通信原理第三章ppt课件

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AM 系统的特点及其应用
AM 系统的特点及其应用 优点：解调方便（包络检波） 缺点：占用频带宽（消息信号的两倍）
调制效率低（发射功率大）。 应用：广播。
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三、抑制载波双边带调制（DSB-SC）
在AM信号中，载波分量并不携带信息， 信息完全由边带传送。 如果将载波抑制，即可得到抑制载波双 边带信号，简称双边带信号（DSB）。
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m(t)
h(t) S DSB (t)
A cos c t
图 4－1 双边带调制的一般模型
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抑制载波双边带调幅信号
时域表达式：
sD SB(t)m (t)cos ct
频域表达式：
S D S B () 0 .5 [ M ( c ) M ( c ) ]
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cos0t O
m(t) O
sDSB(t) O
（1）最直接的方法——滤波法：
将不含直流分量的基带信号m(t)和载波信号经乘法器后 得到双边带信号DSB，再通过一个单边带滤波器就得 到需要的单边带SSB信号。
m (t )
h(t )
S SSB ( t )
A cos ct
单边带调制的. 一般模型
单边带调制（SSB）的一般模 型
从图中看，SSB与DSB好象没什么不同， 但两者的h(t) 不同。DSB 的h(t) 要求保 留两个边带信号；而SSB 的h(t)只要求 保留一个而且只能保留一个边带信号。
AM的时域表达式:
S AM (t) = [ A0 + m(t)]cos c t
A 0为外加的直流分量，m(t)为调制信号。ωC 为载波 的角频率
AM的调制模型: m(t)
S AM (t)
A0
cos( c t)
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设: m(t) = 幅度，
[1+m(t)]，
|m(t)|
1，
m(t)|max
=
ma
－
调
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。
思考题：过调幅时，AM已调波的波形如何？
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（6）已调AM波只是把基带信号的频谱简单地 搬移，而没有产生新的频谱分量，AM是线性调 制。
（7）功率分配 •AM信号在1Ω电阻上的平均功率应等于sAM(t)的 均方值。当m(t)为确知信号时，sAM(t)的均方值即 为其平方的时间平均，
pA M=SA 2M (t)=[A 0+m (t)]2cos2w ct
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（8）、调制效率
调制效率：
A M
m2 (t) A02 m2(t)
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当调制信号m(t)为单频余弦信号，在刚发生过调制的临界 状态下，ma = 1,此时调制效率最大：
η AM＝1/3 即：两边带功率之和 ＝ 载波功率之半。
载波功率 上边带功率 下边带功率
在各种调制信号中，调制效率最高的是幅度为Ao的方波，此时： η AM＝1/2
线性调制器的一般模型
输出信号的一般表达式：
时域： s m ( t ) m ( t ) A co 0 t h s ( t )
且 m(t)M()
频域： S m ( )A 2[M ( 0 ) M ( 0 )H ]( )
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二、调幅AM信号
假设h(t)=δ(t)，即滤波器（H(ω)=1）为全通网络，调 制信号m(t)叠加直流A0后与载波相乘
=A 0 2cos2w ct+m 2(t)cos2w ct+2A 0m (t)cos2w ct
通常假设调制信号没有直流分量，
pAM=A 202+m22(t)=pc+ps
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AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两 部分。 只有边带功率才与调制信号有关。 载波分量不携带信息。 即使在“满调幅”（|m(t)|maxA=0 时，也称100 ％调制）条件下，载波分量仍占据大部分功率， 而含有用信息的两个边带占有的功率较小。 因此，从功率上讲，AM信号的功率利用率比 较低。
（1）工作原理 （2）已调信号的带宽 （3）功率关系——功率利用率 （4）抗噪声性能——噪声对调制系统性能的影响
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调制系统的主要参数
1、发送功率 2、传输带宽 3、抗噪声性能 4、设备的复杂度
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3、2 幅度调制的原理及抗噪声性能
重点掌握：
1. 基本原理：幅度调制（AM、DSB、SSB、 VSB）调制与解调的基本原理； 2. 时域及频域表示式； 3. 波形图与频谱图； 4. 抗噪性能：信号功率、噪声功率、信噪比、 调制度增益的计算。
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2、调制的相关知识
1）、调制的定义：在发送端，按调制信号（基 带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过 程，实现频谱搬移。
2）、 解调的定义：在接收端把已搬移到给定信 道通带内的频谱还原为基带信号频谱的过程。
3）正弦波载波调制：用正弦波作为载波。 4）脉冲编码调制：用脉冲串作为载波的数字调
制。 5）模拟调制：用来自信源的基带模拟信号去调
（4）功率分配：PDSB=PS
（5）调制效率：η DSB＝1 .
DSB的特点与应用
优点：调制效率高，抗噪性能较强。 缺点：占用频带宽，为消息基带信号的2倍。 应用：无线通信，低带宽信号多路复用，常 用于传输数字信号，如ASK。
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四、单边带SSB信号
单边带调制只是传输双边带信号中的一个边带。因此 产生SSB信号
连续载波：确知的周期性波形 － 余弦波：
c(t)A co 0ts(0)
式中，A为振幅；
调制信号 m(t)
调制器
已调信号 s(t)
0为载波角频率； 0为初始相位。
图3.1.1 调制器
2）调制信号 m(t) －自信源来的携带信息的基带信号。 3）已调波信号已调信号s(t) － 调制后的载波称为已调信号
调制器 －进行调制的部件
• fˆ (t ) 的希尔波特变换为 –f(t)。
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（4）Hilterb变换的用途
在SSB中，用来实现相位选择，以产生单边 带信号；
给出最小相移网络的幅频特性和相频特性 之间的关系；
为带通信号的表示提供了基础。
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3、1 引言
重点掌握：
1. 基本概念：调制、解调、载波调制、载波、 调制信号、已调波信号等。 2. 调制的分类：模拟调制与数字调制、线性调 制（AM、DSB、SSB、VSB）与非线性调制 （FM、PM）、连续波调制与脉冲调制。 3. 调制的作用。
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3、1 引言
1、基本信号：
1）载波：频率在给定信道通带内的基带信号的载体，可分为正弦 波载波和脉冲载波。
t
－c
O
c
M()
载波反相点
t
t
.
－H O H
SDSB()
2H
－c
O
c
抑制载波双边带调幅信号
由图可知： （1）由时间波形可知，DSB信号的包络不与m(t)成正 比 （2）在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有 180°的突变 （3）DSB信号节省了载波发射功率，但具有上、下 对称的两个边带，故频带宽度与AM信号相同
频移键控（FSK ) 相移键控（PSK )
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脉冲波调制（载波为脉冲波）
模拟调制 脉冲振幅调制( PAM ) 脉冲带宽调制( PWM ) 脉冲频率调制( PFM )
数字调制 脉冲编码调制( PCM ) 增量调制 ( ΔM ) 脉冲间隔调制( PIM ) 脉冲位置调制( PPM )
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5、调制系统种讨论的主要问题和 主要参数
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（2）单边带调制相移法：
单音频调制时的SSB信号的波形图
S ( t) A
m ( t) M
S U S B ( t)
S LS B ( t)
S S B 信 号. 的 波 形
A
S ( ) A
单音 频调 制时
的
SSB 频谱
图
c
M
AM / 2
c
c c
c
1
AM / 2 c c
－ c
O
c
上边 带频 谱
－ c
O
c
下边 带频 谱
－ c
O
.
c
用滤波法形成SSB信号的技术难点是，由于一 般调制信号都具有丰富的低频成分，经调制后 得到的DSB信号的上、 下边带之间的间隔很窄， 这就要求单边带滤波器在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。这 就使滤波器的设计和制作很困难，有时甚至难 以实现。 为此， 在工程中往往采用多级调制滤波的方法。
S SS (t)B 1 2m (t)co w cts 1 2m ˆ(t)siw c n t
其中mˆ (t)是m(t)的希尔伯特变换
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希尔波特（Hilbert）变换
定义：将一个信号波形中的全部频率分量相移-90°后 所得的时间信号就叫做原信号的希尔波特变换 。 （1）变化公式： 希尔波特变换在时间域的数学描述如下：
m(t)
1+m(t)
+1 = 1
0
1+m(t)
1
=
0
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AM的频域表达式:
SAM(w) = πA0[δ(w-wc)+δ(w+wc)]+0.5[M(w-wc)+M(w+wc)] 调制波形图与频谱图如下：
m1(+t) m(t)
M(f)
1 0
c(t)
A
-A
t
t
-fm
fm
f
C(f)
-f0
f0
f
s(t)
S (f)
t
-f0
f0
f
2fm
2fm
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m(t) O
A0＋m(t)
O cos c(t)
O
sAM (t)
O
下一个例子找错
m(t)
t
＋
sAM(t)
A0
cosct
t t
t .
M( ) 1
A0 － c
－ H
0
H
SAM ( )
1 2
0
A0
c
调幅AM信号
由图可见： （1）波形包络与输入基带信号m(t)成正比 （2）频谱具有上、下对称的两个边带 （3）频谱中心含离散载频分量，它并不携带信息 （4）要使调幅波的包络波形与基带信号波形相同， 则一定要满足两个条件： a、对所有的t的值|m(t)|max≤ A0，否则会过调制 b、载波频率必须高于基带信号的最高频率
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（5）AM 的调幅度
AM一个重要的参数是调幅度ma ，又称为调制系数。其
定义为：ma[[S SA AM M ((tt))m m ]] a a x x[[S SA AM M ((tt))m m ]] iin n
一般 ma≤1 ，只有SAm(t)min为负数时，ma 才大于1 ，此时 出现过调幅，接收端解调出的信号将出现波形失真。
0
c
M ( )
M
0 S DSB ( )
0
c
c c
H LSB ( )
c
0 S LSB ( )
c
c
0
L S. B 信 号 的 频 谱 图
（2）单边带调制相移法：
时域：下边带SSB信号
S SS (t)B 1 2m (t)co w cts 1 2m ˆ(t)siw c n t
上边带SSB信号
希尔波特变换在频率域中的数学描述为：
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（2）常用希尔波特变换对
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（3）Hilbert变换的性质
• 信号和它的希尔波特变换具有相同的能量谱密度或相同 的功率谱密度。 • 信号和它的希尔波特变换的能量(或功率)相同。 • 信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数。 • 信号和它的希尔波特变换互为正交。
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3、2 幅度调制的原理及抗噪声性能
幅度调制：高频正弦波的幅度随调制信号作线性变化 的过程
一、线性调制器的一般模型
m(t)
Sm(t)
h(t）,H(ω)
滤波器
载波信号c（t） c (t) A co0 t s (0 )
•由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制。 •适当选择滤波器的特性H(ω)，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。
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如果H() 是上边带滤波器H() ，则得到相应的上边带 信号（USB）；如果HUSB() 是下边带滤波器HLSB() ，
则得到相应的下边带信号（LSB）。 因此，SSB信号的频谱可表示为： SSSB(ω) =S DSB(ω) •H(ω)
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M ( )
上边 带
－ H O H
下边 带
S M ( ) 下边 带 上边 带
制某载波的过程 。
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3、调制的作用
★（1）将基带信号变成适合在信道中传输 的已调信号
★（2）实现信道的多路复用 （3）改善系统的抗噪声性能 （4）改变信号占用的带宽
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4、调制的分类
连续波调制 （载波为正弦波）
振幅调制（AM, DSB ,SSB,VSB) 模拟调制 频率调制（FM )
相位调制（PM ) 数字调制 振幅键控（ASK )
第三章 模拟调制系统
主要内容： 3.1 引言 3.2 幅度调制原理及抗噪性能 3.3 角度调制原理及抗噪性能 3.4 模拟调制系统的比较 3.5 频分复用 3.6 复合调制及多级调制的原理
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内容简介
1. 调制的概念、分类、作用。
2. 模拟线性调制：AM、DSB 、SSB 、VSB 的 基本原理，时域、频域表示，调制与解调方法， 抗噪性能。 3. 模拟非线性调制（角度调制）：宽带调频 （WBFM）和窄带调频（NBFM）的基本原理， 信号频谱，调制与解调方法，抗噪性能。 4. 门限效应， 加重技术。 5. 频分复用（FDM）技术。