简明通信原理 曹丽娜 简明 第4章C

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1、简明通信原理曹丽娜著ConcisePrinciplesofCommunication人民邮电出版社POSTS&TELECOMPRESS学习目标调制的功能和分类；幅度调制及其抗噪声性能；角度调制的概念，卡森公式；各种调制方式的优势及主要应用；频分复用（FDM）的概念。第4章模拟调制系统4.1调制简介调制是许多通信系统（尤其是无线通信）的关键技术。4.1.1什么是调制？比喻货物运输调制传输货物消息信号运载工具载波把货物装载到运载工具上调制过程到达目的地后，则要从运载工具上卸下货物解调过程调制把消息信号搭载在载波上的过程。换言之就是使载波的某个参数（幅度、频率、相位）随着消息信

2、号的规律而变化。第4章模拟调制系统第4章模拟调制系统调制过程示意载波一种高频周期信号（如正弦波、脉冲串），其本身不含任何有用信息。：已调信号经过调制后的载波，它含有消息信号的全部特征。调制过程中涉及的3种信号消息信号载波已调信号“消息信号、调制信号和基带信号”对于已调信号来说是同义词。解调（或称检波）是调制的逆过程从已调信号中还原消息信号：4.1.2为什么要进行调制？第4章模拟调制系统（1）进行频谱搬移，匹配信道特性，合理的天线尺寸。（2）实现多路复用，提高信道利用率。（3）改善系统性能。此外，在利用模拟电话线路传输数据信号、在进行频段指配等场合也都需要调制。因此，调制在

3、通信系统中起着至关重要的作用。第4章模拟调制系统4.1.3调制的类型根据消息信号、载波的被调参数和频谱结构的不同，可将基本调制方式分为：若用模拟消息信号分别控制载波的幅度、频率和相位，则相应产生模拟已调信号幅度调制（AM）频率调制（FM）相位调制（PM）若用数字消息信号分别控制载波的幅度、频率和相位，则相应产生数字已调信号：幅移键控（ASK）频移键控（FSK）相移键控（PSK）第4章模拟调制系统4.2幅度调制4.2.1常规调幅幅度调制是使正弦载波的振幅按照模拟消息信号的变化规律成比例地变化。幅度调制有4种方式AMDSBSSBVSB常规双边带调幅抑制载波双边带调制单边带调制

4、残留边带调制1．AM信号的产生图4-2AM调制模型第4章模拟调制系统2．AM信号的波形与频谱AM信号的时域表达式：（4-2-1）式中，为载波角频率。利用以下傅里叶变换对：（4-2-2）则可由式（4-2-1）写出AM信号的频域表达式：其波形和频谱（幅度谱）示意图:图4-3AM信号的波形和频谱第4章模拟调制系统由图可见：（1）AM波的包络反映了基带信号的变化规律，可进行包络检波。（2）AM的频谱由载频分量和上、下对称的两个边带组成第4章模拟调制系统线性调制（3）已调信号的频谱仅仅是基带信号频谱的简单搬移（4-2-3）第4章模拟调制系统注意：上述结果必须符合以下两个条件。①(4

5、-2-4)否则，将发生“过调幅（overmodulation）”现象，如图4-4所示。“=”成立时，称为临界调幅（也称满调幅）。图4-4“过调幅”现象(4-2-5)否则，已调信号的频谱将会发生混叠，包络检波也将产生失真。第4章模拟调制系统3．AM信号的功率与效率AM信号的平均功率为(4-2-6)式中，为载波功率，为边带功率。其中，只有边带功率Pm才与信息信号有关，而载波分量并不携带信息。定义为边带功率在已调信号功率中所占的比例即(4-2-7)由于，则有，所以AM的调制效率。【例4-1】设基带信号为单音余弦，即,求满调幅时的调制效率。解：将基带信号的均方值,代入式（4-2-

6、7）可得在满调幅（=）时，有(4-2-8)评注：此时AM的最大调制效率仅为，即33.3%。这意味着AM的调制效率很低，原因在于载波分量不携带信息却占用了大部分功率。，第4章模拟调制系统第4章模拟调制系统4.2.2抑制载波双边带调制图4-5DSB信号的波形和频谱由图可见：（2）DSB频谱中没有载波分量，因此，调制效率达到100%。问题：DSB信号的带宽与AM相同，仍是基带信号带宽的两倍，即这就引发出一种想法：能否只传输DSB其中的一个边带呢？4.2.3单边带调制1．SSB信号的产生滤波法：先产生一个DSB信号，然后用滤掉一个边带，即可得到SSB信号。图4-6滤波法产生SSB

7、的模型若为高通滤波器，则产生上边带（USB）信号；若为低通滤波器，则产生下边带（LSB）信号。图4-7边带滤波器特性图4-8SSB信号的频谱滤波法的技术难点在于：边带滤波器很难制作。在实际中往往采用多级调制滤波法。相移法：原理是利用相移网络，使DSB信号的上下边带的相位符号相反，以便在合成过程中消除其中的一个边带。图4-9相移法产生SSB的模型SSB信号的时域表达式：式中，是的希尔伯特变换。希尔伯特变换滤波器是一个宽带相移网络，其作用是将的所有频率分量都移相，而幅度不变。4.2.4VSB是介于SSB与DSB之间的一种折衷方式，