現(xiàn)代通信原理：第三章 模擬線性調(diào)制系統(tǒng)

1

第3章

模擬線性調(diào)制系統(tǒng)2調(diào)制的研究對象問題：

為什么要對信號進(jìn)行調(diào)制？什么是調(diào)制？3調(diào)制的目的將消息變換為便于傳輸?shù)男问?。也就是說，變換為某種形式使信道容量達(dá)到最大，而且傳輸更可靠和效。提高性能，特別是提高抗干性。有效的利用頻帶。4調(diào)制的概念調(diào)制：就是將基帶信號進(jìn)行各種變換后再傳輸?shù)倪^程。其中包括調(diào)制映射，傅立葉變換(OFDM)，頻率搬移等等。數(shù)學(xué)分析：頻率搬移5調(diào)制分類調(diào)制信號：載波信號：調(diào)幅：主要內(nèi)容：原理，頻域分析和性能分析幅度調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制線性調(diào)制非線性調(diào)制6內(nèi)容

模擬線性調(diào)制1.常規(guī)調(diào)幅(AM)

2.抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB-SC)

3.單邊帶調(diào)制(SSB)

4.殘留邊帶調(diào)制(VSB)線性調(diào)制和解調(diào)的一般模型線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能（重點）1.通信系統(tǒng)抗噪聲性能的分析模型2.線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能73.1.1常規(guī)調(diào)幅(AM)時域表達(dá)式調(diào)制FLASH演示直流調(diào)制信號8解調(diào)---包絡(luò)檢波無失真恢復(fù)條件否則會出現(xiàn)過調(diào)幅。9若調(diào)制信號調(diào)幅信號調(diào)幅指數(shù)10

確知信號調(diào)幅的頻域分析傅立葉變換頻域表達(dá)式直流分量信號分量FLASH演示11隨機(jī)信號調(diào)幅的頻域分析分析方法：功率譜密度函數(shù)12功率分配功率組成調(diào)制效率：最大：1/3載波功率邊帶功率13AM小結(jié)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)容易。缺點：功率效率非常低，最大為1/3頻譜效率也不高，為信號最高頻率的2倍。應(yīng)用：中短波段AM廣播。143.1.2抑制載波的雙邊帶調(diào)幅思路：AM信號，載波分量占據(jù)了大部分功率，又不包含信息，造成功率浪費，可去除直流部分。調(diào)制：FLASH演示15時域分析和解調(diào)

時域表達(dá)式：解調(diào)---相干解調(diào)FLASH演示16DSB的頻域分析頻域分析

確知信號：功率效率：頻譜：FLASH演示17

DSB小結(jié)

優(yōu)點：功率利用率較高（與AM相比）。缺點：解調(diào)復(fù)雜。DSB信號不能采用簡單的包絡(luò)檢波來恢復(fù)調(diào)制信號，需采用相干解調(diào)。節(jié)省了載波功率，但頻帶與AM信號同，是調(diào)制信號帶寬的2倍。應(yīng)用：FM立體聲中的差信號調(diào)制，彩色TV系統(tǒng)中的色差信號調(diào)制，以及正交調(diào)制等。18

3.2單邊帶調(diào)幅思路：DSB信號中，調(diào)制形成的兩個邊帶互為對稱，很自然的想到只傳輸一個邊帶，這就是SSB.

原理：19表示式：濾波器：

頻域表示FLASH演示203.2.1相移法分析頻域表示：頻域因果，時域解析時域表示式213.2.2希爾伯特濾波器希爾伯特變換希爾伯特濾波器---寬帶相移網(wǎng)絡(luò)223.2.3單邊帶信號時域表達(dá)式時域關(guān)系：濾波器：時域表達(dá)式：23

3.2.4單邊帶信號的相移法產(chǎn)生相移法產(chǎn)生問題：載波準(zhǔn)確相移90°所有頻率成分相移90°243.2.5單邊帶信號的解調(diào)相干解調(diào)FLASH演示253.2.6小結(jié)優(yōu)點：調(diào)制前后帶寬保持不變（與調(diào)制信號相同）。缺點：信號產(chǎn)生及其解調(diào)復(fù)雜。應(yīng)用：

長途（載波）電話。26

3.3殘留邊帶調(diào)幅思路：AM和DSB信號的帶寬是原信號的兩倍，而SSB調(diào)制系統(tǒng)實現(xiàn)較困難，因此提出了一種介于DSB和SSB

之間的調(diào)制方式VSB。原理：27頻域表示FLASH演示283.3.1解調(diào)采用相干解調(diào)解調(diào)不失真條件：

要求濾波器特性滿足互補(bǔ)對稱性。29

推導(dǎo)：由頻域卷積定理

得

若選擇合適的低通濾波器的截止頻率，則有：30

滿足互補(bǔ)對稱特性的滾降形狀并不是唯一的，目前應(yīng)用最多的是直線滾降和余弦滾降。它們分別在電視信號傳輸和數(shù)據(jù)信號傳輸中得到應(yīng)用。31說明只要殘留邊帶濾波器的截止特性在載頻處具有互補(bǔ)對稱特性，則采用同步解調(diào)法解調(diào)殘留邊帶信號就能準(zhǔn)確地恢復(fù)所需的基帶信號。殘留邊帶濾波器的截止特性具有很大的選擇自由度。但有選擇自由度并不意外著對“陡峭程度”就沒有制約了。殘留邊帶信號的帶寬與濾波器的實現(xiàn)之間存在著矛盾，在實際中，需要恰當(dāng)處理。

323.4調(diào)幅信號產(chǎn)生的一般模型原理框圖頻域表達(dá)式333.4.1調(diào)幅信號的正交產(chǎn)生時域表達(dá)式正交法產(chǎn)生同相分量正交分量343.4.2調(diào)幅信號的產(chǎn)生雙邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制殘留邊帶調(diào)制353.4.3調(diào)幅相干解調(diào)適用于：AM，DSB，SSB，VSB數(shù)學(xué)分析輸入信號：濾波前:濾波后:363.4.4插入載波包絡(luò)檢波適用于DSB，SSB，VSB37

3.5.1噪聲系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型噪聲分類38平穩(wěn)窄帶高斯噪聲瑞利分布均勻分布393.5.2性能評估指標(biāo)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能評估指標(biāo)信噪比增益：說明：本節(jié)要討論的問題是信道存在加性高斯白噪聲時，各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。而抗噪聲能力通常用“信噪比”來度量，即信號的平均功率與噪聲的平均功率之比。403.5.3相干解調(diào)的抗噪聲性能解調(diào)模型數(shù)學(xué)分析解調(diào)前解調(diào)后413.5.4雙邊帶調(diào)幅的抗噪聲性能forDSB，BDSB=2W，Wo=Wc解調(diào)前解調(diào)后信噪比增益輸入信噪比輸出信噪比423.5.5單邊帶調(diào)幅的抗噪聲性能forSSB，BSSB=W，解調(diào)前解調(diào)后信噪比增益輸入信噪比輸出信噪比433.5.6思考為什么雙邊帶調(diào)制相干解調(diào)的信噪比增益比單邊帶調(diào)制的高？

雙邊帶信號DSB調(diào)制器的信噪比改善了一倍，原因是相干解調(diào)把噪聲中的正交分量抑制掉，從而使噪聲功率減半的緣故。雙邊帶調(diào)制相干解調(diào)的信噪比增益比單邊帶調(diào)制的高是否說明雙邊帶調(diào)制的抗噪聲性能比單邊帶