通信原理c7-第5章 模拟调制
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
能否只传输 一个边带 ？
无载频分量，只有 上、下 边带。 带宽与AM的相同： BDSB
BAM 2 f H
调制效率100，即功率利用率高。
主要用作SSB、VSB的技术基础，调频立体声中的差信
号调制等。
西安电子科技大学 通信工程学院 西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜 课件制作：曹丽娜
h t
sm t
h(t ) H ( )
边带滤波器
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§5.1.1 常规 调幅（AM）
AM表达式
AM调制器
m t
A0
sAM t
cos ct
载波项
边带项
条件： m t 0 和 m t max A0
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
AM波形和频谱
西安电子科技大学 通信工程学院 西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
AM信号的特点
m t max A0 时，AM波的包络正比于调制信号m(t)，
故可采用包络检波。
AM的频谱由载频分量、上边带和下边带组成。
西安电子科技大学 通信工程学院
1 M c M c H 2
课件制作：曹丽娜
sVSB t
sp t
LPF
sd t
相乘：
s p t sVSB t 2cos ct
c(t ) 2 cos c t
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
VSB信号的特点
仅比SSB所需带宽有很小的增加，却换来了电路的简单。
f H BVSB 2 f H
应用：商业电视广播中的电视信号传输等。
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§5.1.5 线性调制（幅度调制）的一般模型
滤波法
相移法
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
Q A
如何提高调制效率？
——抑制载波！
m t
A0
sm t
cos ct
条件： m t 0 和 m t max A0
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§5.1.2 双边带调制（DSB-SC）
double-sideband suppressed carrier
课 件
制作：曹丽娜
美工设计：陈英
西安电子科技大学 通信工程学院
ccllna@163.com
技术支持：张嘉等人
课件制作：曹丽娜
第5章
模拟调制系统
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
本章内容:
调制简介—定义
目的 分类
第5章 模拟调制
线性调制（幅度调制）原理
频率分量精确相移 π/2
技术难点之二
课件制作：曹丽娜
SSB信号的特点
BSSB BAM / 2 f H
西安电子科技大学 通信工程学院 西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜 课件制作：曹丽娜
§5.1.4 残留边带调制（VSB）
——介于SSB与DSB之间的折中方案。
西安电子科技大学 通信工程学院
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
载波 ---不含有用信息 ，却“浪费”大部分的发射功率。 当然
边带
m<1 正常调幅
m>1
过调幅
m=1 临界状态，满调幅（100）
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
2 设 m(t ) Am cos m （单音正弦）， t 则 m2 (t ) Am /2
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
1 1 SSSB t m t cos ct m t sin ct 2 2
＋下边带 －上边带
m t 是 m(t) 的希尔伯特变换
含义：幅度不变，相移 π/2
1 m t 2
cos t
c
1 m t cos c t 2
no (t )
No
sm (t ) m(t )cos ct
Si s (t ) m(t ) cos ct
2 m 2
1 mo (t ) m(t ) 2
1 2 m (t ) 2
1 2 So m (t ) m (t ) 4
2 o
课件制作：曹丽娜
1 利用 cos （ 1 cos 2） 西安电子科技大学 通信工程学院 2
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
1 Sd M H c H c 2
若要无失真恢复 m(t)， VSB滤波器的传输函数必须
满足：
含义：
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
残留边带滤波器的几何解释：
2
利用sin 2 2sin cos
cos c(t ) ni (t ) nc (t ) co s 0t ns (t )sin 0t cos 0t
2
1 no (t ) nc (t ) 2
Ni n0 B
2 o
B=2fH
1 2 1 2 1 N o n (t ) nc (t )= ni (t ) N i 4 4 4
线性调制系统的抗噪声性能
非线性调制（角度调制）原理
各种模拟调制系统的性能比较
频分复用（FDM）
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
调制简介
调制定义
何谓 调制？
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
调制目的
为什么要 进行调制？
进行频谱搬移，匹配信道特性，减小天线尺寸； 实现多路复用，提高信道利用率； 改善系统性能（有效性、可靠性）； 实现频率分配
2 i 2 c 2 s
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
分析模型
sm t
n t
带通 BPF 滤波器
si t
ni t
解调器 解调器
mo t
no t
性能指标
输出信噪比：
2 So mo (t ) 2 N o no (t )
制度增益：
So / N o G Si / N i
S p SVSB c SVSB c
SVSB 1 M c M c H 2
LPF—解调输出：
1 Sd M H c H c 2
Si si2 (t ) N i ni2 (t )
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
§5.2.2 DSB-相干解调系统的抗噪声性能
sm ( t )
DSB
n (t )
BPF
相干解调器 Si sm ( t ) LPF ni ( t ) Ni c(t ) cos ct
mo (t ) So
课件制作：曹丽娜
VSB信号的产生
m t
sDSB t
H
sVSB t
应该具有怎样 的滤波特性？ 的滤波特性 ？
cos c t
VSB信号的解调
sVSB t
sp t
LPF
sd t
c(t ) 2 cos c t
SVSB SDSB H
AM传输带宽是调制信号带宽的两倍：
BAM 2 f H
AM的优势在于接收机简单，广泛用于中短调幅广播。
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
AM信号的缺点
AM信号功率：
PAM
A02 m2 (t ) Pc Ps 2 2
载波功率
边带功率
调制效率（功率利用率）：
m(t ) max A0 m2 (t ) „ A02 故AM „ 50% AM功率利用率低！
§5.2 线性调制系统的抗噪声性能 §5.2.1 模型与指标
sm t
分析模型
sm t
ni t
解调器
已调信号 高斯白噪声
n t
带通 BPF 滤波器
mo t
no t
西Hale Waihona Puke Baidu电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
输出信号
sm t
已调信号 高斯白噪声
DSB表达式
DSB调制器
m t
cos ct
sDSB t
条件： m t 0
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
DSB波形和频谱
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
DSB信号的特点
Q A
包络不再与m(t)成正比；当m(t)改变符号时载波相位反 转，故不能采用包络检波，需相干解调。
课件制作：曹丽娜
§5.1.6 相干解调 与 包络检波
相干解调
sm t
sp t
LPF
sd t
c t cos ct
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
包络检波
t
t
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
n t
带通 BPF 滤波器
si t
ni t
解调器 解调器
mo t
no t
窄带高斯噪声
输出噪声
ni (t ) nc (t )cos 0t ns (t )sin 0t
相干解调
包络检波
n (t ) n (t ) n (t ) Ni n0 B
So Si 即 2 No Ni
H I
m t
ht
s m t
m t
sI t
cos t
c
cos c t
/2
H Q
sm t
h(t ) H ( )
sQ t
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
——解调的任务!
西安电子科技大学 通信工程学院
1 2 Si m t 2
1 2 So m t 4
No 1 Ni 4
GDSB 2
So Si 即 2 No Ni
课件制作：曹丽娜
Ni n0 B
西安电子科技大学 通信工程学院
利用sin 2 2sin cos
GDSB
原因
So / N o 2 Si / Ni
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
调制分类
m(t )
m(t )
调制器
sm (t )
sm (t )
认识一下 调制过程 所涉及的 三种信号
c(t )
调制信号
载 波
已调信号
同义词
西安电子科技大学 通信工程学院
运载工具
多种形式
课件制作：曹丽娜
--- 可从不同角度分类：
都有哪些 调制方式？
m(t )
H h
/ 2
sSSB t
传递函数：
M ( ) H h ( ) j sgn M ( )
1， 0 sgn 1， 0
西安电子科技大学 通信工程学院
1 m t 2
1 m t sin t
2
c
要求：
Hh() 对 m(t) 的所有
载波 c t cos ct
sDSB t Am cos mt cos ct
1 1 Am cos c m t Am cos c m t 2 2 1 sLSB t Am cos c m t + 2 USB 1 1 Am cos mt cos ct Am sin mt sin ct - 2 2 1 1 m t cos c t m t sin c t - 2 2
§5.1.3 单边带调制（SSB）
SSB信号的产生
m t
（1）滤波法
sDSB t
HSSB
sSSB t
cos ct
技术难点之一
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
边带滤波特性 HSSB()
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
（2）相移法
设 m t Am cos mt
调制器
sm (t )
c(t )
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
本章研究的模拟调制方式：
——是以正弦信号 c(t ) A cos(c t ) 作为载波的
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§5.1 幅度调制（线性调制）的原理
一般模型
m t
cos c t
无载频分量，只有 上、下 边带。 带宽与AM的相同： BDSB
BAM 2 f H
调制效率100，即功率利用率高。
主要用作SSB、VSB的技术基础，调频立体声中的差信
号调制等。
西安电子科技大学 通信工程学院 西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜 课件制作：曹丽娜
h t
sm t
h(t ) H ( )
边带滤波器
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§5.1.1 常规 调幅（AM）
AM表达式
AM调制器
m t
A0
sAM t
cos ct
载波项
边带项
条件： m t 0 和 m t max A0
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
AM波形和频谱
西安电子科技大学 通信工程学院 西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
AM信号的特点
m t max A0 时，AM波的包络正比于调制信号m(t)，
故可采用包络检波。
AM的频谱由载频分量、上边带和下边带组成。
西安电子科技大学 通信工程学院
1 M c M c H 2
课件制作：曹丽娜
sVSB t
sp t
LPF
sd t
相乘：
s p t sVSB t 2cos ct
c(t ) 2 cos c t
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
VSB信号的特点
仅比SSB所需带宽有很小的增加，却换来了电路的简单。
f H BVSB 2 f H
应用：商业电视广播中的电视信号传输等。
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§5.1.5 线性调制（幅度调制）的一般模型
滤波法
相移法
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
Q A
如何提高调制效率？
——抑制载波！
m t
A0
sm t
cos ct
条件： m t 0 和 m t max A0
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§5.1.2 双边带调制（DSB-SC）
double-sideband suppressed carrier
课 件
制作：曹丽娜
美工设计：陈英
西安电子科技大学 通信工程学院
ccllna@163.com
技术支持：张嘉等人
课件制作：曹丽娜
第5章
模拟调制系统
通信原理（第7版）
樊昌信 曹丽娜 编著
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
本章内容:
调制简介—定义
目的 分类
第5章 模拟调制
线性调制（幅度调制）原理
频率分量精确相移 π/2
技术难点之二
课件制作：曹丽娜
SSB信号的特点
BSSB BAM / 2 f H
西安电子科技大学 通信工程学院 西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜 课件制作：曹丽娜
§5.1.4 残留边带调制（VSB）
——介于SSB与DSB之间的折中方案。
西安电子科技大学 通信工程学院
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
载波 ---不含有用信息 ，却“浪费”大部分的发射功率。 当然
边带
m<1 正常调幅
m>1
过调幅
m=1 临界状态，满调幅（100）
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
2 设 m(t ) Am cos m （单音正弦）， t 则 m2 (t ) Am /2
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
1 1 SSSB t m t cos ct m t sin ct 2 2
＋下边带 －上边带
m t 是 m(t) 的希尔伯特变换
含义：幅度不变，相移 π/2
1 m t 2
cos t
c
1 m t cos c t 2
no (t )
No
sm (t ) m(t )cos ct
Si s (t ) m(t ) cos ct
2 m 2
1 mo (t ) m(t ) 2
1 2 m (t ) 2
1 2 So m (t ) m (t ) 4
2 o
课件制作：曹丽娜
1 利用 cos （ 1 cos 2） 西安电子科技大学 通信工程学院 2
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
1 Sd M H c H c 2
若要无失真恢复 m(t)， VSB滤波器的传输函数必须
满足：
含义：
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
残留边带滤波器的几何解释：
2
利用sin 2 2sin cos
cos c(t ) ni (t ) nc (t ) co s 0t ns (t )sin 0t cos 0t
2
1 no (t ) nc (t ) 2
Ni n0 B
2 o
B=2fH
1 2 1 2 1 N o n (t ) nc (t )= ni (t ) N i 4 4 4
线性调制系统的抗噪声性能
非线性调制（角度调制）原理
各种模拟调制系统的性能比较
频分复用（FDM）
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
调制简介
调制定义
何谓 调制？
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
调制目的
为什么要 进行调制？
进行频谱搬移，匹配信道特性，减小天线尺寸； 实现多路复用，提高信道利用率； 改善系统性能（有效性、可靠性）； 实现频率分配
2 i 2 c 2 s
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
分析模型
sm t
n t
带通 BPF 滤波器
si t
ni t
解调器 解调器
mo t
no t
性能指标
输出信噪比：
2 So mo (t ) 2 N o no (t )
制度增益：
So / N o G Si / N i
S p SVSB c SVSB c
SVSB 1 M c M c H 2
LPF—解调输出：
1 Sd M H c H c 2
Si si2 (t ) N i ni2 (t )
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
§5.2.2 DSB-相干解调系统的抗噪声性能
sm ( t )
DSB
n (t )
BPF
相干解调器 Si sm ( t ) LPF ni ( t ) Ni c(t ) cos ct
mo (t ) So
课件制作：曹丽娜
VSB信号的产生
m t
sDSB t
H
sVSB t
应该具有怎样 的滤波特性？ 的滤波特性 ？
cos c t
VSB信号的解调
sVSB t
sp t
LPF
sd t
c(t ) 2 cos c t
SVSB SDSB H
AM传输带宽是调制信号带宽的两倍：
BAM 2 f H
AM的优势在于接收机简单，广泛用于中短调幅广播。
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
AM信号的缺点
AM信号功率：
PAM
A02 m2 (t ) Pc Ps 2 2
载波功率
边带功率
调制效率（功率利用率）：
m(t ) max A0 m2 (t ) „ A02 故AM „ 50% AM功率利用率低！
§5.2 线性调制系统的抗噪声性能 §5.2.1 模型与指标
sm t
分析模型
sm t
ni t
解调器
已调信号 高斯白噪声
n t
带通 BPF 滤波器
mo t
no t
西Hale Waihona Puke Baidu电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
输出信号
sm t
已调信号 高斯白噪声
DSB表达式
DSB调制器
m t
cos ct
sDSB t
条件： m t 0
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
DSB波形和频谱
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
DSB信号的特点
Q A
包络不再与m(t)成正比；当m(t)改变符号时载波相位反 转，故不能采用包络检波，需相干解调。
课件制作：曹丽娜
§5.1.6 相干解调 与 包络检波
相干解调
sm t
sp t
LPF
sd t
c t cos ct
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
包络检波
t
t
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
n t
带通 BPF 滤波器
si t
ni t
解调器 解调器
mo t
no t
窄带高斯噪声
输出噪声
ni (t ) nc (t )cos 0t ns (t )sin 0t
相干解调
包络检波
n (t ) n (t ) n (t ) Ni n0 B
So Si 即 2 No Ni
H I
m t
ht
s m t
m t
sI t
cos t
c
cos c t
/2
H Q
sm t
h(t ) H ( )
sQ t
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
——解调的任务!
西安电子科技大学 通信工程学院
1 2 Si m t 2
1 2 So m t 4
No 1 Ni 4
GDSB 2
So Si 即 2 No Ni
课件制作：曹丽娜
Ni n0 B
西安电子科技大学 通信工程学院
利用sin 2 2sin cos
GDSB
原因
So / N o 2 Si / Ni
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
调制分类
m(t )
m(t )
调制器
sm (t )
sm (t )
认识一下 调制过程 所涉及的 三种信号
c(t )
调制信号
载 波
已调信号
同义词
西安电子科技大学 通信工程学院
运载工具
多种形式
课件制作：曹丽娜
--- 可从不同角度分类：
都有哪些 调制方式？
m(t )
H h
/ 2
sSSB t
传递函数：
M ( ) H h ( ) j sgn M ( )
1， 0 sgn 1， 0
西安电子科技大学 通信工程学院
1 m t 2
1 m t sin t
2
c
要求：
Hh() 对 m(t) 的所有
载波 c t cos ct
sDSB t Am cos mt cos ct
1 1 Am cos c m t Am cos c m t 2 2 1 sLSB t Am cos c m t + 2 USB 1 1 Am cos mt cos ct Am sin mt sin ct - 2 2 1 1 m t cos c t m t sin c t - 2 2
§5.1.3 单边带调制（SSB）
SSB信号的产生
m t
（1）滤波法
sDSB t
HSSB
sSSB t
cos ct
技术难点之一
西安电子科技大学 通信工程学院 课件制作：曹丽娜
边带滤波特性 HSSB()
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
（2）相移法
设 m t Am cos mt
调制器
sm (t )
c(t )
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
本章研究的模拟调制方式：
——是以正弦信号 c(t ) A cos(c t ) 作为载波的
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§5.1 幅度调制（线性调制）的原理
一般模型
m t
cos c t