最新通信原理第三章教学讲义ppt.ppt

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1、通信原理第三章本章要求：一、调制的目的、定义和分类；二、调幅（AM）、抑制载波双边带（DSB-SC）、单边带调制（SSB）、残留边带调制（VSB）等四种线性调制在时域和频域中的表示方法，时域波形和频谱结构，调制器和解调器；三、线性系统的抗噪声性能，门限效应；四、调频（FM），调相（PM）的基本概念；五、单频调制时，宽带调频信号的时域和频域表示，调频指数及频偏的定义和物理意义，调频信号频带宽度的计算----卡森公式；六、调频信号的产生与解调，定性了解调频系统的抗噪声性能；七、FM、DSB、SSB、VSB、AM的性能比较，特点与应用。大家知道，基带信号可以直接传输，称为基带传输。但是，很多信道

2、不是基带信道，不能进行基带信号的直接传输，需要将基带信号进行调制，变换为适合信号传输的形式。调制是用基带信号去控制载波的某个（或某些）参数，使该参数按照信号的规律变化的过程。载波可以是正弦波，也可以是脉冲序列。以正弦信号作载波的调制叫连续波（CW）调制。什么是调制？调制的分类调制方式往往能决定一个通信系统的性能。通常调制分为模拟调制和数字调制两大类：1、在模拟调制中，调制信号是模拟信号；2、而在数字调制中，调制信号是数字信号。由于模拟调制是其他调制方式的基础，故本章首先讨论模拟调制的基本原理。3.1幅度调制幅度调制的基本作用:实现频率搬移，其目的是进行频率变换，使信号能够有效地传输（辐射）

3、或者实现信道的多路复用。根据频谱特性的不同，通常把幅度调制四种：1、标准调幅（AM）2、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）3、单边带调幅（SSB）4、残留边带调幅（VSB）。3.1.1标准调幅（AM）标准调幅（AM）是指用信号去控制载波的振幅，使已调波的包络按照的规律线性变化的过程。一、标准调幅的波形及频谱：假设调制信号为，载波为，则已调信号可写为：式中，A0为载波振幅；ω0为载波角频率；θ0为载波起始相位。为了求得已调波的频谱，将式（3．1）写成指数形式（为了方便，假定）若，由傅里叶变换的频移性质，有代人式（3．2），得图3.1所示调幅过程的波形及其相应的频谱，有如下特点：（1）调幅过程

4、使原始频谱搬移了，搬移后的频谱中包含载波分量和边带分量。（2）AM波的幅度谱对于是对称的。对于正频率而言，高于的频谱叫做上边带，低于的频谱叫做下边带。而对于负频率，上边带低于-，下边带高于-。（3）AM波占用的带宽是消息带宽Wm的2倍，即2Wm（4）对于所有t，必须以保证总是正的，已调波的包络和的形状完全相同，信息只包含在振幅之中，否则就会出现过调制，产生包络失真。［例3－1］设调制信号式中，Am为振幅；为调制信号角频率。求已调信号的表达式及频谱。解：由式（3.1）可得式中，叫做调制指数。式（3.5）的傅里叶变换将式（3.7）代入式（3.3），得其波形和频谱如图3．2所示。二、AM波的产生

5、：由式（3．1）可知，实现标准调幅可利用加法运算和乘法运算，先将常数和相加，然后与相乘。因此，AM的数学模型如图3.3所示。三、AM波的功率和效率：调幅波的总平均功率等于信号的均方值，即由于，而，假设不含直流分量，则。因此，式（3．9）可写为式中已调波的效率定义为边带功率与总平均功率之比，即3.1.2抑制载波双边带调幅(DSB-SC)在标准调幅波中，载波本身并不携带有用消息，却占据了50％以上的功率，这是标准调幅的最大缺点。如果将载波完全抑制掉，可以提高效率。只要在AM波中令即可达到，这称为抑制载波双边带调幅（DSB）。在式（3.1）中，令，便得DSB的表达式令式（3．3）中的，DSB信号

6、的频谱由于DSB的频谱中没有载波分量，所以这就使得效率达到100％，即。图3.4所示DSB调制过程的波形及其相应的频谱。由图3.4的波形可见，在改变符号的时刻，载波相位出现倒相点，故其包络形状不再与的形状相同，而是按

7、

8、的规律变化。由式（3．14）可知，实现DSB调制的数学模型为乘法器，即图3.3中去掉加法器后的数学模型。3.1.3单边带调幅（SSB）在AM和DSB中，调制的结果是将原始频谱搬移了，同时使信号带宽增加了一倍，如图3．5（b）所示。由图可见，在处出现了两个与形状完全相同的频谱。因此，发送整个频谱时，发送了多余的信息。然而，传输其中一个频谱是不可能的，因为任何物理可实现的信息，

9、其频谱都是的偶函数。对于通过原点的垂直轴不对称的频谱不表示实际信号，因此不能被传送。但是，两个USB（图3．5（C））或两个LSB（图3．5（d））却包含了的全部信息。因此，只传输两个USB或两个LSB就足够了。因为它们都是的偶函数，都代表一个实际信号。这种调制方式叫单边带调幅。优点:1、比AM和DSB的带宽减小一倍，因而提高了信道利用率。2、同时由于不发送载波而仅发送一个边带，所以更节省功率。因此在通信中获得了广泛的应