式。优点:优点:信道复用率高,容许复用路数多,分路方便;信道
16、复用率高,容许复用路数多,分路方便;缺点:缺点:设备复杂,且由于滤波器特性不够理想或信道的非线性将导设备复杂,且由于滤波器特性不够理想或信道的非线性将导致路际干扰。致路际干扰。在确保各路载频间隔使信号频谱不重叠外,还应留有一定空隙的保在确保各路载频间隔使信号频谱不重叠外,还应留有一定空隙的保护频带,一般要求相邻载波间隔护频带,一般要求相邻载波间隔 为,为,其中其中 为已调信号带宽,为已调信号带宽,为保护频带为保护频带 第27页/共54页n n频分多路原理方框图频分多路原理方框图第28页/共54页实例实例实例实例11载波电话系统载波电话系统载波电话系统载波电话系统n n在一对传输线上同时传输多路
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