信号的发射与接收

m( t ) , 有A
1 2
m( t )
2m ( t ) m( t ) a( t ) A 1 A 1 A m( t ) A A
34
Байду номын сангаас
残留边带调幅(VSB AM)
残留边带调制是界于 SSB 与 DSB 之间的一种调制方式，
它既克服了 DSB 信号占用频带宽的缺点，又解决了 SSB 信号实现上的难题。 在VSB中，不是完全抑制一个边带，而是逐渐切割，使 其残留一小部分，如图所示：
17
DSB－SC的相干解调框图
r(t)
×
LPF
yo(t)
cos(2 f c t )
载波提取 电路
18
双边带抑制载波调幅信号的相干解调
r (t ) s(t ) m(t ) Ac cos(c t c )
相干解调：利用恢复载波 cos(2 fc t )
r ( t )cos(2 f c t ) m (t ) Ac cos(2 f c t c )cos(2 f c t ) Ac Ac m( t )cos( c ) m (t )cos(4 f c t c ) 2 2
f c：载波频率
c： 载波初始相位
4
调制的实质是频谱搬移，其作用和目的是： 1、将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输 的已调信号（频带信号）； 2、实现信道的多路复用，提高信道利用率； 3、通过不同的调制方式兼顾通信的有效性和可靠性， 实现传输带宽与信噪比之间的互换。
5
幅度调制（线性调制）
r(t)
×
LPF
发端加导 频分量
yo(t)
cos(2 f c t )
载波提取 电路
1 1 yo ( t ) Ac m( t )cos Ac m( t )sin 2 2
相位差要尽量小!
32
2、非相干解调: 借用AM的非相干解调思路 发端增加离散大载波,包络检波 s(t ) A cos 2 f c t Ac [m( t )cos 2 f c t
2 P ( ), 0 单边功率谱密度 B ( ) 0 0
12
2、双边带抑制载波调幅信号的频谱特性 为简便起见，只考虑m(t)是确定信号的情况 确定信号的频谱：付氏频谱 随机信号的频谱：功率谱
Ac S ( ) M ( c ) M ( c ) H ( ) 2 Ac M ( c ) M ( c ) 2
35
M()
-2B
O
(a)
2B

DSB() - c O
(b)
c

SSB() - c O
(c)
c

下边带残留
VSB() - c O
(d)
c

DSB、 SSB和VSB信号的频谱
36
VSB AM信号的调制与解调框图
m(t) HVSB() sVSB(t)
Ac cos 2 f c t
信号带宽的两倍，与AM信号带宽相同。
25
单边带调幅(SSB)
单边带信号的产生方法：滤波法和相移法。
1、 用滤波法形成单边带信号
m(t)
×
h(t)
s(t)
c( t ) 2 Ac cos 2 f c t
26
H( ) 1
－ c
0 (a ) H( ) 1
c

－ c
0 (b )
c

图 4 –5 形成SSB信号的滤波特性
Ac： 载波幅度
f c：载波频率
c： 载波初始相位
3
调制信号 模拟基带信号m(t)对载波c(t)进行调制：用m(t)的变化 规律去控制载波c(t)的幅度，或者频率，或者相位。 幅度调制 （AM）
频率调制 （FM）
相位调制 （PM）
c(t ) Ac cos(2 fc t c ) Ac： 载波幅度
m( t )sin 2 f c t ]

Ac 1
1 2
s( t ) A m( t ) cos 2 f c t m( t )sin 2 f c t
m( t ) 2 2 A m( t ) m( t ) cos 2 f c t arctg A m(t ) a( t )cos 2 f c t ( t )
c

14
M()
H
0 S()
H

Ac 2
c
0
c

经幅度调制后，基带信号的频谱被搬移到载频处。 若模拟基带信号的带宽为W，则已调信号的带宽为2W。 结论：传输此已调信号s(t)的信道带宽为2W。
15
M()
上边带
下边带
Ac 2
- c
- H
0 S()
H
下边带

上边带
0
c

无论S(f)的上边带或下边带均与M(f)的所有频率分量相对应 说明1：上、下边带携带相同的消息，所以称此调幅信号 为双边带信号。 说明2：该调幅信号的频谱中不包含离散的载频分量，所 以称其为双边带抑制载波调幅信号。
S ( ) Ac ( c ) ( c ) 1 Ac M ( c ) M ( c ) 2
双边带抑制载波调幅信号频谱＋离散大载波分量 m(t ) m(t ) amn (t ) a max m(t ) mn (t ) max m(t ) 调制指数 调幅系数 m(t)的归一 化表示式

Ac 2 1 RM (0) 2
23
Ac 2 RM (0) 2
AM信号的解调：
简单、经济
1、包络检波： 半波整流、低通滤波器、隔直流
2、相干解调！
24
DSB信号的特点（与AM信号相比）：
① 需采用相干解调 ( 同步检波 ) ，不能采用简单的包 络检波。 ② 在调制信号 m(t)的过零点处，载波相位有 180°的 突变。 ③ DSB信号功率利用率高，但它的频带宽度仍是调制
信号的发射与接收
（以模拟信号为例）
1
通信系统的组成框图
2
引言
基带信号：频谱限于f=0（直流）附近的低通型信号为 基带信号。 模拟基带信号：模拟的基带信号 频带信号：频谱限于某一频率附近的信号。
在频带信道中传输信号，需要通过正弦型载波调制将 模拟基带信号变换为频带信号，该频带信号是在中心 频率fc附近。 c(t ) Ac cos(2 fc t c )
16
DSB-SB AM信号的功率谱：
Ps ( f ) Rs ( )e j 2 f d

Ac 2 [ PM ( f f c ) PM ( f f c )] 4
PM ( f ) : 模拟基带信号M(t)的功率谱密度
调幅信号的功率谱是模拟基带信号功率谱线性搬移的 结果——线性调制



30
2、用相移法产生单边带信号
m(t)
Ac cos 2 f c t
希尔伯特 滤波器 m(t)
-
2 Ac sin 2 f c t
+
∑
sSSB(t)
sSSB ( t ) Ac m( t )cos 2 f c t
Ac m( t )sin 2 f c t
31

单边带信号的解调方法
1、相干解调:
×
h(t)
s(t)
c( t ) Ac cos(c t c )
7
双边带抑制载波调幅(DSB-SC)
1、双边带抑制载波调幅信号的产生
m(t)
×
h(t)
s(t)
c( t ) Ac cos(c t c )
s( t ) m ( t ) Ac cos( c t c ) h( t ) m ( t ) Ac cos( c t c )
29
上、下边带信号的时域表达式
s上 (t ) Ac m( t )cos 2 fc t Ac m(t )sin 2 fc t s下 (t ) Ac m( t )cos 2 fc t Ac m(t )sin 2 fc t
sSSB ( t ) Ac m( t )cos 2 fc t Ac m( t )sin 2 fc t
LPF的输出！ yo(t)
19
载波提取
发端加一离散载频分量（导频） 收端用平方环法或COSTAS环法从接收信号 中提取载波

加导频的缺点：在发端要分配一部分功率给导频。
20
具有离散大载波的双边带调幅(AM)
s(t ) Ac [1 m(t )]cos 2 fc t
m(t ) max 1
带通滤 波器
带通滤波器确保已 调信号完全通过
8
cos0t O t -c O M() m(t) O t -H O
c

H
SDSB()

2 H
sDSB(t) O 载波反相点 t -c O
c

9
附1 傅立叶变换
F ( )



f ( t ) e j t d t F f ( t )
A0
O
t
- c
0
c
22

AM波信号功率＝携带消息的已调信号功率＋载波功率
Ac 2 Ps ( f ) PM ( f f c ) PM ( f f c ) ( f f c ) ( f f c ) 4
调制效率：携带消息的已调信号功率与已调信号总功率 之比
27
M()
- H
O
H
SM()

上边带 - c
下边带 O
下边带 上边带
c

上边带频谱 - c O 下边带频谱
c

图 4 - 6 c SSB信号的频谱 O
c

28
滤波法的技术难点：
单边带滤波器要求在fc附近具有陡峭的截止特性，才 能有效地抑制无用的一个边带。在工程中往往采用多 级调制滤波的方法。
21
sAM (t ) A0 m(t ) cos c t , sAM (t ) A0 1 m(t ) cos c t
m(t)
O
m(t ) max 1
t
BAM 2 f H
A0+m(t)
O
cosct
t
1
M()
O
t
-H 0
H
SAM()

sAM(t) A0 1 2
10
附2 能量谱密度与功率谱密度

能量谱密度 （f(t):实能量信号；傅立叶变换存在）

Ef


1 f 2 ( t )dt 2



F ( ) d
2



F (2 f ) df
2 2
2
双边能量谱密度 E F ( ) , E 2 f F (2 f )
2 E ( ), 0 单边能量谱密度：G ( ) 0 0
能量守恒
11

f(t)的功率
1 P f lim T T


T 2
T 2
1 2 f ( t )dt 2

P ( )d P (2 f )df



双边功率谱密度：P ( )或 P (2 f )
s( t ) m ( t ) Ac cos( c t c ) h( t ) m ( t ) Ac cos( c t c )
13
cos0t O t -c O M() m(t) O t -H O
c

H
SDSB()

2 H
sDSB(t) O 载波反相点 t -c O
33

2 2 2 2 2m ( t ) m ( t ) m ( t ) a( t ) A m ( t ) m ( t ) A 1 2 2 A A A 1 2
1 2
如果A
幅度调制中，正弦载波的幅度是随模拟信号m(t)的变 化规律成正比变化。对应有四种幅度调制方法： （1）双边带抑制载波调幅（DSB-SC） （2）具有离散大载波的双边带调幅（AM） （3）单边带调幅（SSB） （4）残留边带调制（VSB）
6
幅度调制的一般原理
h(t)不同，对应不同 的幅度调制方式
m(t)

1 f (t ) 2



F e j t d F 1 F
F( f ) f (t )



f ( t )e j2 f t d t F f ( t )
j2 f t


F f e
df F
1
F f