大连海事大学通信原理教程第三章
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大连海事大学通信课件
时间安排--第2组（电科3－4）
• 17周星期一5，6节检查设计方案(原理图、 引脚连接图)＆元器件清单，经过教师审 核签字后，实验室发放元器件（电航楼 316） • 其它实验时间见实验计划表
概述
扩大实验内容 与电子设计大赛、科研项目接轨 按指标要求设计、考核 强调创造力、过程 强调设计报告的重要 以前存在的问题 对接口电路及参考资料不熟悉 不知道如何设计电路 课程设计报告不清晰
编制简单的硬件功能测试软件 软件（简）测试硬件 硬件实现软件（复） 编写软件流程图 程序要分模块 编写程序 路仿真调整设计方案 熟悉调试所用的仪器及其精度 认真总结完整的测试记录
撰写设计报告
封面（题目、姓名、学号、班级等） 摘要 设计任务和要求 方案的选择和论证 实际制作和调试 发挥部分设计与调试 实验数据记录，测试结果分析 课程设计总结
单片机实验名称： 实验1 系统认识实验 实验2 动态显示实验 实验3 键盘扫描实验
要求每次实验前写预习报告 并钉在实验报告后面一起上交
电子工程课程设计
30学时
时间安排--第1组（电科1－2）
• 16周星期一5，6节检查设计方案(原理图、 引脚连接图)＆元器件清单，经过教师审 核签字后，实验室发放元器件（电航楼 316） • 其它实验时间见实验计划表
注意事项
1.遵守实验室守则，爱护仪器和设备 2.准时参加实验，严格按照时间安排进行 3.认真收集资料，查找电子元器件手册，借助图 书馆，网络等资源 3. 绘制原理图（不是系统方框图）、电路连接图， 计算电器参数。 4.提供设计所需的元器件清单（老师签字） 5.软件、硬件的安装调试 6.完整记录实验全过程的测试数据 7.按时完成课程设计报告
课程设计一般步骤
1.选择题目（每个题目不超过8人） 2.收集资料 3.计算参数、绘制电路、模拟仿真 4.提供设计所需的元器件清单 5.软件、硬件的安装调试 6.完整记录实验全过程的测试数据 7.总结课程设计报告
通信原理ppt课件——第三章
输出信号
两条路径信道模型
34
频域表示 信道传输函数为
35
信道幅频特性为
若两条路径的相对时 延差 固定，则信 道的幅频特性为：
36
若两条路径的相对时延差相对时延
差
是随机参量 ，则信道的幅
频特性为：
多径传播信道的相关带宽 ——信道传输特性相邻两个零点之间的频率间隔
信道最大多径时延差
37
• 如果信号的频谱比相关带宽宽，则会产生严重的频率 选择性衰落，为了减少频率选择性衰落，就应使信号 的频谱小于相关带宽（通常选择信号带宽为相关带宽 的1/3~1/5）
（噪声）。
根据以上几条性质，调制 信道可以用一个二端口线 性时变网络来表示，该网 络称为调制信道模型：
调制信道模型
4
二端口的调制信道模型，其输出与输入的关系有
一般情况下，
可以表示为信道单位冲激响应c(t)与输入
பைடு நூலகம்
信号的卷积， c(t)的傅里叶变换C(w)是信道传输函数：
或
可看成是乘性干扰
根据信道传输函数 的时变特性的不同，将物理信道分为
21
➢自由空间传播 ——当移动台和基站天线在视距范围之内，这时
电波传播的主要方式是直射波，其传播可以按自由 空间传播来分析。
设发射机输入给天线功率为 (W)，则接收天线 上获得的功率为
22
自由空间传播损耗定义为 当发射天线增益和接收天线增益都等于1时
用 dB可表示为
自由空间传播损耗与距离d的平 方成正比，距离越远损耗越大
发送信号
单一频率正弦波
陆地移动多径传播
多径信道一共有n条路径，各条 路径具有时变衰耗和时变传输 时延且各条路径到达接收端的 信号相互独立，则接收端接收 到的合成波为
通信原理第三章答案
通信原理第三章答案在通信原理的学习中，第三章是非常重要的一部分，它涉及到了很多与通信相关的基础知识和原理。
在这一章节中，我们将学习到很多关于信号传输、调制解调、数字通信等方面的知识。
下面，我将对第三章的一些重要问题进行解答，希望能够帮助大家更好地理解这一部分内容。
1. 什么是信号传输？它的作用是什么？信号传输是指将信息从一个地方传送到另一个地方的过程。
在通信系统中，信号传输是非常重要的，它可以帮助我们实现信息的传递和交流。
通过信号传输，我们可以将声音、图像、数据等信息传送到远方，实现远程通信。
2. 什么是调制解调？它的作用是什么？调制解调是指将原始信号转换成适合在信道上传输的信号，以及将接收到的信号转换成原始信号的过程。
调制是为了适应信道的特性，使信号能够有效地在信道上传输；解调则是为了将接收到的信号转换成原始信号，以便我们能够正确地接收和理解信息。
3. 数字通信和模拟通信有什么区别？数字通信和模拟通信是两种不同的通信方式。
在模拟通信中，信号是连续变化的，它可以表示成无限个可能的数值；而在数字通信中，信号是离散的，它只能表示成有限个可能的数值。
数字通信具有抗干扰能力强、传输质量稳定等优点，而模拟通信则更适合传输连续变化的信号。
4. 为什么要进行信号调制？信号调制是为了适应不同信道的特性，使信号能够有效地在信道上传输。
不同的信道具有不同的传输特性，通过调制可以使信号更好地适应这些特性，提高信号的传输质量和可靠性。
5. 什么是码元和波特？码元是数字通信中的基本单位，它是表示数字信号的最小时间间隔。
波特是衡量数据传输速率的单位，它表示每秒传输的码元数。
在数字通信中，码元和波特是非常重要的概念，它们直接影响着数据传输的速率和效率。
通过以上问题的解答，我们对通信原理第三章的内容有了更深入的理解。
希望大家能够通过学习，掌握这些重要的知识点，为以后的通信技术应用打下坚实的基础。
同时，也希望大家能够在学习过程中多加思考，多进行实践，进一步提高自己的理论水平和实践能力。
通信原理教程(第三版)课后思考题答案[打印版]
![通信原理教程(第三版)课后思考题答案[打印版]](https://img.taocdn.com/s3/m/f6f717495a8102d277a22f09.png)
. 专业.专注 .. word 完美格式 .通信原理思考题复习1.1 消息和信息有什么区别？信息和信号有什么区别？答：消息是信息的形式，信息是消息中包含的有效内容，信号是信息的载体。
1.2 什么是模拟信号，什么是数字信号？ 答：取值连续的信号是模拟信号，取值离散的信号是数字信号。
1.3 数字通信有何优点？ 答：质量好，便于差错控制和保密编码，便于存储和处理，易集成，信道利用率高信噪比高。
1.4 信息量的定义是什么？信息量的单位是什么？ 答：设消息x 的概率为P(x),其信息量I(x)=-logap(x),.当a=2时，信息量单位为比特（bit)，当a=e 时。
信息量单位为奈特（nat)，当a=10时，信息量单位为哈特莱。
1.5 按照占用频带区分，信号可以分为哪几种? 答：基带信号和带通信号。
1.6信源编码的目的是什么？信道编码的目的是什么？ 答：信源编码的目的是提高信号表示的有效性。
信道编码的目的是提高信号传输的可靠性。
1.7 何谓调制？调制的目的是什么？ 答：对信号进行调整就是调节。
调制的目的是使经过调制的信号适合信道的传输特性。
1.8 数字通信系统有哪些性能指标？ 答：主要有传输速率、错误率、频带利用率和能量利用率。
1.9 信道有哪些传输特性？ 答：噪声特性、频率特性、线性特性和时变特性等。
1.10无线信道和有线信道的种类各有哪些？ 答：无线信道的种类是按电磁波的频率划分的，主要分为无线电波，微波和光波。
有线信道主要有三类，即明线，对称电缆和同轴电缆，还有传输光信号的光纤。
1.11信道模型有哪几种？ 答：调制信道模型和编码信道模型。
1.12什么是调制信道？什么是编码信道？ 答：将发送端的调制器输出至接收端调制器输入端之间的部分称之为调制信道。
而将编码器输出端至解码器输入端之间的部分称之为编码信道。
1.13 何谓多径效应？ 答：信号经过多条路径到达接收端，而且每条路径的时延和衰减不尽相同，造成接收端的信号幅度和随机变化，这一现象称为多径效应。
精品课件-通信系统原理-第3章
(3.1)
概率的取值范围为lim0~1n，C P(AP)=(0C的)事件A称为不可能事件， P(A)=1的事件A称为必N然事N件。
第3章 随机信号分析
3.2.2 复杂事件 复杂事件是指两个或两个以上简单事件构成的事件，并且
事件之间有一个相互关系问题。其基本关系大致有如下几种： (1) 事件相等：若事件A的发生必然导致事件B的发生，而
第3章 随机信号分析
虽然随机信号和噪声都具有不可预测的波形特点，但两者 的意义完全不同。随机信号的不可预测性是它携带信息的能力， 而噪声的不可预测性则是有害的，它将使有用信号受到污染。研 究发现，随机信号和噪声的统计特性有许多差异，因此可以利用 这种差异在某种程度上把信号从噪声中提取出来，并且尽量恢复 信号所携带的信息。
当随机变量X的取值个数是有限的或者可数无限个时，则 称它为离散随机变量，否则就称为连续随机变量，即可能的取 值充满某一有限或无限区间。
第3章 随机信号分析
1. 概率分布函数和概率密度函数
假设随机变量X可以取xi=x1，x2，x3，x4四个值，并且有 x1<x2<x3<x4，相应的概率为P(xi)或P(X=xi)，则有P(X≤x2)= P(x1)+P(x2)。用P(X≤x)定义的x的函数称为随机变量X的概率 分布函数，简称分布函数，记作F(x)，即
本章将在复习概率论基本概念的基础上，对随机信号和噪 声的数学模型即随机过程进行理论分析，然后用随机过程理论来 研究实际应用问题。
第3章 随机信号分析
3.2 随机事件与概率 3.2.1 事件和概率
在概率论中，把某次试验中可能发生的和可能不发生的事 件称为随机事件，简称事件。例如，二元数字序列的某一位的 取值就是一个随机事件。对随机现象进行的这种试验，称为随 机试验。
通信原理与通信技术3版第3章
17
第3章 脉冲编码调制
f (t)
ys (t)
(t) T
0
F ( )
t 0 Ts
T ( )
t
0 Ts
t
理想低通特性 Ys ( )
H 0
H
2 s
s
0
s
2 s 2 s
图3-7 抽样过程示意图
s H 0
H
s
2 s
18
第3章 脉冲编码调制
1/2
图3-6 A律13折线示意图
第3章 脉冲编码调制
x
1.0
11
3.4 编码
第3章 脉冲编码调制
■ 编码 编码就是按照一定的规律或协议，用一组符号取代另一组符号，或
者用一组符号表达一些信息的过程。 如把量化后的信号电平值转换成二进制码组的过程，也就是用二进
制符号取代十进制符号的过程称为编码，其逆过程称为解码。 所涉及的问题主要有两个： 1.如何确定二 进制码组的位数； 2.应该采用怎样的码型。
第3章 脉冲编码调制
1
主要内容
3.1 PCM基本概念 3.2 抽样 3.3 量化 3.4 PCM编码 3.5 抽样定理 3.6 时分复用(TDM)
第3章 脉冲编码调制 2
3.1 PCM基本概念
第3章 脉冲编码调制
脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation） ：将模拟信号经过抽样、 量化、编码三个处理步骤变成数字信号的A/D转换方式。
数值的集合。 通常采用“四舍五入”的原则进行数值量化。
量化值：确定的量化后的取值叫量化值（或量化电平）。 量化级：量化值的个数称为量化级。 量化间隔：相邻两个量化值之差（或量化台阶）。 量化误差：量化值与抽样值之差。（或量化噪声） 均匀量化：量化间隔相等的量化。
第3章 脉冲编码调制
f (t)
ys (t)
(t) T
0
F ( )
t 0 Ts
T ( )
t
0 Ts
t
理想低通特性 Ys ( )
H 0
H
2 s
s
0
s
2 s 2 s
图3-7 抽样过程示意图
s H 0
H
s
2 s
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第3章 脉冲编码调制
1/2
图3-6 A律13折线示意图
第3章 脉冲编码调制
x
1.0
11
3.4 编码
第3章 脉冲编码调制
■ 编码 编码就是按照一定的规律或协议，用一组符号取代另一组符号，或
者用一组符号表达一些信息的过程。 如把量化后的信号电平值转换成二进制码组的过程，也就是用二进
制符号取代十进制符号的过程称为编码，其逆过程称为解码。 所涉及的问题主要有两个： 1.如何确定二 进制码组的位数； 2.应该采用怎样的码型。
第3章 脉冲编码调制
1
主要内容
3.1 PCM基本概念 3.2 抽样 3.3 量化 3.4 PCM编码 3.5 抽样定理 3.6 时分复用(TDM)
第3章 脉冲编码调制 2
3.1 PCM基本概念
第3章 脉冲编码调制
脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation） ：将模拟信号经过抽样、 量化、编码三个处理步骤变成数字信号的A/D转换方式。
数值的集合。 通常采用“四舍五入”的原则进行数值量化。
量化值：确定的量化后的取值叫量化值（或量化电平）。 量化级：量化值的个数称为量化级。 量化间隔：相邻两个量化值之差（或量化台阶）。 量化误差：量化值与抽样值之差。（或量化噪声） 均匀量化：量化间隔相等的量化。
通信原理 第三章 课后答案【khdaw_lxywyl】
其中， 2 f 。
1 sin 2 [( c ) 2] 1 sin 2 [( c ) 2] 4 [( c ) 2]2 4 [( c ) 2]2
S Rz (0)
或者，
kh
Rz ( )e j 2 f d
1 0 1 1 (1 ) cos c e j 2 f d (1 ) cos c e j 2 f d 2 1 2 0
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E[ X 1 cos 0t ] E[ X 2 sin 0t ] E[ X 1 ]cos 0t E[ X 2 ]sin 0t 0 E[Y 2 (t )] E[( X 1 cos 0t X 2 sin 0t ) 2 ]
2 E[ X 12 ]cos 2 0t 2 E[ X 1 ]E[ X 2 ]cos 0t sin 0t E[ X 2 ]sin 2 0t
2
kh
E[1] 1
cos(2 t ) cos(2 t ) 2
1 1 R (0,1) 4 cos( ) cos(2 )[ ( ) ( )]d 2 2 2 2
da
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ后 答
由 P ( 0) P ( 2) 1 得到随机变量 的概率密度分布函数为
（2）试求和 Z (t ) X (t ) Y (t ) 的自相关函数。
0通信原理资料
2018/10/18
CP 第一章 绪论
4
１.1 引言 （续）
• 4、本课程的主要任务 本课程主要介绍信息端到端的传输系统， 主要讨论系统的组成和性能指标。
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2018/10/18
CP 第一章 绪论
5
1.2 通信系统模型
• 1．2．1 通信系统模型
• 实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒 质的总和称为通信系统。
1. 模拟通信系统模型
• 信源发出的原始电信号是基带信号，基带的含 义是指信号的频谱从零频附近开始，如语音信 号为300~3400Hz， 图像信号为0~6MHz。 • 由于这种信号具有频率很低的频谱分量， 一 般不宜直接传输，这就需要把基带信号变换成 其频带适合在信道中传输的信号，并可在接收 端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的 通常是调制器和解调器。 • 经过调制以后的信号称为已调信号。
通信原理
大连海事大学 刘柏森
2018/10/18 CP 第一章 绪论 1
第一章
• • • • • • 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
绪论
引言 通信系统模型 通信系统的分类及通信方式 信息及其度量 通信系统的性能指标 通信技术的发展概况
CP 第一章 绪论 2
2018/10/18
１.1 引言
2018/10/18
CP 第一章 绪论
29
2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
2018/10/18
CP 第一章 绪论
30
2． 数字通信系统模型
通信原理(陈启兴版)第3章课后习题答案
第3章信道3.1 学习指导要点本章的要点主要有信道的定义、分类和模型；恒参信道的特性及其对传输信号的影响；随参信道的特性及其对传输信号的影响；信道噪声的统计特性；信道容量和香农公式。
1.信道的定义与分类信道是连接发送端通信设备和接收端通信设备之间的传输媒介。
根据信道特征以及分析问题的需要，我们常把信道分成下面几类。
(1) 狭义信道和广义信道狭义信道：各种物理传输媒质，可分为有线信道和无线信道。
广义信道：把信道范围扩大（除传输媒质外，还包括馈线与天线、放大器、调制解调器等装置）后所定义的信道。
目的是为了方便研究通信系统的一些基本问题。
常见分类：调制信道和编码信道。
(2)调制信道和编码信道调制信道：用来研究调制与解调问题，其范围从调制器输出至解调器输入端。
编码信道：用来研究编码与译码问题，其范围从编码器输出端至解码器输入端。
(3)有线信道和无线信道有线信道：双绞线、同轴电缆、光纤等。
无线信道：指可以传输电磁波的自由空间或大气。
电磁波的传播方式主要分为地波、天波和视线传播三种。
(4)恒参信道和随参信道恒参信道：信道参数在通信过程中基本不随时间变化的信道。
如双绞线、同轴电缆、光纤等有线信道，以及微波视距通信、卫星中继信道等。
随参信道：信道传输特性随时间随机快速变化的信道。
常见的随参信道有陆地移动信道、短波电离层反射信道、超短波流星余迹散射信道、超短波及微波对流层散射信道、超短波电离层散射以及超短波超视距绕射等信道。
2.信道模型信道的数学模型用来表征实际物理信道的特性及其对信号传输带来的影响。
(1) 调制信道模型调制信道可以用一个线性时变网络来表示，这个网络便称为调制信道数学模型，如图3-1 所示。
图3-1 调制信道数学模型其输出与输入的关系有()()()o i e t f e t n t =+⎡⎤⎣⎦ (3-1)式3-1中()i e t 为信道输入端信号电压；()o e t 为信道输出端的信号电压；()n t 为噪声电压。
大连海事大学通信原理教程第三章
m1(+t) m(t)
M(f)
1 0
c(t)
A
-A
s(t)
载波功率 上边带功率 下边带功率
t
t
t
-fm
fm
f
C(f)
-f0
f0
f
上
S (f)
边
-f0
f0
f带
2fm
2fm
下边带
➢ AM信号的接收：常用包络检波 • 原理：
整流器
低通滤波器
图3.2.4 包络检波器解调调幅信号
性能：设包络检波器的输入电压为 y(t) {[1 m'(t)]A nc (t)}cos0t ns (t) sin 0t
f
)
A[M ( 2
f
f0) M( f
f0 )]H (
f
)
下面求出为得到VSB信号，发端H( f )应满足的条件：
若仍用右图相干解调器，
接收
则接收信号和本地载波相
信号
s(t)
r(t)
H(f：
1 S( f
2
f0) S(
f
f0 )
cos0t
将已调信号的频谱
M(f) 上边带
S(f) 下边带
上边带
f 0
(a) 调制信号频谱密度
-f0
0
f0
f
(b) 已调信号频谱密度
图3.2.5 双边带调制信号的频谱
•由于发送DSB时不发送载波，可以节省发送载波功率 •解调时需要在接收端的电路中加入本地载波：
▪ 与发送端载波同频、同相
设接收的DSB信号为
m(t) cos0t 接收端的本地载波频率相位有一定误差，即
-f0
《通信原理教学资料》第3章资料PPT课件
3.6 白噪声
初识： 两个集合
特征量： 分布函数，数字特征
定义：严、宽
随 机
平稳 分类
高斯
时域频域特征 维纳-辛钦定理
过
程 通过线性系统的求解
举例：白噪声
应用：窄带随机过程
第3章 随机过程
3.1 随机过程的基本概念
什么是随机过程？
随机：发生前不定，发生后确定 随机试验：抛硬币，样本空间，随机变量
是全部样本函数的集合。
(t1) ={1 (t1), 2 (t1), …, n (t1)}
1 (t )
2 (t)
(t1) 是随机变量！
n (t)
t 0
3.1 随机过程的基本概念
角度2：随机过程是随机变量的集合。
(t1) ={1 (t1), 2 (t1), …, n (t1)}
在一个固定时刻t1上， (t)中的每个样本函数有一个取值 i (t1)全部取值集合{i (t1), i = 1, 2, …, n}是个随机变量， 记为 (t1)。
样本函数集合 随机变量集合 分布函数，数字特征，E[]的计算
3.2 平稳随机过程
严平稳、宽平稳，如何证平稳，数字特征，各态历经性 过程的时域、频域特性，功率概念，维纳-辛钦定理
3.3 高斯随机过程（概念）
3.4 平稳随机通过线性系统：输出平稳，输出功率谱
3.5 窄带随机过程：
窄带，成因，同相、正交分量，振幅相位分布，方法
不同时刻有不同的分布（那时它是随机变量）。
随机过程 (t)的一维分布函数：
F 1 ( x 1 ,t1 ) P [( t1 ) x 1 ]
随机过程 (t)的一维概率密度函数：
f1(x1,t1)F1 (xx1 1,t1)
初识： 两个集合
特征量： 分布函数，数字特征
定义：严、宽
随 机
平稳 分类
高斯
时域频域特征 维纳-辛钦定理
过
程 通过线性系统的求解
举例：白噪声
应用：窄带随机过程
第3章 随机过程
3.1 随机过程的基本概念
什么是随机过程？
随机：发生前不定，发生后确定 随机试验：抛硬币，样本空间，随机变量
是全部样本函数的集合。
(t1) ={1 (t1), 2 (t1), …, n (t1)}
1 (t )
2 (t)
(t1) 是随机变量！
n (t)
t 0
3.1 随机过程的基本概念
角度2：随机过程是随机变量的集合。
(t1) ={1 (t1), 2 (t1), …, n (t1)}
在一个固定时刻t1上， (t)中的每个样本函数有一个取值 i (t1)全部取值集合{i (t1), i = 1, 2, …, n}是个随机变量， 记为 (t1)。
样本函数集合 随机变量集合 分布函数，数字特征，E[]的计算
3.2 平稳随机过程
严平稳、宽平稳，如何证平稳，数字特征，各态历经性 过程的时域、频域特性，功率概念，维纳-辛钦定理
3.3 高斯随机过程（概念）
3.4 平稳随机通过线性系统：输出平稳，输出功率谱
3.5 窄带随机过程：
窄带，成因，同相、正交分量，振幅相位分布，方法
不同时刻有不同的分布（那时它是随机变量）。
随机过程 (t)的一维分布函数：
F 1 ( x 1 ,t1 ) P [( t1 ) x 1 ]
随机过程 (t)的一维概率密度函数：
f1(x1,t1)F1 (xx1 1,t1)
大连海事大学通信课件
N 型半导体
+4 +5 +4
+4
+4
（2） P 型半导体
本征半导体中掺入少量三价元素构成。 简化模型：
+4 +4 +3 +4 +4
空穴
常温下杂质全部电离，每个杂质原子给出一个空穴 ，本身变为负离子，不能移动。
P 型半导体仍是电中性 多子——空穴（电离、本征激发） P 型半导体 少子——自由电子（本征激发）
而得到的半导体。
杂质半导体可分为： N型(电子)半导体和P型(空穴)半导体两类。
（1） N 型半导体：
本征半导体中掺入少量五价元素构成。 简化模型：
+4 +4 +5 +4 +4
自由电子
常温下杂质全部电离，每个杂质原子给出一个自由 电子，本身变为正离子，不能移动。
N 型半导体仍是电中性 多子——自由电子（电离、本征激发） 少子——空穴（本征激发）
课程概述
电子线路：指包含电子器件、并能对电信号
实现某种处理的功能电路。
1、电子器件（电子管、晶体管、集成电路等）
电子管 1908年发明 晶体管 1948年发明
集成电路 1958年发明
2、电子技术的应用
3、电子线路
声音 图象
变 换 器
电信号 电子线路
变 声音 图象 换
电信号 器 （放大，变换， 传输，存储等）
温度一定时： 激发与复合在某一热平衡值上达到动态平衡。 热敏特性 光敏特性
T
或光照
ni
导电能力
本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半 导体的导电能力越强，温度是影响半导体性 能的一个重要的外部因素，这是半导体的一 大特点。
《通信原理》课件第3章
为避免电磁信号之间的无序干扰，各类传输系统都必须 严格遵照为其规定的频率范围进行工作，如调频广播发射信 号频率只能在88～108 MHz范围内，而中波广播和短波通信 的频率范围则分别是535～1640 kHz和2～30 MHz。但我们明 确地知道，这些系统实际需要传输的信号往往是基带信号， 它们一般是低通型信号，甚至有的还包含直流成分。如果把 这些低频信号都直接用基带方式传送，就会出现不可想象的 相互干扰以及信道衰减，从而导致通信失败。
由于任何复杂信号都可以分解为许多频率和幅度的正弦 分量之和，故一般为简化分析，都以正弦信号为例。图3.1.3 所示是调制信号为方波时的已调信号波形。从图中可以看出， 该已调信号的包络形状与调制信号f(t)仍然相似。同样地，当
叠加的直流分量Ａ小于调制信号的最大值时，仍然会因过度
调幅而导致失真，所以必须要求A0+f(t)≥0
在模拟调制技术中，载波信号是如式(3-0-1)所描述的正 弦波。
c(t)=A cos (ωct+θ0)
(3-0-1)
式中，载波c(t)共有3个参数： 幅度Ａ、 频率ωc、初始相
位θ0。调制过程是指用基带信号f(t)去改变载波的某个参数， 已调信号由式(3-0-2)描述。
sm(t)=A(t) cos (ωct+φ(t)+θ0)
3.1 模拟信号的线性调制 3.2 线性调制的解调与抗噪声性能 3.3 模拟信号的非线性调制 3.4 非线性调制信号的解调与抗噪声性能 3.5 频分复用(FDM) 3.6 模拟调制系统的应用 本章小结 习题
概述
1846年，即在人类用电线传送信号的初期，人们开始铺 设一条海底电缆，施工之前设计者已经预计到信号经过电缆 时，由于信道衰减会变得弱一些，导线越长，这种衰减就越 大。
通信原理第三章(模拟调制原理)习题及其答案.docx
2t)
sin(1t)sin(
2t)
1μ
2t )
2
m(t ) sin(1t)cos(2t) cos(1t )sin(
2
1
m(t )cos(
2
1)t
1μ
21)t
2
m(t )sin(
2
显然，s(t )是一个载波角频率为21的上边带信号。
【题3－6】某调制系统如下图所示。为了在输出端同时分别得到f1(t )及f2(t )，
2
1[sin(2000
t) sin(4000
t)]sin104t
2
1
[cos12000 t
cos8000 t
cos14000 t
cos6000 t ]
4
1
cos12000 t
cos6000 t
cos14000 t ]
+
[cos8000 t
4
1cos8000 t
1cos16000 t
2
2
其傅立叶变换对
【答案3－4】
根据残留边带滤波器在fc处有互补对称特性，从上图可得载频fc10kHz，
故有
sm(t) mom(t) cos20000 t
mocos20000 t A sin100 t sin 6000 t cos20000 t
A
sin
20100 t sin19900 t sin 26000 t
sin14000 t
)
(
26000
)
(
26000 )
则
f (t)
1 mocos20000 t
2
A
2
0.55sin 20100 t
0.45 sin19900 t
sin(1t)sin(
2t)
1μ
2t )
2
m(t ) sin(1t)cos(2t) cos(1t )sin(
2
1
m(t )cos(
2
1)t
1μ
21)t
2
m(t )sin(
2
显然，s(t )是一个载波角频率为21的上边带信号。
【题3－6】某调制系统如下图所示。为了在输出端同时分别得到f1(t )及f2(t )，
2
1[sin(2000
t) sin(4000
t)]sin104t
2
1
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cos8000 t
cos14000 t
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4
1
cos12000 t
cos6000 t
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+
[cos8000 t
4
1cos8000 t
1cos16000 t
2
2
其傅立叶变换对
【答案3－4】
根据残留边带滤波器在fc处有互补对称特性，从上图可得载频fc10kHz，
故有
sm(t) mom(t) cos20000 t
mocos20000 t A sin100 t sin 6000 t cos20000 t
A
sin
20100 t sin19900 t sin 26000 t
sin14000 t
)
(
26000
)
(
26000 )
则
f (t)
1 mocos20000 t
2
A
2
0.55sin 20100 t
0.45 sin19900 t
海事大学通信原理Chapter 1.part 2
1.5 信息及其量度
本章第二个问题：
如何量化‘信息’？
2
1.5.0 什么是信息？
• 日常‘信息’ ： meaning of a message • 通信的‘信息’：把message本身传过去。
3
1.5.1 如何衡量信息？
• 土豆（05/11）和优酷网（06/10），投资的不确定性 ；
• 获得‘information’ = 去除‘不确定性’；
• ‘不确定性’用‘Probability’概率衡量；
4
1.5.1 如何衡量（measure）信息？
那么，信息量和Probability概率的联系？
1. 反比的关系: 小概率事件（中国足球），信息量很大。P(x)→0时，I→∞；
概率大事件（太阳升起），信息量为0。P(x)→1时， I→0；
20
1.6.2 调制信道.恒参 – 对称电缆
图：UTP非屏蔽
图：STP 屏蔽
对称电缆：
• 同一保护套内有许多对相互绝缘的双导线。
• 铝或铜，直径为0.4-1.4mm。为了减小各线对之间的相互干扰，拧成扭绞状。
• 传输损耗比较大。但传输特性比较稳定，并且价格便宜。
21 • 主要用于市话中继线路和用户线路。许多局域网也采用高等级的UTP电缆。
n i 1
P( x M )[ log 2 P( x M )]
p( xi )log 2 p( xi )(bits / symbol）
• 当信源中每个符号等概独立出现时，此时信源的熵有最大值。
9
1.5.2 离散平均信息量 – 例
【例】一离散信源由0，1， 2，3四个符号组成，它们出现的概率分别为 3/8， 1/4 ， 1/4 ， 1/8 ， 且 每 个 符 号 都 是 独 立 出 现 。 试 求 某 消 息 201020130213001203210100321010023102002010312032100120210 信息量： 解: • 每个符号的平均信息量
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• 在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；
•
在频谱结构上••制调 信，它的频谱•s(完t) 全•是H(基f)带信号频••调已 信谱结构在频域
内的简单搬移。
号
•m(
•Acos0t
t)
号
•s(t )
• 由于这种搬移是•图线3性.1的线，性因调此制幅的度原调理制模通型常又称为线性调
制。
• 图3.1称为调制器的一般模型，是因为在该模型中，适当选 择滤波器的特性H(f)，便可以得到各种幅度调制信号。例如，调 幅、双边带、单边带及残留边带信号等。
为检波器输入窄带高斯噪声电压
检波后（已滤除直流分量）： 输出信号噪声功率比： ∵在检波前的信号噪声功率比等于
∴检波前后信噪功率比之比为
由于m(t) 1，上式比值r0/ri小于1，即检波后信噪比下降了。 AM也可用相干解调。
•已 调 •信 号
•s(t )
•图3.1 线性调制的原理模型
可见：相乘器输出信号的频谱是调制信号频谱密度平移 的结果（差一个常数因子）。
•M(f)
•S(f)
•f •0
•(a) 输入信号频谱密度
•-f0
•0
•(b) 输出信号频谱密度
•f0
•f
图3.2 相乘器输入信号和输出信号的频谱密
度Hale Waihona Puke •幅度调制信号特点：调制信号为能量信号m(t)，其频谱为M(f ) 载 波：c(t)
相乘结果：s(t)
滤波输出： s(t)
•调 制
•s(t)
•H(f)
•信
号
•m( •Acos0t t)
•已 调 •信 号
•s(t )
•图3.1 线性调制的原理模型
用“”表示傅里叶变换：
•调 制
•s(t)
•H(f)
•信
号
•m( •Acos0t t)
•0
•1+m(t)
•1
•
•=
•0
➢ AM信号的频谱密度
• 含离散载频分量
•载波本身不含基带信号的信息->可以不传载波（DSB）
• 当m(t)为余弦波，且m为最大时，两边带功率之和 ＝ 载波功率之半。
•m•1(+t) m(t)
•M(f)
•1 •0
•c(t)
•A
•-A
•s(t)
•
•t
• •t
• •t
•-
• 调制分为模拟调制和数字调制两种： • 调制信号的取值是连续还是离散
•正交 振幅调 制
• 调制的作用：
• 可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位 置上，将调制信号转换成适合信道传输或便于信道多路复 用的已调信号。
• 对系统的传输有效性和传输可靠性有很大的影响。
最重要的模拟调制方式是用正弦波作载波的幅度调 制和角度调制:
因此，要想把音频信号通过可接受的天线尺寸发射 出去，就需要想办法提高欲发射信号的频率（频率越高 波长越短）。
第一个问题的解决方法是在一个物理信道中对多路
信号进行频分复用（FDM，Frequency Multiplex）；
Division
第二个问题的解决方法是把欲发射的低频信号“搬” 到高频载波上去（或者说把低频信号“变”成高频信号）
•fm
•f
fm
•C(f)
•-f0
•f0 •f
•S (f)
•-
•f
f•02f
•02f
m •下边m
带
•上 边 带•f
➢ AM信号的接收：常用包络检波 • 原理：
•整流器
•低通滤波器
•图3.2.4 包络检波器解调调幅信号
性能：设包络检波器的输入电压为
• 式中 n(t)
• y(t)的包络：
• 在大信噪比下：
▪ 两个方法有一个共同点就是要对信号进行调制处理。 ▪ 对于调制，我们给出一个概括性的定义：
• 让载波的某个参数（或几个）随调制信号（原始信 号）的变化而变化的过程或方式称为调制。
• 载波通常是一种用来搭载原始信号（信息）的高频 信号，它本身不含有任何有用信息。
• 调制的载波分为两类： • 正弦波调制：用正弦型信号作为载波 • 脉冲调制：用脉冲串或一组数字信号作载波
0：载波角频率； 0：初始相位。
•调制信号
•m(t)
•调制器
•已调信号
•s(t)
•图3.1.1 调制
▪ 定义：
器
• 调制信号m(t) －自信源来的信号
• 已调信号s(t) － 调制后的载波称为已调信号
• 调制器 －进行调制的部件
3.2 线性调制（幅度调制）
设载波为：c(t) = Acos0 t = Acos2 f0t
• 幅度调制（线性调制）： ▪ 调幅（AM） ▪ 双边带（DSB） ▪ 残留边带（VSB） ▪ 单边带（SSB）
• 角度调制（非线性调制）： ▪ 频率调制（FM） ▪ 相位调制（PM）
3.1 概述
模拟调制：用来自信源的基带模拟信号去调制某个载波 。 载波：确知的周期性波形 － 余弦波：
式中，A为振幅；
大连海事大学通信原理 教程第三章
2020年7月7日星期二
3.1 概述
为什么要对信号进行调制处理？
由于从消息变换过来的原始信号具有较低的频 谱分量，在许多信道中都不适宜进行传输。
在通信系统的发送端需要调制过程，而在接收 端则需要反调制过程——解调过程。
通信的目的是为了把信息向远处传递（传播）, 那么在传播人声时，可以用话筒把人声变成电信号 ，通过扩音机放大后再用喇叭（扬声器）播放出去 。由于喇叭的功率比人嗓大得多，声音可以传得比 较远。
•扩音示意图
• 如果还想将声音再传得更远一些，比如几十 千米、几百千米，那该怎么办？
大家想到用电缆或无线电进行传输，但会出 现两个问题：
(1)铺设一条几十千米甚至上百千米的电缆只 传一路声音信号，传输成本之高、线路利用率之低， 人们无法接受；
（2）利用无线电通信时，需满足一个基本条件： 欲发射信号的波长（两个相邻波峰或波谷之间的距离
）必须能与发射天线的几何尺寸可比拟，该信号才能通过 天线有效地发射出去（通常认为天线尺寸应大于波长的十 分之一）。
音频信号的频率范围是20Hz～20kHz，最小的波长为
•式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度（光速）（ m/s）；f为音频（Hz）。
要将音频信号直接用天线发射出去，其天线几何尺寸即 便按波长的百分之一取也要150米高（不包括天线底座 或塔座）。
3.2.1 振幅调制（AM）
▪ 基本原理
设: m(t) = [1+m(t)]， |m(t)| 1， |m(t)|max = m 1－ 调幅度
则有调幅信号： s(t) = [1+m(t)]Acos0t，
式中， [1+m(t)] 0，即s(t) 的包络是非负的。
•m(t)
•1+m(t)
•+1 = •1