1、會計學1模擬線性調制模擬線性調制2新課導入調制與解調的概念綿陽綿陽北京北京江油江油廣元廣元上飛機的上飛機的過程即為過程即為調制調制下飛機的下飛機的過程即為過程即為解調解調n 調制定義調制定義何謂調制？進行頻譜搬移，匹配信道特性，減小天線尺寸；實現多路復用，提高信道利用率；改善系統性能（有效性、可靠性）；實現頻率分配 n 調制目的調制目的為什么要進行調制？ 調制信號調制信號 載載 波波 已調信號已調信號( )m t( )mst 運載工具 多種形式 同義詞認識一下 調制過程 所涉及的 三種信號n 調制分類調制分類 - 可從不同角度分類：都有哪些調制方式？8模擬通信系統模型 9)cos(0ctAtc

2、 )(0ccos)()()(tttAts設設f(t)為調制信號，為調制信號，c(t)為載波信號，為載波信號，s(t)為已調信號為已調信號10)cos(cc0AMttfAts)()(適用包絡檢波的條件！A0與f(t)的關系直流分量，直流分量，調制信號的調制信號的組成部分組成部分11)cos(mmmtAtf)()cos()cos(ccmmm0AMttAAts)(0AMmmcc1cos() cos()Att上式中，上式中， ，稱為，稱為調幅指數調幅指數，用，用百分比表示時，稱為調制度。（百分比表示時，稱為調制度。（30%-60%）1/0mAMAAAM0max( )/f tA調制度調制度 小于小于1

3、1 等于等于1 1 大于大于1 1 正常調幅正常調幅 滿調幅滿調幅 過調幅過調幅若調制信號為一般信號，則取調幅指數為：若調制信號為一般信號，則取調幅指數為：13AM0c( )( ) cosstAf tt()()01+ ( )2ccjtjtAf tee0c0ccccc( )( )cos()()1( )cos()()2f tFAtAf ttFF)()()()(cccc0AM21FFAS頻域特性分析若有：若有：則已調信號的頻譜為：則已調信號的頻譜為：141、形狀相同，位置搬移；、形狀相同，位置搬移；2、SAM含載波分量；含載波分量；3、SAM是雙邊帶信號，是雙邊帶信號， 帶寬帶寬 BAM=2W=2f

4、H4、下邊帶是上邊帶的鏡像、下邊帶是上邊帶的鏡像下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶上邊帶上邊帶載頻分量載頻分量載頻分量載頻分量nAM信號的信號的特點特點l 時，AM波的包絡正比于調制信號m(t)， 故可采用包絡檢波。 lAM的頻譜由載頻分量、上邊帶和下邊帶組成。lAM傳輸帶寬是調制信號帶寬的兩倍： lAM的優勢在于接收機簡單，廣泛用于中短調幅廣播。AM2HBf 0maxm tA162AMAM220c222220cc0c( )( )coscos( )cos2( ) cosPstAf ttAtfttA f tt0)(tf02cos2cos121cosccc2tttfc220AM22PPtfAP)(功率特性分

5、析常規調幅信號的功率由載波功率常規調幅信號的功率由載波功率Pc和邊帶功率和邊帶功率Pf組成；組成；邊帶功率與調制信號有關，是有用功率：邊帶功率與調制信號有關，是有用功率：載波功率？載波功率？因為因為17fcfAMfAMPPPPP)()()()(tfAtftfAtf22022202212121當當 時，有：時，有： 此時：此時：)cos(mmmtAtf)(22m( )2/ftA22mA MA M2220mA M22AAA若若 ，調制效率，調制效率最大值為最大值為1/3。1AM常規調幅調制效率低下，載波分量不攜帶信息卻占用大部分功率！改進方案-抑制載波雙邊帶調制0AM1()()( )()(2ccc

6、cSFAF AM0c0cc( )( )( )cosccososstAf ttAtf tt 0max0f tf tA和條件：如何提高調制效率？抑制載波！抑制載波雙邊帶調幅（DSB-SC） 0f t 條件：nDSB表達式表達式nDSB調制器調制器Double-Sideband Suppressed CarrierDSBc( )( )cosstf ttDSB11( )()()22ccSFFnDSB波形和頻譜波形和頻譜nDSB信號的信號的特點特點l包絡不再與f(t)成正比；當f(t)改變符號時載波相位反轉，故不能采用包絡檢波，需相干解調。 l無載頻分量，只有 上、下 邊帶。l帶寬與AM的相同： l調制

7、效率100，即功率利用率高。l主要用作SSB、VSB的技術基礎，調頻立體聲中的差信號調制等。DSBAM2HBBf AM和DSB調制與解調的一般模型AM0c( )( ) cosstAf ttn非相干解調非相干解調包絡檢波包絡檢波)()(tfAtsdAM和DSB調制與解調的一般模型DSBc( )( )cosstf tt24例：若非線性器件的輸入例：若非線性器件的輸入- -輸出特性為輸出特性為:y=a:y=a1 1x+ax+a2 2x x2 2解：由圖解：由圖x x1 1=f(t)+cos=f(t)+cosc ct ; xt ; x2 2=-f(t)+cos=-f(t)+cosc ct ty y1

8、1=a=a1 1f(t)+cosf(t)+cosc ct +at +a2 2f(t)+cosf(t)+cosc ctt2 2y y2 2=a=a1 1-f(t)+cos-f(t)+cosc ct +at +a2 2-f(t)+cos-f(t)+cosc ctt2 2 y=y y=y1 1-y-y2 2=2a=2a1 1f(t)+4af(t)+4a2 2f(t)cosf(t)cosc ct t25 環行調制器也可以完成乘法運算，環行調制器也可以完成乘法運算，實現抑制載波的雙邊帶調幅。實現抑制載波的雙邊帶調幅。26272DSBccc11( )( ) cos( ) cos( )( )cos222ps

9、tsttf ttf tf tt)()(tfts21d283.2 單邊帶調制（SSB）nSSBSSB信號的產生信號的產生（1 1）濾波法 技術難點之一技術難點之一30 ()()()()SSBDSBSSBSSHH其中是邊帶濾波器的傳遞函數LSB0 H ()=H()=1CC如 果 保 留 下 邊 帶1 ()()0CUSBCHH如 果 保 留 上 邊 帶邊帶濾波特性邊帶濾波特性 2022-6-1832 實際電路中，理想的濾波特性不易實現，所實際電路中，理想的濾波特性不易實現，所有的濾波器都不可能是真正的矩形，其上升沿和有的濾波器都不可能是真正的矩形，其上升沿和下降沿都有一定的下降沿都有一定的過渡帶過渡

10、帶。 通常，濾波器的中心頻率越高，過渡帶就通常，濾波器的中心頻率越高，過渡帶就會越寬，實現矩形濾波就越困難。即實現濾波器會越寬，實現矩形濾波就越困難。即實現濾波器的難易與過渡帶與載頻的歸一化值有關。的難易與過渡帶與載頻的歸一化值有關。 在高頻情況下，要實現窄帶濾波，通常只有在高頻情況下，要實現窄帶濾波，通常只有采用多級調制的方式。采用多級調制的方式。33 例例3-2 3-2 某單邊帶調制信號要求載頻為某單邊帶調制信號要求載頻為10MHZ10MHZ，調制信號頻帶為調制信號頻帶為300-3400HZ300-3400HZ，試用兩級調制實現。，試用兩級調制實現。 解：如果采用一級實現。必須要求在解：如

11、果采用一級實現。必須要求在10MHZ10MHZ中心頻率情況下，過渡帶的帶寬要小于中心頻率情況下，過渡帶的帶寬要小于60OHZ60OHZ，即，即過渡帶相對于載頻的歸一化值要小于過渡帶相對于載頻的歸一化值要小于6 6* *1010-5-5，這是，這是不可能實現的。故采用二級調制，如圖所示。不可能實現的。故采用二級調制，如圖所示。2022-6-1834 以上是多級調制頻譜圖，每級過渡帶相對于載以上是多級調制頻譜圖，每級過渡帶相對于載頻的歸一化值只要求小于頻的歸一化值只要求小于6*10-3，這是可以實現的。，這是可以實現的。2022-6-1835 要把一個低通信號調制成單邊帶，如視頻要把一個低通信號調

12、制成單邊帶，如視頻信號等，由于信號頻譜中有直流成分（零頻），信號等，由于信號頻譜中有直流成分（零頻），通過平衡調制后產生的雙邊帶已調信號中，通過平衡調制后產生的雙邊帶已調信號中，上邊帶與下邊帶完全連在一起，不能通過濾波上邊帶與下邊帶完全連在一起，不能通過濾波器選出單邊帶信號。器選出單邊帶信號。 故引出故引出相移法相移法。11cossscoinsin22mccmmmtAtAtt cosmmf tAt設 coscosDSBmmcstAtt LSB1cos2mcmstAt 11cossin22ccttf tf t1cosc21os2mcmmcmAtAt（2 2）相移法 coscc tt載波USB +

13、 - - 3738ttftf 1)()(39ttftf 1)()(jsgn1tjsgnH)(H)()()()(FHFFjsgnH10sgn10， 物理意義物理意義: : f(t)f(t)信號通過傳遞函數為信號通過傳遞函數為-jsgn-jsgn 的濾波器可以得到其希爾伯特變換式。的濾波器可以得到其希爾伯特變換式。40)()()(SSBDSBSSBHSS)(USBH)(LSBHtttthcUSBsin1)()(ttthcLSBsin1)()()()(thtstsSSBDSBSSBttfttfccsin21cos21)()(ttfttftsccUSBsin)(21cos)(21)()(LSBts41

14、ttftststscUSBLSBDSBcos)()()()(移相法：移相法：優點：不需要濾優點：不需要濾波器具有陡峭的波器具有陡峭的截止特性。截止特性。缺點：寬帶相移缺點：寬帶相移網絡難用硬件實網絡難用硬件實現現4243ttfttftsccSSBsincos)()()(ttfttftfttstscccSSBp2sin212cos2121cos)()()()()()()(tfts21d44單邊帶調制節省帶寬和功率，實現困難單邊帶調制節省帶寬和功率，實現困難雙邊帶調制容易實現，占用雙邊帶調制容易實現，占用2 2倍帶寬倍帶寬折衷方案：折衷方案：在實現難度和在實現難度和占用帶寬中折衷占用帶寬中折衷 3

15、.3 殘留邊帶調制（VSB）介于介于SSB與與DSB之間的折中方案。之間的折中方案。nVSBVSB信號的產生信號的產生應該具有怎樣的濾波特性 ？nVSBVSB信號的解調信號的解調 VSBDSB12VSBccSHHSFF應該具有怎樣的濾波特性？ 47)()()(cVSBcVSBp21SSS)()2()(41)(ccVSBpFFHS)()()(ccVSB241FFH)()()(cVSBcVSB41HHF)()()()(ccVSBccVSB2241FHFH)()()()(cVSBcVSBd41HHFS)()()()(ccVSBVSB21FFHS 經低通后輸出經低通后輸出整理合并，得整理合并，得若要若

16、要無失真恢復無失真恢復 f(t)， VSB濾波器的傳輸函數必須滿濾波器的傳輸函數必須滿足：足：含義：含義： d14ccHSFHn殘留邊帶濾波器的幾何解釋：nVSB信號的信號的特點特點l 僅僅比比SSB所需所需帶寬有很小的增加，卻換來了電路的簡單帶寬有很小的增加，卻換來了電路的簡單。l 應用：商業電視廣播中的電視信號傳輸等。VSB2HHfBf3.4 線性調制（幅度調制）的一般模型n相移法相移法( )( )h tH 12ccSFFH( ) ( )cos* ( )cs tf tth t解調的任務!f(t)相干解調 與 包絡檢波n相干解調相干解調 n包絡檢波包絡檢波 2022-6-18563.6 3.

17、6 線性調制系統的抗噪聲性能線性調制系統的抗噪聲性能先明確幾個概念先明確幾個概念1 1、噪聲分為兩種：、噪聲分為兩種：加性干擾：加性干擾：外界造成的突發性脈沖干擾、內部外界造成的突發性脈沖干擾、內部 有源器件造成的起伏干擾。有源器件造成的起伏干擾。乘性干擾：乘性干擾：內部非線性器件產生的交調、互調。內部非線性器件產生的交調、互調。 這里主要考慮對已調信號有持續影響的起伏這里主要考慮對已調信號有持續影響的起伏干擾，據產生機理和實驗測量表明，起伏干擾是干擾，據產生機理和實驗測量表明，起伏干擾是各態歷經的平穩高斯白噪聲。各態歷經的平穩高斯白噪聲。57“各態歷經”統計平均值等于時間平均值。“平穩”-概

18、率密度函數與時間無關。“高斯”-概率密度函數為高斯分布。“白”-功率譜密度函數為均勻分布。 以下是噪聲分布模型：噪聲只對接收系統產生影響，下面主要討論接收系統的抗干擾性。58 在接收機的設設計中，為了提高信噪比，通常在接收機的設設計中，為了提高信噪比，通常在低噪聲放大器（高放）后加一級窄帶帶通濾波在低噪聲放大器（高放）后加一級窄帶帶通濾波器。其傳遞函數如下圖。器。其傳遞函數如下圖。2022-6-1859 由隨機過程理論可知，平穩高斯白噪聲通過窄帶濾波后（帶通濾波器帶寬中心頻率）后，可以表示如下：( )( )cos( )siniIcQcn tnttntt22( )( )cos( )( )( )(

19、 )( )( )( )incnnIQInQn tr tttr tntntnttarctgnt其中為瑞利分布為均勻分布2022-6-1860222( )( )( )iIQn tntnt（2）對于AM、DSB，n(t)經過BPF后，得： 200012( )2222mmminnnn tdd 2022-6-186120( )intn B 對于SSB信號，B=fm 201( )2intn Bn分析模型分析模型高斯白噪聲高斯白噪聲已調信號已調信號BPF窄帶高斯噪聲窄帶高斯噪聲輸出噪聲輸出噪聲輸出信號輸出信號22iI02i( )( )( )Qn tn tntNn B高斯白噪聲高斯白噪聲已調信號已調信號BPF

20、解調器解調器相干解調相干解調包絡檢波包絡檢波iI00( )( )cos( )sinQn tn ttnttn分析模型分析模型解調器解調器ooii/SNGSN2oo2oo( )( )SftNn t2ii2ii( )( )SstNntn性能指標性能指標信噪比增益信噪比增益：輸出信噪比：輸出信噪比：BPF65線性調制相干解調系統的抗噪聲性能相干解調器( )cos( )mcf tstt22c2i( )( )c1( )2osmstf ttSfto1( )2( )f tf to2o2( )1( )4tftSfSi So No Ni DSB21cos1 cos22利用（）i00( )( ) cos( )sin

21、IQn tn ttntt020cocs( )ostc ttDSB2Gi0Nn Bo1( )( )2In tn t222oioi11( )( )=(14)44In tn tn tNNB=2fH 2i12Sft 2o14Sfti0Nn Boi14NNoioi2SSNN即sin22sincos利用00i200( ) cos( )sincosco( )sIQnn tttttttnooDSBii/2/SNGSNoioi2SSNN即sin22sincos利用原因原因正交分量正交分量SSB相干解調系統的抗噪聲性能相干解調器( )cos( )mcf tstt22c2i( )( )c1( )2osmstf tt

22、Sfto1( )2( )f tf to2o2( )1( )4tftSfSi So No Ni 11cosis n22ccmf tttf tst 2o116Sfto1( )4( )f tf t2i1( )4SftSSB1Gi0Nn Bo1( )( )2In tn t222oioi11( )( )=(14)44In tn tn tNNi00( )( ) cos( )sinIQn tn ttnttB=2fH oioiSSNN即i0Nn BB=fH SSBDSBoN 2o116Sft2i1( )4Sfti0Nn Boi14NNi14N 相干解調抑制正交相干解調抑制正交分量分量 11cosis n22c

23、cmf tttf tsti00( )( ) cos( )sinIQn tn ttnttooSSBii/1/SNGSNoioiSSNN即原因原因正交分量正交分量SSB1GoioiSSNN即DSB2Goioi2SSNN即ooooDSBSSBSSNN 能否說：DSB系統的抗噪聲性能 優于 SSB 系統呢？ 在相同的Si，n0， fH條件下： B=2fH B=fH i0Nn Bi0Nn B DSB和SSB的抗噪聲性能相同。合成包絡AM 包絡檢波系統的抗噪聲性能 22022itSfAAM0( )( )coscstAf tti00( )( ) cos( )sinIQn tn ttntt0iNn B icc

24、0cossinmIQAf tn tstn tnttt cosctttA（1）大信噪比時 220( )( )( )IQAf tn ttntA隔掉220( )( )( )IQAf tn tnt 0IAfnA ttt oft on t 22ooftfSt 2oiInNNt2AM2202( )( )ftGAft檢波輸出檢波輸出： 討論：2AM2202( )( )ftGAftl由于由于|f(t)|max A0 ，所以，所以GAM 1，即，即l100%調制，且調制，且 f(t) 為單頻正弦時：為單頻正弦時：l相干解調的相干解調的GAM 如同上式，但不受信噪比條件的限制如同上式，但不受信噪比條件的限制。oi

25、oiSSNN32AMG 22IQntRntt arctanQItntnt（2）小信噪比時220( )( )( )IQAf tn tnt cosAR ttf ttA 220( )( )( )IQAf tn ttntA 可見：u大大信噪比時信噪比時：u小小信噪比時信噪比時：門限效應門限效應AM-包絡檢波包絡檢波系統的抗噪聲性能：系統的抗噪聲性能：2AM2202( )( )ftGAft32AMG100% 單音正弦歸納歸納門限效應輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現象稱為解調器，而是急劇惡化，通常把這種現象稱為解調器的的門限效應門

26、限效應。開始出現門限效應的輸入信噪比。開始出現門限效應的輸入信噪比稱為稱為門限值門限值。85 低通調制器帶通輸入CH1fc1低通調制器帶通CH2fc2低通調制器帶通CHnfcn信道帶通解調器低通帶通解調器低通帶通解調器低通輸出CH1CH2CHn發送端接收端圖 6-2 頻分多路復用原理方框圖fc1fc2fc32022-6-1887表3-1 多路載波電路分群等級 分群等級 容量（路數） 帶寬（KHz） 基本頻帶（KHz） 基群 12 48 60-108 超群 60=512 240 312-552 主群 300=560 1200 812-2044 超主群 900=3300 3600 8516-12388 12MHz系統 2