信号和系统_调制和频分复用
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信号与系统
调制与频分复用
一．调制
所谓调制就是用一个信号去控制另一个信号的某个参数， 产生已调信号。其中控制信号称为调制信号，一般是携带有信 息的信号，被控制信号称为载波。 解调则是相反的过程，即从已调信号中恢复出原信号。
调制和解调是通信技术中最重要的技术之一
本节用信号与系统的理论和方法，主要从频谱分析手段 简要介绍幅度调制和解调的基本原理。
A g (t)
A
t
m O m
三、AM调制与非同步解调
由图可见，AM已调波的包络完全与调制信号一致。
解调过程很简单，只要调制信号的变化速率比载波频 率低得多，就可用一个称为包络检波器的简单电路，可以足 够好地把包络信号提取出来。
下图给出了简单的二极管检波器，二极管检波器的输出和包络
信号的差别，只是一些频率为ω0分量，由于 0 m ，可以通过
c O
1
H() 2, <c () t0,c
c
这种解调器称为同步解调。
同步：载波同频率、同相位。
m 0 m
G()
A
正
弦
幅 度
g(t)cos0t
O m
A F ()
2
调
制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
O
0
与 同
g(t)cos0tcos0t
步
0 m
A G0 ()
2
0 m
A 4
解
2 0
O mc
2 0
调
G()
A
O m
三、AM调制与非同步解调
带通
cos at 低通
fa t
cos bt 低通
fb t
带通
cosct 低通
fc t
频分复用接收端系统框图
F1 2g(t)ej0tF1 2g(t)ej0t
1 F()
2
1
G( 2
0)G(
0)
0
(0m)
0
(0m)
0
0 m
0 m
二、正弦幅度调制与同步解调
时域
gt
频域
G
A
O
cos0 t
t
m O m
O
t
gtcos0 t
A
幅度调制信号及其2 频谱
O
t
t
0
F
A 2
O
0 m
0
0 m
二、正弦幅度调制与同步解调
在发送已调信号的同时，把载波也传送到接收端，就可以
替代在接收端产生本地载波。
g (t )
f (t)
相乘
cos0 t A
f(t)Ag(t)cos0t
其中，g(t)是带限信号，数乘器的增益应满足 Amagxt t
则有
f t F A [( 0 ) ( 0 ) ] 1 2 [ G ( 0 ) G ( 0 ) ]
号，达到了信道复
0
0
用的目的。
G()
c b a
0
a
b
c
频分复用发送端系统框图及信号频谱
四、频分复用
频分复用系统接收端的原理框图如下图所示。在接收端 利用各个带通滤波器将各路信号分离，再经解调即可还原各 路原始信号，解调过程中信号的频谱同前面小节介绍的解调 过程一样，在此不再赘述。
带通
g t
g 0 t G 0 1 2 G 1 4 G ( 2 0 ) G ( 2 0 )
1 G ( )
m 0
m
1 4
2 0
1 G 0 ( )
2
m
0 m
1 4
2 0
再利用一个理想低通，滤除在频率
取出 g(t)。
1 4
1 G 0 ( )
2
2 0
m
0 m
H 2
以 c上的分量，即可
1 4
2 0
g (t) co s( 0 t )
三、AM调制与非同步解调
G ( ) A
t m O m
t
( )
( )
g (t) cos(0t)
A g (t) cos(0t)
载波反相点
0
O
0
F ( )
t
A 2
A 2
0
( A )
A
O
0 m 0 0 m
F ( )
( A )
A
2
2
t
0
O
0 m 0 0 m
四、频分复用
fa (t) fb (t) fc (t)
Fa ()
0
cos at
在发送端系统将
cosbt
yaa (t )
ybb t
g (t )
各路信号的频谱搬移 到各不相同的频率范
cosct
ycc (t )
Fb ()
围，使它们互不重叠， 搬移过程中可以用各 Fc() 种条调信制道这技传样术输就。多可路用信一
cos0t ——运载 g(t的) 高频振荡信号称为载波。
f(t)g(t)co0st ——为经调制后的高频信号称为已调波
二、正弦幅度调制与同步解调
G
载波的振幅随调制信号而变，这种调制称为调幅
1
应用傅立叶变换的性质说明频谱搬迁的原理
m
0 m
调制信号 g(t) G(j)
Ff(t) Fg (t)co s 0 t F g(t) ej 0 t 2 e j 0 t
一．调制
为什么要调制 ? 在通信系统中 ➢高频信号容易以电磁波形式辐射出去 ➢多路信号的传输——频分复用
调制是实现多路复用的关键技术。
二、正弦幅度调制与同步解调
1、调制原理
调制 ——将信号频谱搬移到任何所需的较高频率范围的过程。
g (t)
相乘
cos0t
g(t)cos0t
g(t ) ——待传输的信号，称为调制信号。
后接一个普通低通滤波器滤除它们。最后只剩下的直流分量，用一 个隔直电路就可将其去掉。
D
x t
rt C R yt
四、频分复用
将多路信号以某种方式汇合在同一信道中传输称为多路复用。
近代通信系统中普遍采用信道复用技术，主要有 ➢频分复用； ➢时分复用； ➢码分复用； ➢波分复用； ➢空分复用等等；
这些在有关通信课程中将会有详细介绍，本小节简单介 绍频分复用。
2、解调
解调 ——由已调信号f (t)恢复原始信号g (t)的过程称为解调。
f (t) g t cos0 t 相乘
g0 t
理想低通
cos0 t
H
2
这种解调器称为同步解调。 同步：载波同频率、同相位。
c O c
二、正弦幅度调制与同步解调
类似的，可由频谱搬移解析解调。
g 0 t f( t) c o s0 t g tc o s 20 t 1 2 g t1 c o s 2 0 t
调制与频分复用
一．调制
所谓调制就是用一个信号去控制另一个信号的某个参数， 产生已调信号。其中控制信号称为调制信号，一般是携带有信 息的信号，被控制信号称为载波。 解调则是相反的过程，即从已调信号中恢复出原信号。
调制和解调是通信技术中最重要的技术之一
本节用信号与系统的理论和方法，主要从频谱分析手段 简要介绍幅度调制和解调的基本原理。
A g (t)
A
t
m O m
三、AM调制与非同步解调
由图可见，AM已调波的包络完全与调制信号一致。
解调过程很简单，只要调制信号的变化速率比载波频 率低得多，就可用一个称为包络检波器的简单电路，可以足 够好地把包络信号提取出来。
下图给出了简单的二极管检波器，二极管检波器的输出和包络
信号的差别，只是一些频率为ω0分量，由于 0 m ，可以通过
c O
1
H() 2, <c () t0,c
c
这种解调器称为同步解调。
同步：载波同频率、同相位。
m 0 m
G()
A
正
弦
幅 度
g(t)cos0t
O m
A F ()
2
调
制
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
O
0
与 同
g(t)cos0tcos0t
步
0 m
A G0 ()
2
0 m
A 4
解
2 0
O mc
2 0
调
G()
A
O m
三、AM调制与非同步解调
带通
cos at 低通
fa t
cos bt 低通
fb t
带通
cosct 低通
fc t
频分复用接收端系统框图
F1 2g(t)ej0tF1 2g(t)ej0t
1 F()
2
1
G( 2
0)G(
0)
0
(0m)
0
(0m)
0
0 m
0 m
二、正弦幅度调制与同步解调
时域
gt
频域
G
A
O
cos0 t
t
m O m
O
t
gtcos0 t
A
幅度调制信号及其2 频谱
O
t
t
0
F
A 2
O
0 m
0
0 m
二、正弦幅度调制与同步解调
在发送已调信号的同时，把载波也传送到接收端，就可以
替代在接收端产生本地载波。
g (t )
f (t)
相乘
cos0 t A
f(t)Ag(t)cos0t
其中，g(t)是带限信号，数乘器的增益应满足 Amagxt t
则有
f t F A [( 0 ) ( 0 ) ] 1 2 [ G ( 0 ) G ( 0 ) ]
号，达到了信道复
0
0
用的目的。
G()
c b a
0
a
b
c
频分复用发送端系统框图及信号频谱
四、频分复用
频分复用系统接收端的原理框图如下图所示。在接收端 利用各个带通滤波器将各路信号分离，再经解调即可还原各 路原始信号，解调过程中信号的频谱同前面小节介绍的解调 过程一样，在此不再赘述。
带通
g t
g 0 t G 0 1 2 G 1 4 G ( 2 0 ) G ( 2 0 )
1 G ( )
m 0
m
1 4
2 0
1 G 0 ( )
2
m
0 m
1 4
2 0
再利用一个理想低通，滤除在频率
取出 g(t)。
1 4
1 G 0 ( )
2
2 0
m
0 m
H 2
以 c上的分量，即可
1 4
2 0
g (t) co s( 0 t )
三、AM调制与非同步解调
G ( ) A
t m O m
t
( )
( )
g (t) cos(0t)
A g (t) cos(0t)
载波反相点
0
O
0
F ( )
t
A 2
A 2
0
( A )
A
O
0 m 0 0 m
F ( )
( A )
A
2
2
t
0
O
0 m 0 0 m
四、频分复用
fa (t) fb (t) fc (t)
Fa ()
0
cos at
在发送端系统将
cosbt
yaa (t )
ybb t
g (t )
各路信号的频谱搬移 到各不相同的频率范
cosct
ycc (t )
Fb ()
围，使它们互不重叠， 搬移过程中可以用各 Fc() 种条调信制道这技传样术输就。多可路用信一
cos0t ——运载 g(t的) 高频振荡信号称为载波。
f(t)g(t)co0st ——为经调制后的高频信号称为已调波
二、正弦幅度调制与同步解调
G
载波的振幅随调制信号而变，这种调制称为调幅
1
应用傅立叶变换的性质说明频谱搬迁的原理
m
0 m
调制信号 g(t) G(j)
Ff(t) Fg (t)co s 0 t F g(t) ej 0 t 2 e j 0 t
一．调制
为什么要调制 ? 在通信系统中 ➢高频信号容易以电磁波形式辐射出去 ➢多路信号的传输——频分复用
调制是实现多路复用的关键技术。
二、正弦幅度调制与同步解调
1、调制原理
调制 ——将信号频谱搬移到任何所需的较高频率范围的过程。
g (t)
相乘
cos0t
g(t)cos0t
g(t ) ——待传输的信号，称为调制信号。
后接一个普通低通滤波器滤除它们。最后只剩下的直流分量，用一 个隔直电路就可将其去掉。
D
x t
rt C R yt
四、频分复用
将多路信号以某种方式汇合在同一信道中传输称为多路复用。
近代通信系统中普遍采用信道复用技术，主要有 ➢频分复用； ➢时分复用； ➢码分复用； ➢波分复用； ➢空分复用等等；
这些在有关通信课程中将会有详细介绍，本小节简单介 绍频分复用。
2、解调
解调 ——由已调信号f (t)恢复原始信号g (t)的过程称为解调。
f (t) g t cos0 t 相乘
g0 t
理想低通
cos0 t
H
2
这种解调器称为同步解调。 同步：载波同频率、同相位。
c O c
二、正弦幅度调制与同步解调
类似的，可由频谱搬移解析解调。
g 0 t f( t) c o s0 t g tc o s 20 t 1 2 g t1 c o s 2 0 t