简明教程第二版 第三章复习课件

式中 AM
Am 1 A0
为调幅指数(或调制幅度)
若f(t)为单频余弦波，满调幅临界状态 AM 1 下， 1/ 3
AM
14
例题 3-1 已知一个AM广播电台输出功率是50KW， 采用单频余弦信号进行调制，调幅指数为 0.707。 a) 计算调制效率和载波功率； b) 如果天线用50Ω电阻负载表示，求载波 信号的峰值幅度。
5
调制的本质 —— 频谱搬移，具体说：
1. 基带信号转换成适合于信道传输的频 带信号； 2. 实现信道的多路复用，提高信道利用 率； 3. 减少干扰，提高系统抗干扰能力。 调制：按调制信号（基带信号）的变化规 律去改变载波的某一（几）个参数的过 程。
6
载波信号： c(t ) A cos(ct 0 ) 幅度、角频率、相位被称为是正余弦波的三 个要素。 若调制信号为f(t)，已调信号为：
图3-2 产生过调 幅的波形
10
调幅指数
设调制信号为单频余弦函数，即
f (t ) Am cos( mt m )
则调幅信号为
s AM (t ) [ A0 Am cos(mt m )]cos(ct ) A0 [1 AM cos(mt m )]cos( ct )
sm(t) sp(t) sd(t) 低通滤波器LPF
cosct
图3-9 相干解调的基本模型
其中, sm(t)是已调信号, sd(t)是解调后的信号。 要求：载波同步
24
sDSB (t ) cos ct f (t ) cos ct cos ct 1 1 f (t ) cos ct f (t ) f (t ) cos 2 ct 2 2
O
t
-ωc
O
F()
ωc
ω
f(t)
O
t
-ωm
OБайду номын сангаас
ωm SDSB()

2m
sDSB(t)
O
载波反相点
-ωc
O
ωc
ω
t
带宽
图 3-4DSB信号的波形和频谱
BDSB 2m
20
DSB信号的特点（与AM信号相比）： ① 在调制信号f(t)的过零点处，高频载波相 位有180°的突变。因此需采用相干解调 (同步检波)，不能采用简单的包络检波。 ② DSB信号功率利用率提高了，调制效率 DSB 1，而AM信号的调制效率 AM 50% , 当f(t)为单频余弦函数时，调制效率最高 为1/3。
28
3.3 单边带调制(SSB, Single-sideband)
单边带信号的产生方法：滤波法和相移法 3.3.1 用滤波法形成单边带信号
f (t) sD SB(t) 单边带滤波器 HS SB() sSS B(t)
c(t)＝cos ct
图3–10
SSB的滤波法模型
S SSB ( ) S DSB ( ) H SSB ( )
其中， AM Am / A0 ，称为调幅指数。 1, 正常调幅 实际系统中，通 0 AM 1, 满调幅 常取30%~60% 1, 过调幅 之间
11
频域特性
设f(t)的频谱为F(ω)，则调幅信号的频域表达 式为 1 S AM ( ) A0 ( c ) ( c ) F ( c ) F ( c )
15
解：a) AM 0.707
AM
AM
Pf PAM
2 AM 0.7072 0.2 2 2 2 AM 2 0.707
PAM PC 0. 2 PAM
PAM KW PC PAM Pf (1 AM ) PAM 40KW 50
s(t ) A(t ) cos(c t (t ) 0 )
调制的分类： 1、按照调制信号控制载波信号参数的不同 A(t ) f (t ) 且 (t ) 为常数——幅度调制
(t ) f (t ) 且 A(t ) 为常数——相位调制 d (t ) f (t ) 且 A(t ) 为常数——频率调制
第3 章 模拟线性调制
张燕 zy29209@163.com
1
学习目标
了解调制的目的、定义和分类； 掌握 AM、DSB-SC、SSB、VSB这几种线性 调制的时域和频域表示，时域波形和频谱 结构。 信号调制和解调的方法、原理与方框图； AM、DSB-SC、SSB、VSB信号的带宽。
2
第3 章 模拟线性调制
sDSB(t)
sDSB (t ) f (t ) cosct
1 S DSB ( ) F ( c ) F ( c ) 2
cosct
由于抑制了载波， DSB f 2 (t ) cos2 ct f 2 (t ) 2 P
调制效率
DSB 1
19
cos0t
Pf PAM
2 Am 4 1 2 2 A0 2 Am 4 3
2
2 m
2 m
AM
17
例3-3 设f(t)为方波信号，100%调制，求此时的 调制效率。 2 解： AM 1 Am A0 f 2 (t ) Am A02
2 A0 Pc 2 2 f 2 (t ) Am , Pf 2 2 2 Pf Am 2 1 2 2 PAM A0 2 Am 2 2
结论： 调幅指数仅与基带信号的峰值有关，而 与基带信号的波形无关，而调制效率不仅 与调幅指数有关，还与基带信号波形有关。
18
AM
3.1.2 抑制载波双边带调制（DSB-SC） (Double-sideband Suppressed Carrier) 将AM信号中的直流分量A0去掉， f(t) 即可输出DSB-SC信号。
2 0
1 cos 2c t (cos c t ) , cos 2c t 0 2
2
A f (t ) Pc Pf 则 PAM 2 2 2 A02 f (t ) Pc 是载波功率，Pf 是边带功率。 2 2
2
只有边带功率才与调制信号有关。因此，从 功率上讲，AM信号的功率利用率比较低。
26
为了讨论方便，分别设以下两种特殊情况。 （1）设△＝0，△≠0时，解调输出为
1 sd (t ) f (t ) cos( ) 2
（2）设 △ ≠0，△ ＝0 时，解调输出 为
1 sd (t ) f (t ) cos( t ) 2
27
结果说明： （1）只有相位误差时，输出幅度将随 cos的大小变化，但不会产生失真。 （2）收发载波只有频率误差时，不仅 影响输出幅度，而且输出信号产生频率失 真。 （3）通常两种误差都存在，两种影响 都存在，严重时要影响通信质量。 所以，尽可能地使收发载波信号同频 同相。
图3-6 双边带调幅的 调制模型
22
2、解调
1）非相干解调 AM:包络检波器+低通滤波器
0
AM
Am 1 A0
1 f m f c RC
sAM(t )
0
t
VD
f (t)
包络失真
t
t
sAM(t)
R
C
sd(t)
0
图3-8 AM的包络解调器
23
2）相干解调 相干解调适用于所有的线性调制信号。 （AM、DSB）
f(t) sAM(t)
s AM (t ) m(t ) c(t ) [ A0 f (t )] cos(ct )
9
f(t)
O t
常规调幅需满足
A0≥|f(t)|max 此时可用包络检波。 反之产生过调幅现象
A0+f(t)
O
t
cos(ωct)
O t
sAM(t)
O
t
反相点
图3-1 常规调幅波形
2 A0 b) PC 40KW 2R

A0 2 RP 2000 V C
16
例3-2
设f(t)为正弦信号，100%调制，求此时的 调制效率。 f (t ) max 解： AM 1 Am A0 A0
A Pc 2
2 0
f (t ) A 2 A , Pf 2 2 4
2
经低通滤波器滤除高频分量，得到
1 sd (t ) f (t ) 2
解调时所使用的载波与调制载波同频 同相，因此称为相干载波，相应的解调方 式称为相干解调。
25
例3-2 设本地载波信号与发送载波的频率误 差和相位误差分别为△和△ ，试分析对 解调结果的影响 解: 设本地载波信号为 c1 (t ) cos(ct t ) 与sDSB(t)信号乘后为
调制定理
1 sm (t ) f (t ) cos ct [ F ( c ) F ( c )] 2
8
3.2 双边带调幅
3.1.1 常规调幅(AM) ＋ •时域表达式 A0 cosct 设调制信号为f(t)，f (t ) 0 叠加直流A0后的调制信号为 m(t ) A0 f (t ) 载波为 c(t ) A cos(ct c ) 一般我们设载波初始相位θc=0，幅度A=1，则 常规调幅信号的时域表达式为
③ AM与DSB信号的宽度都是调制信号带宽 的两倍。
21
3.1.3 调制与解调
1、调制 s AM (t ) [ A0 f (t )]cos(ct )
sDSB (t ) f (t ) cosct
f(t)
＋
sAM(t) cosct
f(t)
sDSB(t) cosct
A0
图3-5 常规调幅的 调制模型
3.1 调制的基本概念 3.2 双边带调幅 3.3 单边带调制
3.4 残留边带调制
3.5 线性调制的一般模型
3
3.1 调制的基本概念
为什么要进行调制？
扩音机 话筒 扬声器
4
基带信号 —— 较低频率分量，不宜无线传输
载波 —— 运载基带信号的载体 参数（或特征值） —— 载波的随基带信号变化的参数 调制的过程 —— 完成载波随基带信号变化的过程
dt
7
2、按照调制器传输函数的不同 线性调制：已调信号频谱是调制信号频谱的 线性搬移.如AM、DSB、SSB、VSB、ASK。 非线性调制：已调信号和调制信号的频谱没 有线性对应关系。 如FM、PM、FSK、PSK。 如何调制？(信号与系统)
f (t ) F ( ) cos ct [ ( c ) ( c )]
13
调制效率：含信息的边带功率与总功率之比
AM
Pf PAM

Pf Pc Pf

f (t )
2 A0 f 2 (t )
2
50%
2 2 m
A 若 f (t ) Am cos(mt m ) ，则 f (t ) 2 2 2
AM
Am AM 2 2 2 2 A0 Am 2 AM
F()
1
系统带宽：正 SAM(ω)中， 频率的范围

πA0
2
-m πA0
1 2
0
m SAM(ω)
|ω|> ωc ,上边带 |ω|< ωc ,下边带

带宽
-ωc-ωm
-c
图 3 - 3AM信号的频谱
-ωc+ωm
0
ωc-ωm c ωc+ωm
BAM 2m
12
功率与调制效率
AM信号在1Ω电阻上的平均功率应等于sAM(t) 的均方值 2 2 2 PAM s AM (t ) A0 f (t ) cos c t 假定 f (t ) 0，且
0
ω
0
ω
特点：简单； 缺点： 对滤波器特性要求严格, 理想滤波器不可能实现
ωc SSSB(ω) ωc
29
单级滤波法
上边带滤波器
(a) -ωc (b) -ωc (c) -ωc (d) -ωc (e) -ωc
SDSB() 0 ωc HSSB() ωc SSSB(ω) ωc HSSB() 0 ω
下边带滤波器
1 , c HUSB ( ) 0 , c 1 , c H LSB ( ) 0 , c
sDSB (t ) C1 (t ) f (t ) cosc t cos(c t t ) 1 1 f (t ) cos(t ) f (t ) cos(2c t t ) 2 2
1 经LPF后得到 sd (t ) f (t ) cos( t ) 2