第三章 调幅系统..
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2、滤波法形成单边带信号(从频域概念出发) 滤波法的概念:在双边带调制后接上一个边带滤波器,让有用边带 通过而抑制掉无用边带.滤波器可用高通(产生USB)或低通滤波器(产 生LSB). 滤波法实现SSB的数学模型如图.
f(t)
θ(ω)
cos(ω0t)
φSSB(t)
缺点：要求在ω0处有锐截止特性,实际滤波器难易程度与过渡带相对载 频的归一化值有关。解决办法是采用多级频率搬移,即在低载频上形成单 边带信号,然后通过变频将频谱搬移到更高的载频.
2
引言
定义：用调制信号(基带信号)的变化规律去控制载波的 某个参数，使这个参数按照信号的规律变化。 调制过程对通信系统至关重要，主要目的主要有: 提高频率以便辐射; 实现信道复用；
AM，FM，PM ASK，FSK，PSK，QAM
PAM，PDM，PPM
PCM/DPCM/ADPCM
3
连续波已调信号
本章主要介绍连续波(CW)模拟调制系统，其中包括： 调幅(线性)：调制信号(基带信号)频谱的线性搬移过 程。 AM,DSB,SSB,VSB 调角(非线性)：调制信号频谱与已调信号频谱间无线性对 应关系。 FM、PM
4
3.1标准幅度(AM)
标准调幅 用信号m(t)去控制载波C(t)的振幅，使已调信号包络按照f(t) 的规律线性变化的过程 1、调幅波的产生
m(t)
+
*
cos(ωct)
sm (t )
A0
AM数学模型 实际调幅器可用二极管、晶体管等任何非线性器件都可以充当乘法 器作用,而其上加一定的直流偏置便可实现加法器功能
5
2、波形及其频谱
s AM A0 m t cos ct A0 cos ct m t cos ct 载波项 双边带信号 DSB
第三章 调幅系统
1
● —— 主要内容
引言 §3.1 标准调幅（AM） §3.2 抑制载波双边带调幅（DSB） §3.3 单边带调幅（SSB） §3.4 残留边带调幅（VSB） §3.5 调幅信号的相干解调 §3.6 调幅信号的非相干解调 §3.7 各种调幅信号相干解调的噪声性能 §3.8 AM系统包检波器的噪声性能 §3.9 各种调幅系统的比较 §3.10 小结
DSB和AM频谱的区别仅在于前者频谱中不含载波分量.
带宽与AM一样2WM
13
2、DSB产生
m(t)
DSB的实现:在标准调幅波中令A0=0 ，实际常采用简单稳 定,平衡性好，可很好抑制载波信号的平衡调制器. DSB解调:必须用相干解调.区别于AM,不可用包络检波器进行 非相干解调，倒相点的存在使得已调波的包络不再与m(t)形 状相同.
f(t) cos (ω1t)
θ1(ω)
cos(ω2t)
θ2(ω)
16
下边带频域
S LSB S DSB H
S LSB t S DSB t h t sin c t t
下边带时域
S DSB h t d m cos c
m t
f t A0 m t
m0
t
m t
t
sAM t
cos ct
m0
t
t
sAM t 中的各项波形图
当满足A0 m t max 时，AM波包络与m(t )形状完全一样
6
设调制信号m (t ), 载波为 C (t ) cos( w0t ) 则已调信号可表示为： sAM (t ) [ A0 m(t )]cos( w0t ) [e j ( w0t ) e j ( w0t ) ] [ A0 m(t )] 2
8
例：单频调制AM
9
3、AM的功率分布和效率
例：试用峰—峰值为2Am且不含 直流分量的方波对振幅为A0 的载波进行标准调幅。试求 已调波的功率和效率。
2
1 f (t ) m 2 2 A ( m )2 A0 A 1 ( m )2 A0 Pf
___ 2
A2
10
例：单频调制AM的效率
1 S AM A0 c c 2 M c M c 注意：
F [cos c t ] c c 类似地： sin c t j
F [m0 cos c t ] m0 F [cos c t ]
f t F , f t e jct F c
7
讨论：
1、频率成分包含载频分量、上 边带和下边带分量，若设调制 信号f(t)的消息带宽为Wm,则调 制后带宽：BAM=2Wm 2、不失真调幅的条件： 第一,必须满足 ω0>>Wm; 第二,|m(t)|max<＝A0 以保证调 制后载波相位不会改变,否则会 出现过调制，包洛失真 3、调制指数:又叫调制度， βAM= |m(t)|max / A0，避免过调 失真， βAM<=1
14
3.3单边带调幅（SSB)
单边带Fra Baidu bibliotek幅(SSB)
1、单边带信号的频谱 图
在AM或DSB中,ω0处出现了两个与F(ω)形状完全相同的频谱,但任 何物理可实现信号其频谱都是ω的偶函数,因此不可能做到只传送其 中一个频谱.
以ω0为中心的频谱分成USB和LSB两部分后,我们可以只传送USB或 LSB,它们均为ω的偶函数,且包含了F(ω)的全部信息. SSB带宽比AM或DSB减小了一倍.提高了信道的利用率 而不发送载波只发送一个边带,可以更节省功率
在各种调制信号中，调制效率最高的是100%调制时的方波，为 50％，标准调幅最大缺点，效率低
11
3.2抑制载波双边带调制(DSB)
1、波形及其频谱
s DSB t mt cos c t
1 S DSB M c M c 2
12
m(t)改变符号的时刻,载波相位出现倒相点,包络不再与m(t)的 形状相同，而按|m(t)|的规律变化,信息包含在振幅和相位两者之 中.
2、滤波法形成单边带信号(从频域概念出发) 滤波法的概念:在双边带调制后接上一个边带滤波器,让有用边带 通过而抑制掉无用边带.滤波器可用高通(产生USB)或低通滤波器(产 生LSB). 滤波法实现SSB的数学模型如图.
f(t)
θ(ω)
cos(ω0t)
φSSB(t)
缺点：要求在ω0处有锐截止特性,实际滤波器难易程度与过渡带相对载 频的归一化值有关。解决办法是采用多级频率搬移,即在低载频上形成单 边带信号,然后通过变频将频谱搬移到更高的载频.
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引言
定义：用调制信号(基带信号)的变化规律去控制载波的 某个参数，使这个参数按照信号的规律变化。 调制过程对通信系统至关重要，主要目的主要有: 提高频率以便辐射; 实现信道复用；
AM，FM，PM ASK，FSK，PSK，QAM
PAM，PDM，PPM
PCM/DPCM/ADPCM
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连续波已调信号
本章主要介绍连续波(CW)模拟调制系统，其中包括： 调幅(线性)：调制信号(基带信号)频谱的线性搬移过 程。 AM,DSB,SSB,VSB 调角(非线性)：调制信号频谱与已调信号频谱间无线性对 应关系。 FM、PM
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3.1标准幅度(AM)
标准调幅 用信号m(t)去控制载波C(t)的振幅，使已调信号包络按照f(t) 的规律线性变化的过程 1、调幅波的产生
m(t)
+
*
cos(ωct)
sm (t )
A0
AM数学模型 实际调幅器可用二极管、晶体管等任何非线性器件都可以充当乘法 器作用,而其上加一定的直流偏置便可实现加法器功能
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2、波形及其频谱
s AM A0 m t cos ct A0 cos ct m t cos ct 载波项 双边带信号 DSB
第三章 调幅系统
1
● —— 主要内容
引言 §3.1 标准调幅（AM） §3.2 抑制载波双边带调幅（DSB） §3.3 单边带调幅（SSB） §3.4 残留边带调幅（VSB） §3.5 调幅信号的相干解调 §3.6 调幅信号的非相干解调 §3.7 各种调幅信号相干解调的噪声性能 §3.8 AM系统包检波器的噪声性能 §3.9 各种调幅系统的比较 §3.10 小结
DSB和AM频谱的区别仅在于前者频谱中不含载波分量.
带宽与AM一样2WM
13
2、DSB产生
m(t)
DSB的实现:在标准调幅波中令A0=0 ，实际常采用简单稳 定,平衡性好，可很好抑制载波信号的平衡调制器. DSB解调:必须用相干解调.区别于AM,不可用包络检波器进行 非相干解调，倒相点的存在使得已调波的包络不再与m(t)形 状相同.
f(t) cos (ω1t)
θ1(ω)
cos(ω2t)
θ2(ω)
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下边带频域
S LSB S DSB H
S LSB t S DSB t h t sin c t t
下边带时域
S DSB h t d m cos c
m t
f t A0 m t
m0
t
m t
t
sAM t
cos ct
m0
t
t
sAM t 中的各项波形图
当满足A0 m t max 时，AM波包络与m(t )形状完全一样
6
设调制信号m (t ), 载波为 C (t ) cos( w0t ) 则已调信号可表示为： sAM (t ) [ A0 m(t )]cos( w0t ) [e j ( w0t ) e j ( w0t ) ] [ A0 m(t )] 2
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例：单频调制AM
9
3、AM的功率分布和效率
例：试用峰—峰值为2Am且不含 直流分量的方波对振幅为A0 的载波进行标准调幅。试求 已调波的功率和效率。
2
1 f (t ) m 2 2 A ( m )2 A0 A 1 ( m )2 A0 Pf
___ 2
A2
10
例：单频调制AM的效率
1 S AM A0 c c 2 M c M c 注意：
F [cos c t ] c c 类似地： sin c t j
F [m0 cos c t ] m0 F [cos c t ]
f t F , f t e jct F c
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讨论：
1、频率成分包含载频分量、上 边带和下边带分量，若设调制 信号f(t)的消息带宽为Wm,则调 制后带宽：BAM=2Wm 2、不失真调幅的条件： 第一,必须满足 ω0>>Wm; 第二,|m(t)|max<＝A0 以保证调 制后载波相位不会改变,否则会 出现过调制，包洛失真 3、调制指数:又叫调制度， βAM= |m(t)|max / A0，避免过调 失真， βAM<=1
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3.3单边带调幅（SSB)
单边带Fra Baidu bibliotek幅(SSB)
1、单边带信号的频谱 图
在AM或DSB中,ω0处出现了两个与F(ω)形状完全相同的频谱,但任 何物理可实现信号其频谱都是ω的偶函数,因此不可能做到只传送其 中一个频谱.
以ω0为中心的频谱分成USB和LSB两部分后,我们可以只传送USB或 LSB,它们均为ω的偶函数,且包含了F(ω)的全部信息. SSB带宽比AM或DSB减小了一倍.提高了信道的利用率 而不发送载波只发送一个边带,可以更节省功率
在各种调制信号中，调制效率最高的是100%调制时的方波，为 50％，标准调幅最大缺点，效率低
11
3.2抑制载波双边带调制(DSB)
1、波形及其频谱
s DSB t mt cos c t
1 S DSB M c M c 2
12
m(t)改变符号的时刻,载波相位出现倒相点,包络不再与m(t)的 形状相同，而按|m(t)|的规律变化,信息包含在振幅和相位两者之 中.