模拟通信基础

F(f)
f
P/2
ωC/2π
π
调制度M=AS/AC <1,否则过调
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2014-03
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调幅（AM）波频谱
AM波由载波、上边波和下边
波三部分组成，含三个角频率
成分ωc、(ωc+p)和(ωc-p)。
如果信号波象电话信号一样， 频率成分具有从ω1到ω2的带 宽，则AM波频谱如图所示占 有信号波最高频率ω2两倍的带 宽2ω2—双边带调制方式。
信号带宽 –信号的频率范围。 信道带宽 –信道上能够传输的信号的最大频率范围。
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（3）基带信号与频带信号
基带信号—从直流低频直至几兆赫兹有限高频的原始模拟与 数字信号（未经调制信号）。如电话机（300－ 4000Hz）、计算机发出的原始信号。
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2014-03
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通信技术基础
陈红 2014年3月
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2014-03
一、模拟通信基础(2学时）
1、通信基本概念 2、信号及其分类 3、模拟信号--调制 4、模拟通信系统的性能指标
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信号波成分具有带宽时AM波的频谱
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2014-03
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应用实例-频分复用
电话传送的基带为0.3kHz～3.4kHz之间，同轴电缆 的可用频带0—1GHz， 4kHZ左右幅宽声音信号占用 一个信道，效率很差。在频率轴上将单边带调制的信 号互相不重叠的进行排列，在同一信道使用多址传送 方式，提高信道效率即频分复用 。
NTT（日本电信局） 使用的C-60M方式， 就是用60MHz带宽的 标准同轴电缆构成1个 10800频道的电话线 路。
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2014-03
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多路复用技术
复用—多个信息源共享一个公共信道。提高线路利用率。 适用场合—当信道的传输能力大于每个信源的平均 传输需求时。类比公共运输系统(铁路、海运、航空)
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2014-03
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无线信道频率范围与用途
名称 长波
频率范围
波长范围 主要传播方式
30～300 kHz 1～10km 地表面波传播
用途 远距离通信、导航
中波
300～ 3000kHz
0.1～1 km 地表面波传播
调幅广播、船舶通信、 飞行通信
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调幅（Amplitude Modulation—AM）
调幅波（Amplitude Modulation—AM）
fAM(t)=( Ac+ Ascospt )cosωct = Accosωct+0.5AS cos(ωc+p)t +0.5AS cos(ωc-p)t
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2014-03
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练习与思考题2
8 、 如 果 用 最 高 频 率 为 4 kHz 信 号 波 对 载 波 进 行 调 幅 ， AM播送局在400kHz的带宽内可设置多少频道。
*9、振幅 60V，频率2MHz的载波，用频率2kHz的信号 波进行幅调，调制率为 80％时，请回答如下问题： （1）已调制波（AM波）是用什么样的算式表示。 （2）上边带、下边带的振幅及频率各为多少？ （3）占有频带幅宽是多少？
2014-03
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通信系统模型
通信系统的基本构成
信源
变换器
信道
反变换器
信宿
噪声源
信源— 是指发出信息的信息源，或者说是信息的发出者。 变换器—是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。 信道—是信号传输的媒介与通道。现有的信道有两大类：一类
是有线信道 ；另一类是无线信道 。
短波
3～30MHz 1 0 ～ 1 0 0 地表面波传播
m
电离层反射传播
超短波 30～300MHz 1～10 m
直射波传播 对流层散射传播
调幅广播、调幅与单 边带通信
调频广播与通信、雷 达与导航、移动通信
微波 300MHz以上 1 m
直射波传播
微波接力通信、卫星 通信、移动通信
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2014-03
1、通信基本概念
信息—是对客观事物的反映。
通信--信息的传递就是通信 。信息的表达方式--语言、文 字、图像、数据等。 通信方式 --很多，目前使用最广泛的方式是电通信方式。 用电信号控制携带所要传递的信息，然后经过各种媒体（通 道）也就是信道进行传输，达到通信的目的。
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有效性和可靠性这两个指标通常是矛盾的。
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2012-09
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模拟通信系统有效性与可靠性
有效性——用有效传输带宽度量，模拟通信系统频带宽 度越窄，则有效性越好。
可靠性——用接收端最终输出的信号平均功率与噪声平 均功率的比—即信噪比度量，以分贝为单位。
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2014-03
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（1）Analog signal and digital signal
模拟信号——时间上连续，包 含无穷多个信号值。如话音信号、
电视图像信号以及来自各种传感器的 检测信号等。再如Watches with hands
分贝单位：1dB=10lg( )
信噪比越大，通信质量越高。如普通电话要求信噪比在 20dB以上，电视图像则要求信噪比在40dB以上。
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2012-09
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练习与思考题1
1、什么是周期信号？什么是非周期信号？并举出几个周期 信号与非周期信号的实例。
2014-03
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3、模拟信号--调制
设定信号波(基带信号）s(t)是以单一 的角频率p变化的正弦波：
s(t)=Ascospt
载波(正弦波）f(t)具有比信号波的角频 率高得多的角频率ωc(=2πfc)〉〉p ：
f(t)=Accosωct
调制（ Modulaton）---是载波的某个参数随调制波（基带 信号波）变化的过程。作为载波的正弦波有三个参数振幅、频 率和相位，因此相对应的正弦波的调制有幅度调制（AM)、 频率调制(FM)和相位角调制(PM)三种。
信 源
MUX
共享信道 DEMUX
信 宿
复用器
解复用器
频分复用FDM (Frequency Division Multiplexing) 波分复用WDM (Wave Division Multiplexing) 时分复用TDM (Time Division Multiplexing)
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（2）周期信号与非周期信号
周期信号 –—是每隔固定的时间又重现本身的信号，固定的 时间称为周期。通信系统中常用于测试的正（余）弦信号、雷达中的矩形脉
冲系列都是周期信号 。
周期信号（单一频率）–—s(t)=Ascos(pt+θ) As——信号幅值；p——信号角频率； θ ——信号初始角
S(f)
0
话音信号的波形与频谱图
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2014-03
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时域法与频域法
时域法 –研究的是信号的电量（电压、电流或功率）随时间变 化的情况。有观察波形和函数式表达两种研究方法。
频域法 –研究的是信号的电量在频率域中的分布情况，也称为 信号的频谱分析，可以用频谱分析仪观察信号的频谱。
复用器
原带宽
移频后带宽
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2014-03
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4、模拟通信系统的性能指标
衡量通信系统性能优劣的基本指标有两个： 系统的有效性和可靠性。
有效性——传输一定的信息量所消耗的信道资源数 （带宽或时间）；
可靠性——接收信息的准确程度。
P/2
f
T
周期信号的波形与频谱图 f=1/T, p=2πf
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信号的波形与频谱图
非周期信号 –—是无此固定时间长度的信号。而语音信号、 开关启闭形成的瞬态则是非周期信号。
非周期信号（多频率）——
u(t)=A1cos(p1t+ θ1)+ A2cos(p2t+ θ2)+…Ancos(pnt+ θn)
2、什么是模拟信号？什么是数字信号？请举出几个模拟信 号与数字信号的实例。
3、试解释什么是模拟信号的幅度调制（AM)、频率调制 (FM)和相位角调制(PM)。
4、什么是基带信号？试举出几个基带信号的实例。 5、什么是信号带宽？什么是信道带宽？ 6、试解释什么是频分复用（FDM）？ 7、试述分贝（dB）单位的含义？
2014-03
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频分复用-FDM
原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号 占用一个频率带通道进行传输。频率通道之间留有防护频 带以防相互干扰。在电视、电话、收音机上广泛应用。
CH1
CH1
CH2
CH2
MUX
CH1 CH2 CH3
f
CH3
CH3
带宽复用信号
逆变器—— 信宿—是指信息传送的终点，也就是信息接收者。 噪声源—噪声源并不是一个人为实现的实体，但在实际通信系
统中又是客观存在的。
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2014-03
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2、信号及其分类
信号—指信息的电编码或电磁编码。
以信号参数的状态划分： （1）模拟信号和数字信号； （2）周期信号与非周期信号； （3）基带信号与频带信号。 *确定信号与随机信号； *能量信号与功率信号;
数字信号——时间上离散，包 含有限数量的信号值。如 Digital Watches。
模拟信号比较适合传输，数字信 号则比较适合于处理。模拟信号 与数字信号是可以相互转换的。
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脉冲编码调制（PCM）的主要波形
2014-03
频带信号—基带信号经过频率变换而形成的信号为频带信号。
调频广播的频率范围是88～108MHz，短波通信的频率范围 是3～30MHz。话音基带信号的频率范围在300～3400Hz， 为了有效地利用信道的频率资源，必须将基带信号的频率搬 移至适合于信道传输的其它频率范围，而在接收之后再搬移 至原来的频率范围。