lx-通信概论-模拟调制系统.ppt
《lx-通信概论-模拟调制系统.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《lx-通信概论-模拟调制系统.ppt(71页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第2章 模拟调制系统,本章主要内容,非线性调制原理,2.3,调制的概念,序,调制的定义,2,调制的分类,3,调制的功能,我们通常把消息经过适当处理后所得到的原始信号称为基带信号,这种信号不能在信道中直接进行传输吗?,模拟通信系统模型,为什么要调制?,为什么要调制?,频率在3003000Hz是人们日常交流最常用的声音频率范围,我们以3000Hz为例,计算它的波长。,天线的长度要大于信号波长的1/10,才能有效地辐射电磁波,可计算出天线的长度为:,为什么要调制?,一万米的手机天线你敢用么?,减小天线长度,减小信号波长,增大信号频率,调 制,如何减少天线的长度呢?,为什么要调制?,调制的概念,调制信
2、号,载波信号,已调信号,调制的概念,调制的概念,调制的功能,频谱变换 实现信道的复用 改善系统性能 实现频率分配,调制的基本作用是频率搬移,通过调制将信号频谱搬移到所需要的位置。,通过调制,可使实现在一个信道里同时传输多个信号。,将信号变换,使它占据较大的带宽,它将具有较强的抗干扰性。,通过调制将各类业务的信号搬移到所分配的频谱位置,使之相互间不干扰。,调制的定义,基本概念 调制 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。 广义调制 分为基带调制和带通调制(也称载波调制)。 狭义调制 仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场合,调制一词均指载波调制。 调制信号 指来自信源的基带信号 载波调制
3、 用调制信号去控制载波的参数的过程。 载波 未受调制的周期性振荡信号,它可以是正弦波,也可以是非正弦波。 已调信号 载波受调制后称为已调信号。 解调(检波) 调制的逆过程,其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。,调制的分类,幅度调制,频率调制,相位调制,以调制信号去控制载波的幅度变化,以调制信号去控制载波的频率变化,以调制信号去控制载波的相位变化,调制的分类,(1)按调制信号m(t)的类型分:模拟调制和数字调制 (2)按载波信号c(t)的类型分:连续波调制和脉冲调制 (3)按调制器的不同功能分:幅度调制、频率调制和相位调制 (4)按调制器的传输函数分:线性调制和非线性调制 (5)按已调信号占
4、用带宽分:窄带调制、宽带调制和扩频调制,幅度调制,幅度调制,根据频谱特性的不同,DSB,常规调幅,抑制载波 双边带调幅,单边带调幅,残留边带调幅,第2章 模拟调制系统,2.1幅度调制(线性调制)的原理 一般原理 表示式: 设:正弦型载波为 式中,A 载波幅度; c 载波角频率; 0 载波初始相位(以后假定0 0)。 则根据调制定义,幅度调制信号(已调信号)一般可表示成 式中, m(t) 基带调制信号。,第2章 模拟调制系统,频谱 设调制信号m(t)的频谱为M(),则已调信号的频谱为 由以上表示式可见,在波形上,已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化;在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱
5、在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。由于这种搬移是线性的,因此,幅度调制通常又称为线性调制。但应注意,这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上,任何调制过程都是一种非线性的变换过程。,第2章 模拟调制系统,2.1.1调幅(AM) 时域表示式 式中 m(t) 调制信号,均值为0; A0 常数,表示叠加的直流分量。 频谱:若m(t)为确知信号,则AM信号的频谱为 若m(t)为随机信号,则已调信号的频域表示式必须用功率谱描述。 调制器模型,第2章 模拟调制系统,波形图 由波形可以看出,当满足条件: |m(t)| A0 时,其包络与调制信号波形相同, 因此用包络检波法很
6、容易恢复出原 始调制信号。 否则,出现“过调幅”现象。这时用 包络检波将发生失真。但是,可以 采用其他的解调方法,如同步检波。,第2章 模拟调制系统,第2章 模拟调制系统,频谱图 由频谱可以看出,AM信号的频谱由 载频分量 上边带 下边带 三部分组成。 上边带的频谱结构与原调制 信号的频谱结构相同,下边 带是上边带的镜像。,第2章 模拟调制系统,AM信号的特性 带宽:它是带有载波分量的双边带信号,带宽是基带信号带宽 fH 的两倍: 功率: 当m(t)为确知信号时, 若 则 式中 Pc = A02/2 载波功率, 边带功率。,第2章 模拟调制系统,调制效率 由上述可见,AM信号的总功率包括载波功
7、率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关,载波分量并不携带信息。有用功率(用于传输有用信息的边带功率)占信号总功率的比例称为调制效率: 当m(t) = Am cos mt时, 代入上式,得到 当|m(t)|max = A0时(100调制),调制效率最高,这时 max 1/3,第2章 模拟调制系统,2.1.2 双边带调制(DSB) 时域表示式:无直流分量A0 频谱:无载频分量 曲线:,第2章 模拟调制系统,调制效率:100 优点:节省了载波功率 缺点:不能用包络检波,需用相干检波,较复杂。 2.1.3 单边带调制(SSB) 原理: 双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱M()
8、的所有频谱成分,因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率,还可节省一半传输频带,这种方式称为单边带调制。 产生SSB信号的方法有两种:滤波法和相移法。,第2章 模拟调制系统,滤波法及SSB信号的频域表示 滤波法的原理方框图 用边带滤波器,滤除不要的边带: 图中,H()为单边带滤波器的传输函数,若它具有如下理想高通特性: 则可滤除下边带。 若具有如下理想低通特性: 则可滤除上边带。,第2章 模拟调制系统,SSB信号的频谱 上边带频谱图:,第2章 模拟调制系统,SSB信号的解调 SSB信号的解调和DSB一样,不能采用简单的包络检波,因为SSB信号也是抑制载波的已调信号,它的包络不能直接反映调
9、制信号的变化,所以仍需采用相干解调。 SSB信号的性能 SSB信号的实现比AM、DSB要复杂,但SSB调制方式在传输信息时,不仅可节省发射功率,而且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。,第2章 模拟调制系统,2.1.4 残留边带(VSB)调制 原理:残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方式,它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点,又解决了SSB信号实现中的困难。在这种调制方式中,不像SSB那样完全抑制DSB信号的一个边带,而是逐渐切割,使其残留一小部分,如下图所示:,第2章 模拟调制系统,调制方法:用滤波法实现残留边带调制的原理框图与滤
10、波法SSB调制器相同。 不过,这时图中滤波器的特性应按残留边带调制的要求来进行设计,而不再要求十分陡峭的截止特性,因而它比单边带滤波器容易制作。 对残留边带滤波器特性的要求 残留边带滤波器的特性H()在c处必须具有互补对称(奇对称)特性, 相干解调时才能无失真地从残留边带信号中恢复所需的调制信号。,第2章 模拟调制系统,残留边带滤波器特性的两种形式 残留“部分上边带”的滤波器特性:下图(a) 残留“部分下边带”的滤波器特性 :下图(b),第2章 模拟调制系统,2.1.5 线性调制的一般模型 滤波法模型 在前几节的讨论基础上,可以归纳出滤波法线性调制的一般模型如下: 按照此模型得到的输出信号时域
11、表示式为: 按照此模型得到的输出信号频域表示式为: 式中, 只要适当选择H(),便可以得到各种幅度调制信号。,第2章 模拟调制系统,2.1.6 相干解调与包络检波 相干解调 相干解调器的一般模型 相干解调器原理:为了无失真地恢复原基带信号,接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步(同频同相)的本地载波(称为相干载波),它与接收的已调信号相乘后,经低通滤波器取出低频分量,即可得到原始的基带调制信号。,第2章 模拟调制系统,包络检波 适用条件:AM信号,且要求|m(t)|max A0 , 包络检波器结构: 通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。例如, 性能分析 设输入信号是 选择RC满足如下关
12、系 式中fH 调制信号的最高频率 在大信号检波时(一般大于0.5 V),二极管处于受控的开关状态,检波器的输出为 隔去直流后即可得到原信号m(t)。,第2章 模拟调制系统,2.2 非线性调制(角度调制)的原理 前言 频率调制简称调频(FM),相位调制简称调相(PM)。 这两种调制中,载波的幅度都保持恒定,而频率和相位的变化都表现为载波瞬时相位的变化。 角度调制:频率调制和相位调制的总称。 已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移,而是频谱的非线性变换,会产生与频谱搬移不同的新的频率成分,故又称为非线性调制。 与幅度调制技术相比,角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能。,第2章 模拟调制系统
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- lx 通信 概论 模拟 调制 系统
链接地址:https://www.31doc.com/p-2701824.html