1、邯鄲學院邯鄲學院第五章第五章 模擬調制系統模擬調制系統邯鄲學院邯鄲學院回顧回顧一、調制的概念：一、調制的概念： 二、調制目的：二、調制目的：將基帶信號進行各種變換后再傳輸的過程將基帶信號進行各種變換后再傳輸的過程1、將消息變換為便于傳輸的形式。、將消息變換為便于傳輸的形式。 2、提高抗干擾性。、提高抗干擾性。3、有效的利用頻帶。、有效的利用頻帶。邯鄲學院邯鄲學院回顧回顧（1）波形特點：幅度隨基帶信號變化呈正比變化（2）頻譜特點：從基帶簡單的搬移到頻帶上頻譜的搬移是線性的，所以稱為線性調制三、幅度調制特點三、幅度調制特點邯鄲學院邯鄲學院回顧回顧1、優點：結構簡單，實現容易，適用于廣播通信。2、缺

2、點：（1）功率效率非常低，最大為1/3（2）頻譜效率也不高，為信號最高頻率的2倍。四、調幅方式的分類四、調幅方式的分類邯鄲學院邯鄲學院回顧回顧（1）調制效率 1ssscsPPPPPDSB（2）DSB信號的包絡不再與調制信號的變化規律一致包絡不再與調制信號的變化規律一致，因而不能采用簡單的包絡檢波來恢復調制信號，因而不能采用簡單的包絡檢波來恢復調制信號 （3） SDSB(t)頻帶寬度和寬度和SAM(t)相等，是調制信號帶寬的兩倍邯鄲學院邯鄲學院回顧回顧優點：優點：1、提高頻帶利用率（與、提高頻帶利用率（與AM相比，頻帶節省一半）相比，頻帶節省一半）2、節省功率、節省功率3、減小由選擇性衰落引起的

3、信號失真、減小由選擇性衰落引起的信號失真缺點：缺點：1、收發兩端的載頻要求嚴格同步、收發兩端的載頻要求嚴格同步2、SSB信號產生較為復雜信號產生較為復雜克服克服DSB頻帶寬頻帶寬、SSB實現困難實現困難 邯鄲學院邯鄲學院回顧回顧（1）常規雙邊帶調幅解調（AM）-包絡檢波（2）抑制載波雙邊帶調幅解調（DSB）同步解調或相干解調（3）單邊帶解調（SSB）相干解調 （4）殘留邊帶解調（VSB）相干解調五、相干解調與包絡檢波五、相干解調與包絡檢波邯鄲學院邯鄲學院例題1某單邊帶調幅信號的載波幅度某單邊帶調幅信號的載波幅度Ac=100，載波頻率，載波頻率fc=800KHz ，調制信號為調制信號為( )co

4、s(2000)2sin(2000)m ttt（1）寫出）寫出m(t)的的Hillert變換的表達式變換的表達式（2）寫出下邊帶調制信號的時域表達式）寫出下邊帶調制信號的時域表達式（3）畫出下邊帶調制信號的振幅頻譜）畫出下邊帶調制信號的振幅頻譜解：（解：（1）由）由Hillert變換的性質，可直接寫出變換的性質，可直接寫出m(t)的的Hillert變換變換( )sin(2000)2cos(2000)m ttt邯鄲學院邯鄲學院例題1（2）寫出下邊帶調制信號的時域表達式）寫出下邊帶調制信號的時域表達式)101598sin(100)101598cos(50 )101600sin()2000cos(10

5、0)101600cos()2000sin(100 )101600sin()2000sin(50)101600cos()2000cos(50 )101600sin()2000cos(2)2000(sin(50 )101600cos()2000sin(2)2000(cos(50 )101600sin()(2)101600cos()(2 )()(21)()(21)(3333333333ttttttttttttttttttmAttmAtctmtctmtsccm邯鄲學院邯鄲學院例題1（3）畫出下邊帶調制信號的振幅頻譜）畫出下邊帶調制信號的振幅頻譜)21 ()21(25 )21Re(50 2Re50Re5

6、0 Re100Re50 )101598sin(100)101598cos(50 )()107992()107992()107992()107992()107992()107992()107992(333333333tjtjtjtjtjtjtjmejejejjeejeettts)()2(ctfjffec邯鄲學院邯鄲學院例題1)10799()10799(525)()10799()21 ( )10799()21(25 )(3333fffsfjfjfsmm邯鄲學院邯鄲學院5.1 幅度調制的原理幅度調制的原理5.2 線性系統的抗噪聲性能線性系統的抗噪聲性能5.3 角度調制原理角度調制原理5.4 調頻系統

7、的抗噪聲性能調頻系統的抗噪聲性能5.5 各種模擬調制系統的比較各種模擬調制系統的比較5.6 頻分復用和調頻立體聲頻分復用和調頻立體聲邯鄲學院邯鄲學院邯鄲學院邯鄲學院5.2線性系統的抗噪聲性能線性系統的抗噪聲性能1、分析模型 )(tsm 解調器 BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tmo 已調信已調信號號傳輸過程中疊加的平穩傳輸過程中疊加的平穩高斯白噪聲高斯白噪聲帶通濾波帶通濾波器器信道信道帶通噪聲帶通噪聲帶通濾波器的帶寬遠小于其中心頻率帶通濾波器的帶寬遠小于其中心頻率w0時，可視為窄帶時，可視為窄帶濾波器，故濾波器，故ni(t)為平穩窄帶高斯噪聲。為平穩窄帶高斯噪聲。窄帶

8、需滿窄帶需滿足的兩個足的兩個條件？條件？邯鄲學院邯鄲學院窄帶隨機過程窄帶隨機過程： 若隨機過程(t)的譜密度集中在中心頻率fc附近相對窄的頻帶范圍f內，即滿足f遠小于中心頻率fc，且fc遠離零頻率，則稱該(t)為窄帶隨機過程同相分量正交分量)(cos()(sin)(cos)()(ttwtVtwtntwtntnocscci)(Scfcf5.2線性系統的抗噪聲性能線性系統的抗噪聲性能tttttcsccsin)(cos)()(邯鄲學院邯鄲學院統計統計特性特性c c(t)(t)和和s s(t)(t)的統計特性的統計特性a a(t)(t)和和(t)(t)的統計特性的統計特性5.2線性系統的抗噪聲性能線性

9、系統的抗噪聲性能0)()(tEtEsc回憶窄帶隨機過程的統計特性：222sc)0()0()0(scRRR平均功率相等邯鄲學院邯鄲學院5.2線性系統的抗噪聲性能線性系統的抗噪聲性能1、分析模型可得出窄帶噪聲ni(t)及其同相分量nc(t)和正交分量ns(t)的統計特性：BnNtntntnoisci：方差相同，)(),(),(率均為解調器噪聲輸入功具有相同的平均功率iN0nB 解調器輸入噪聲ni(t)具有的帶寬為解調器輸入噪聲的平均功率 為白噪聲的單邊功率譜密度 邯鄲學院邯鄲學院5.2線性系統的抗噪聲性能線性系統的抗噪聲性能（2）模擬通信系統的主要質量指標是解調器的輸出信噪比：200200m (

10、)=( )StNn t解調器輸出有用信號的平均功率解調器輸出噪聲的平均功率 在已調信號平均功率相同，噪聲功率譜密度也相同的情況下，不同的調制方式和解調方式對應的輸出信噪比 不同，即 反映了解調器的抗噪聲性能 00NS00NS邯鄲學院邯鄲學院（2）模擬通信系統的主要質量指標是解調器的輸出信噪比：同樣地，信噪比增益iiooioNSNSSNRSNRG顯然，信噪比增益越大則系統抗噪聲性能越好5.2線性系統的抗噪聲性能線性系統的抗噪聲性能邯鄲學院邯鄲學院（3）幅度調制系統的抗噪聲能力比較1.DSB調制系統性能調制系統性能2.SSB調制系統性能調制系統性能3.普通普通AM系統性能系統性能5.2線性系統的抗

11、噪聲性能線性系統的抗噪聲性能 )(tsm 解調器 BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tmo C邯鄲學院邯鄲學院1.DSB調制系統性能調制系統性能 )(tsm LPF BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tmo )(costwc 解調器解調器對于DSB解調器為同步解調器，在解調過程中輸入信號及噪聲可以分別單獨解調！解調模型：解調模型：邯鄲學院邯鄲學院數學分析數學分析的中心頻率是BPFwtwtntwtntntwtmtwtstwtstsccscciccsccmsin)(cos)()(cos)(sin)(cos)()()(21)()()(21tntntmt

12、mcoo解調前解調前解調后解調后twtntscimcos)()(1.DSB調制系統性能調制系統性能 )(tsm LPF BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tmo )(costwc C邯鄲學院邯鄲學院tttmcccoscos)()(2cos21)(21)()2cos1 (21tmttmtmtcc被濾掉其中)(2cos21tmtc)(21)(tmtmo輸出信號m0(t)R邯鄲學院邯鄲學院n0(t)tttnttnttntnccsccciocossin)(cos)(cos)()(對于輸出噪聲：ttnttncscc2sin)(21)22cos1)(的部分被濾波器濾掉含有c2)(2

13、1)(tntncoR邯鄲學院邯鄲學院)(41)(22tmtmSoo數學分析數學分析1.DSB調制系統性能調制系統性能輸出端的有用信號功率輸出端的有用信號功率輸出端的噪聲功率輸出端的噪聲功率)(41)(22tntnNcoo)()(22tntnic又ioNN41BntmNtmNSoioo)(41)(4122輸出信噪比邯鄲學院邯鄲學院數學分析數學分析1.DSB調制系統性能調制系統性能BnttmBntsNScmii0202cos)()(2cos)(ttmc)(22cos12tmtc02costc)(212tmBntmNSii02/ )(21邯鄲學院邯鄲學院數學分析數學分析結論結論1.DSB調制系統性能

14、調制系統性能BntmNtmNSoioo)(41)(41) 1 (22輸出信噪比2)2(G?) 3(了一倍，原因是信號解調后信噪比改善DSB)(tns量消除了噪聲中的正交分R邯鄲學院邯鄲學院2.SSB調制系統性能調制系統性能注意：SSB的帶寬只有DSB的一半噪聲：噪聲： BnNNoio4141不同表達式不變，但是B信號：信號： 8)(8)(22tmtmSiC功率也相同功率譜密度相同，平均只是相移關系與又)()(tmtm8)(8)(22tmtm4)(2tmSi邯鄲學院邯鄲學院ttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(以上邊帶為例以上邊帶為例 22sin)(cos)(41)(ttmttm

15、tSSccmi信號功率2sin)()()(21)(214122ttmtmtmtmc02sintcSi(t)twtwAtwtAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)( 8)(8)(22tmtmSiR邯鄲學院邯鄲學院)(41)(tmtmo由16)(4)(22tmtmSo2.SSB調制系統性能調制系統性能BntmNSii024)(416)(02BntmNSoo1GC邯鄲學院邯鄲學院)(41)(tmtmottmttmtsccmsin)(21cos)(21)(已知單邊帶已知單邊帶信號表達式：信號表達式： )(tsm LPF BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tm

16、o )(costwc )(41 cossin)(21coscos)(21cos)(tmtttmtttmttscccccmR邯鄲學院邯鄲學院注：注：SSB和和DSB的性能對比的性能對比:、A +m(t)(1)1 (|1)2xxx 利用， 02( )( )( ) 1cos ( )( )Am tE tR ttR t調制信號m(t)無法與噪聲分開，而且有用信號“淹沒”在噪聲之中。 邯鄲學院邯鄲學院(2)小信噪比情況這時候輸出信噪比不是按比例隨輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現象稱為調制器的門限效應 開始出現門限效應的輸出信噪比稱為門限值 這種門限效應是由包絡檢波器的非線性解調作用引起的，用相干

17、解調的方法解調各種線性調制信號時不存在門限效應 相干解調不存在門限效應原因相干解調不存在門限效應原因：信號與噪聲可分別進行解調，解調器的輸出端總是單獨存在有用信號項。 邯鄲學院邯鄲學院3.普通普通AM系統性能系統性能結論：1、在大信噪比情況下，AM信號包絡檢波器的性能幾乎與相干解調法相同2、當輸入信噪比低于門限值時，將會出現門限效應。這時系統無法正常工作R邯鄲學院邯鄲學院小結5.2 線性系統的抗噪聲性能線性系統的抗噪聲性能1、分析模型 )(tui 解調器 BPF )(tn )(tui )(tni )(tno )(tmo 已調信號傳輸過程中疊加的白噪聲帶通濾波器信道帶通噪聲邯鄲學院邯鄲學院（2）

18、模擬通信系統的主要質量指標是解調器的輸出信噪比：200200m ( )=( )StNn t解調器輸出有用信號的平均功率解調器輸出噪聲的平均功率不同的調制方式和解調方式對應的輸出信噪比不同信噪比反映了系統的抗噪聲性能同樣地，信噪比增益iiooioNSNSSNRSNRG也反映不同系統的抗噪聲性能邯鄲學院邯鄲學院1.DSB調制系統性能調制系統性能2.SSB調制系統性能調制系統性能3.普通普通AM系統性能系統性能2GBntmNtmNSoioo)(41)(4122BntmNSii02/ )(21邯鄲學院邯鄲學院1.DSB調制系統性能調制系統性能2.SSB調制系統性能調制系統性能3.普通普通AM系統性能系統性能416