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0401


模拟调制系统
1 引言 1.1 载波调制与解调的定义: 载波调制与解调的定义: 载波调制即按照原始基带信号(调制信号) 载波调制即按照原始基带信号(调制信号)的变化规 即按照原始基带信号 律去改变高频载波某些参量的过程,其目的在于: 律去改变高频载波某些参量的过程,其目的在于: (1) ) 将原本不适合信道传输的基带信号变成适合信道 传输的频带信号(已调信号) ; 传输的频带信号(已调信号) (2)实现信道的多路复用; )实现信道的多路复用; (3)提高和改善系统的抗噪声性能。 )提高和改善系统的抗噪声性能。 解调即从频带信号(已调信号) 解调即从频带信号(已调信号)中提取并恢复出原始 即从频带信号 基带信号(调制信号)的过程。 基带信号(调制信号)的过程。 1.2 载波调制的分类: 载波调制的分类: 1.2.1 按照载波的种类划分:正弦载波调制和脉冲载波调制。 按照载波的种类划分:正弦载波调制和脉冲载波调制。 1.2.2 按照调制信号的种类划分:模拟调制和数字调制。 按照调制信号的种类划分: 拟调制和数字调制。 1.3 正弦载波模拟调制的分类: 正弦载波模拟调制的分类: 1.3.1 幅度调制(线性调制) 幅度调制(线性调制) : 已调信号的频谱是原始基带信号频谱的线性搬移, 已调信号的频谱是原始基带信号频谱的线性搬移,包 括常规双边带调幅( 、抑制载波双边带调幅 括常规双边带调幅(AM) 抑制载波双边带调幅(DSB) ) 抑制载波双边带调幅( 、 ) 、 单边带调幅( 、残留边带调幅 单边带调幅(SSB) 残留边带调幅(VSB) ) 残留边带调幅( 、 ) 。 1.3.2 角度调制(非线性调制) 角度调制(非线性调制) : 已调信号的频谱不再是原始基带信号频谱简单的线性 搬移,包括频率调制( 搬移,包括频率调制(FM)和相位调制(PM) )和相位调制( ) 。

2 幅度调制与解调的原理及其抗噪声性能 2.1 幅度调制的原理: 幅度调制的原理: 幅度调制即按照原始基带信号(调制信号) 幅度调制即按照原始基带信号(调制信号)的变化规 即按照原始基带信号 律去改变高频正弦载波振幅的过程。 律去改变高频正弦载波振幅的过程。 频正弦载波振幅的过程 2.1.1 幅度调制的一般模型(滤波法) 幅度调制的一般模型(滤波法) :

时域: 时域: sm (t )

= a (t ) cos ωc t ? h (t )

S (ω) = 频域: 频域: m

1 [ A(ω + ωc ) + A(ω ? ωc )] H (ω) 2

2.1.2 常规双边带调幅(AM) 常规双边带调幅( )

时域: 时域:

sAM (t ) = [ A + m(t )] cos ωct

= A cos ωct + m(t ) cos ωct
频域: 频域:

S AM (ω ) = Aπ [δ (ω + ωc ) + δ (ω ? ωc ) ]

1 + [ M (ω + ωc ) + M (ω ? ωc )] 2

[ a (t ) ]max ? [ a (t ) ]min ma = [ a (t ) ]max + [ a (t ) ]min 小结: (1)定义调幅度: 小结: )定义调幅度: (




ma ≤ 1 ,则 AM 信号的包络完全符合 a ( t ) 的变化

规律,在大信噪比情况下可以采用包络检波法( 规律,在大信噪比情况下可以采用包络检波法(非相 干解调)或同步解调(相干解调) 干解调)或同步解调(相干解调)提取和恢复原始基 带信号; 带信号 ; 若 ma >1 , 则 AM 信号的包络完全符合

a ( t ) 的变化规律,在大信噪比情况下仍采用包络检 的变化规律,
波法(非相干解调) 波法(非相干解调)将导致恢复信号波形出现过调失 ;为了避免过 真,因而只能采用同步解调(相干解调) 为了避免过 因而只能采用同步解调(相干解调) ; 调失真, 信号必须满足: 调失真,则 AM 信号必须满足: A ≥ m (t ) max 。 信号的频谱是基带信号频谱的线性搬移 (2)AM 信号的频谱是基带信号频谱的线性搬移,由 ) 载频分量和上、下两个边带分量构成; 载频分量和上、下两个边带分量构成;载频分量不包 含有用信息,可用于载波同步提取, 含有用信息,可用于载波同步提取,上、下两个边带 分量包含相同的有用信息且关于载频左右对称; 分量包含相同的有用信息且关于载频左右对称 ; AM 信号的带宽是基带信号最高截止频率的两倍。 信号的带宽是基带信号最高截止频率的两倍。 (3)定义调制效率: )定义调制效率:

η = 信号中有用部分的功率 / 信号总功率 ;
η AM
Ps m 2 (t ) 1 = = 2 ≤ Pc + Ps A + m 2 (t ) 3 。

2.1.3 抑制载波双边带调幅(DSB) 抑制载波双边带调幅( )

时域: 时域:

频域: 频域: 小结: (1) 的变化规律, 小结: )DSB 信号的包络完全符合 a ( t ) 的变化规律, ( 因而不能直接采用包络检波(非相干解调) 因而不能直接采用包络检波(非相干解调)恢复原始 能直接采用包络检波 信号,只能采用同步解调(相干解调) ;若 信号,只能采用同步解调(相干解调) 若 DSB 信号 ; 包络的过零点与载波的过零点重合, 包络的过零点与载波的过零点重合,则 DSB 信号的 反相) ,反之则 波形在该点相位跳变 π (反相) 反之则 DSB 信号的 , 波形在该点相位连续。 波形在该点相位连续。 信号的频谱是基带信号频谱的线性搬移, (2)DSB 信号的频谱是基带信号频谱的线性搬移, ) 由上、下两个边带分量构成; 由上、下两个边带分量构成;上、下两个边带分量包 含相同的有用信息且关于载频左右对称; 含相同的有用信息且关于载频左右对称;DSB 信号的 带宽是基带信号最高截止频率的两倍。 带宽是基带信号最高截止频率的两倍。 (3) ) 。

2.1.4 单边带调幅(SSB) 边带调幅( )

时域: 时域:

1 1 ∧ S LSB (t ) = m(t ) cos ωc t + m(t )sin ωc t 2 2 1 1 ∧ SUSB (t ) = m(t ) cos ωc t ? m(t )sin ωc t 2 2
频域: 频域:

S SSB (ω ) =


1 [M (ω + ωc ) + M (ω ? ωc )]? H (ω ) 2

其中: 其中:

m(t ) 是 m(t ) 的希尔伯特变换; 的希尔伯特变换;


?? 1, ω < 0 M (ω ) = M (ω )(? j sgn ω ) , sgn ω = ? 1, ω > 0 ?

cos ωc t = sin ωc t , sin ωct = ? cos ωc t





推论:相移法产生单边带调幅( 推论:相移法产生单边带调幅(SSB)信号 )

其中:希尔伯特滤波器的传递函数为: 其中:希尔伯特滤波器的传递函数为:

? j, ω < 0 H h (ω ) = ? j sgn ω = ? ?? j , ω > 0
的变化规律无关 无关, 小结: (1) 信号的包络与 小结: )SSB 信号的包络与 a ( t ) 的变化规律无关,因而 ( (非相干解调) 恢复原始信号, 不能直接采用包络检波 非相干解调) 恢复原始信号, 只能采用同步解调(相干解调) 。 只能采用同步解调(相干解调) SSB 信号的频谱是基带信号频谱线性搬移后的一 信号的频谱是基带信号频谱线性搬移后 (2) ) 部分,仅含有一个边带分量; 信号的带宽等于 等于基 部分,仅含有一个边带分量;SSB 信号的带宽等于基 个边带分量 带信号最高截止频率。 带信号最高截止频率。 (3) ) 。


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