第四章模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、第四章第四章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)Prof. Li Pingan4.1 4.1 引言引言 4.2 4.2 幅度調(diào)制的原理及抗噪性能幅度調(diào)制的原理及抗噪性能 4.3 4.3 非線性調(diào)制的原理及抗噪性能非線性調(diào)制的原理及抗噪性能4.44.4 各種模擬系統(tǒng)的比較各種模擬系統(tǒng)的比較 4.5 4.5 頻分復(fù)用（頻分復(fù)用（FDM） 4.6 4.6 復(fù)合調(diào)制和多路調(diào)制的概念復(fù)合調(diào)制和多路調(diào)制的概念本章內(nèi)容本章內(nèi)容4.1 4.1 引引 言言 為什么要調(diào)制為什么要調(diào)制 遠(yuǎn)距離傳輸遠(yuǎn)距離傳輸未經(jīng)過調(diào)制信號(hào)稱為未經(jīng)過調(diào)制信號(hào)稱為基帶信號(hào)：基帶信號(hào)：直流，低頻分量重直流，低頻分量重 天線設(shè)計(jì)，天線設(shè)計(jì)， 干擾抑制

2、干擾抑制kHzfkmfcL3254/4/cfff調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)基帶基帶頻帶頻帶 如何進(jìn)行調(diào)制如何進(jìn)行調(diào)制(模擬調(diào)制模擬調(diào)制) 幅度調(diào)制（線性）幅度調(diào)制（線性） AM DSB SSB VSB 角度調(diào)制（非線性）角度調(diào)制（非線性） FM PM)cos()(tAtCc)cos()(tAtmm4.2.1 4.2.1 幅度調(diào)制原理幅度調(diào)制原理2 2、四種調(diào)幅信號(hào)四種調(diào)幅信號(hào) 1 1、調(diào)幅定義：載波的、調(diào)幅定義：載波的振幅振幅隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化)tcos(A)t(Sc0 設(shè)設(shè) 載波為載波為)t(m調(diào)制信號(hào)為調(diào)制信號(hào)為 1) 1) AM 信號(hào)：信號(hào)：標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅調(diào)幅2) 2) D

3、SB 信號(hào)：雙邊帶信號(hào)信號(hào)：雙邊帶信號(hào)3) 3) SSB 信號(hào)：單邊帶信號(hào)信號(hào)：單邊帶信號(hào)4) 4) VSB 信號(hào)：殘余邊帶信號(hào)信號(hào)：殘余邊帶信號(hào)4.2 4.2 幅度調(diào)制的原理及抗噪性能幅度調(diào)制的原理及抗噪性能 AM 信號(hào)信號(hào)2 2）頻譜結(jié)構(gòu)）頻譜結(jié)構(gòu) ttmAtStScAMmcos)()()(1 1）信號(hào)表達(dá)式）信號(hào)表達(dá)式)()(21)()()(ccccAMMMAS 帶寬帶寬HAMW2)()(MtmFT HAMfB2信號(hào)波形：信號(hào)波形：)t (Smt包絡(luò)ttAAttmAtStSccAMmcoscoscos)()()(0AAAAtmA/)(max(00)(max(tmA 過調(diào)制過調(diào)制, 圖形？

4、圖形？Hc c Hc )(AMS0Hc Hc c 上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶H 2AM 頻譜示意圖：頻譜示意圖：從頻譜結(jié)構(gòu)上看，從頻譜結(jié)構(gòu)上看， 的頻譜是的頻譜是 的頻譜在頻域內(nèi)的線性搬移的頻譜在頻域內(nèi)的線性搬移) t (SAM)t (m稱之為線性調(diào)制稱之為線性調(diào)制H)(MDSB 信號(hào)信號(hào)重要參數(shù)：帶寬重要參數(shù)：帶寬HDSBW2tcos)t (m)t (S)t (ScDSBm 1 1）信號(hào)表達(dá)式）信號(hào)表達(dá)式 )(M)(M)(SccDSB 212 2）頻譜結(jié)構(gòu)）頻譜結(jié)構(gòu)HDSBfB2tAtmcos)(信號(hào)波形：信號(hào)波形：DSB 頻譜頻譜)t (mtA0t0tcoscH)(M0Hc c Hc )(D

5、SBSHc Hc c 0c c 0H 2下邊帶上邊帶單一頻率單一頻率復(fù)合頻率復(fù)合頻率)t (Smt0包絡(luò)SSB 信號(hào)信號(hào))(H)(S)(SDSBSSB 2 2）頻譜結(jié)構(gòu)）頻譜結(jié)構(gòu)1 1）信號(hào)表達(dá)式）信號(hào)表達(dá)式分為上邊帶分為上邊帶 SSB SSB 和下邊帶和下邊帶 SSB SSB 信號(hào)信號(hào)Hc c Hc )(AMS0Hc Hc c 上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶H 2Hc c Hc )(AMS0Hc Hc c SSB信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生 DSB+FilterHc c Hc )(AMS0Hc Hc c 上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶H 2)()()()(11SSBUSSBUSSBDSSBDSFtSSFtS2/

6、)sgn()sgn()(2/)sgn()sgn()(ccUccDHH)(M)(M)(SccDSB21)()()()()()(UDSBSSBUDDSBSSBDHSSHSSttmttmtsccdmsin)(21cos)(21)(,ttmttmtsccumsin)(21cos)(21)(,)(M)(Sgn)(M)(M)(Sgn)(Mcccccc 注：注：M(t)的Hilbert變換ttxdtxtxHtXT1)()(1)()(希爾伯特變換公式：希爾伯特變換公式：h(t)H(f) Hilbert Transform and Hilbert Filter)sgn()(1)(1)()(fjfHtthttxt

7、X)( fH2/12/)( fVSB 信號(hào)信號(hào) )(H)(S)(SDSBVSB 頻譜結(jié)構(gòu)頻譜結(jié)構(gòu)解決解決DSBDSB信號(hào)頻帶寬，信號(hào)頻帶寬，SSBSSB信號(hào)難于實(shí)現(xiàn)的問題信號(hào)難于實(shí)現(xiàn)的問題( (濾波器不需要十分陡峭的頻率特性濾波器不需要十分陡峭的頻率特性) )bHVSBWWWbHVSBBfB)()()(21)(HMMSccVSB討論滿足要求的討論滿足要求的)(HVSB 頻譜結(jié)構(gòu)頻譜結(jié)構(gòu) 低 通)()(VSBVSBStS)()(11StS)()(StS)(M)(S0同步解調(diào)同步解調(diào))()()(ccS關(guān)鍵在其設(shè)計(jì)關(guān)鍵在其設(shè)計(jì))()(21)()(21)(1cVSBcVSBVSBSSSSS)()2()

8、(21)()()()2(21)(cccVSBcccVSBHMMSHMMS )(M)(H)(H)(M)(Scc 410 )(H)(M)(M)(H)(M)(M)(Scccc 2412411Const.在載頻在載頻c c 處具有處具有互補(bǔ)對(duì)稱的截止特互補(bǔ)對(duì)稱的截止特性（不唯一性（不唯一)(H 還原信號(hào)：還原信號(hào)： )(Hrcc0c20c2cc)()(ccHHHcccHH)()(.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能基本概念基本概念 1) 1) 抗噪性能針對(duì)接收機(jī)而言抗噪性能針對(duì)接收機(jī)而言 接收機(jī)收到的信號(hào)是有效信號(hào)和噪聲信號(hào)之和接收機(jī)收到的信號(hào)是有效信號(hào)和噪聲信號(hào)之和 2

9、) 2) 所有噪聲均為加性高斯白噪聲所有噪聲均為加性高斯白噪聲 3) 3) 抗噪性能參數(shù)為輸出抗噪性能參數(shù)為輸出信噪比，信噪比，SNR GainSNR Gain1)AM系統(tǒng)系統(tǒng) 非相干解調(diào)非相干解調(diào) 相干解調(diào)相干解調(diào)2)DSB系統(tǒng)系統(tǒng) 相干解調(diào)相干解調(diào)3)SSB系統(tǒng)系統(tǒng) 相干解調(diào)相干解調(diào)接收系統(tǒng)接收系統(tǒng)接收機(jī)框圖：接收機(jī)框圖：解調(diào)器框圖：解調(diào)器框圖：低低 通通) t (Smtcosc) t (S0 相干相干包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器) t (Sm) t (S0非相干非相干帶帶 通通解解 調(diào)調(diào))t(Sm)(tSm)(tni)(tno)(tnBWc)t(S0AM 非相干解調(diào)非相干解調(diào)包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器

10、) t (Sm) t (S0) t (ni) t (no帶通帶通BWc 解調(diào)器輸入端解調(diào)器輸入端)(maxtmA 2)()(222tmAtSSAMittmAtStScAMmcos)()()(ttnttntncsccisin)(cos)()( 是窄帶是窄帶GaussianGaussian白噪聲白噪聲)t(ni)()()(222tntntnsci（統(tǒng)計(jì)平均功率相等）（統(tǒng)計(jì)平均功率相等）2)(0nPn（雙邊功率譜）（雙邊功率譜）BntnNii02)(（輸入噪聲功率）（輸入噪聲功率）解調(diào)器輸入噪聲：解調(diào)器輸入噪聲：)t (niBn)t(mAiNiSi0222 （輸入（輸入SNR）HfB2解調(diào)器輸出端解

11、調(diào)器輸出端0S信號(hào)功率信號(hào)功率)t(n)t(mA)t(narctg)t(cs )t (n)t (n)t (mA)t (Esc22 令令 包絡(luò)包絡(luò))(cos)()()(sin)(cos)()(sin)(cos)(cos)()()(22tttntntmAttnttntmAttnttnttmAtntScsccscccscccim大信噪比情況：大信噪比情況： 條件條件 )t (n)t (mAi 211121x)x(,x 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)Bn)t(mNS02000 輸出輸出信噪比信噪比 )t(n)t(mA)t(mA)t(n)t(mA)t(mA)t(n)t(mA)t(n)t(mA)t(mA)t(n)t(mA)t(

12、n)t(n)t(mA)t(Ecccccsc 12122212222SNR 增益增益Bn)t (mAiNiSi0222 Bn)t (mNS02000 )()(22)(/)(/222022020tmAtmBntmABntmGiAM3/2)2/()2/(2)()(2222222AAAtmAtmGAM100%調(diào)制（正弦波）調(diào)制（正弦波）（2 2） 小信噪比情況小信噪比情況)t (n)t (n)t (Rsc22 其中：其中：)t (R)t (n)t (cosc )t (n)t (narctg)t (cs )t (n)t (mAi 條件條件)(cos)()()(cos)()(1)()()()()(21)(

13、)()()(2)()()()(212222222ttmAtRttRtmAtRtntntntmAtntntntmAtntntmAtEsccsccsc噪聲噪聲-“門限門限”效應(yīng)效應(yīng) tcos)t(mA)t(mAtcos)t(mA)t(Scc 2212121 )t(mA)t(S 210 tcos)t(mA)t(Scm AM 相干解調(diào)相干解調(diào)解調(diào)器輸出端解調(diào)器輸出端解調(diào)器輸入端解調(diào)器輸入端(與非相干相同與非相干相同)t (mS2041 信號(hào)功率信號(hào)功率低低 通通tcosc )t(S0) t (Sm)t (ni) t (no帶通帶通BWc )t(S1ttnttntntttnttntncscccccscc

14、2sin)(212cos)(21)(21cossin)(cos)()(1BntnNc02041)(41噪聲功率噪聲功率BntmNS02000)()t (mA)t (mSSNSNSGioiioo2222 G定義：調(diào)制制度增益定義：調(diào)制制度增益)(21)(0tntnc與大信噪比的包與大信噪比的包絡(luò)檢波性能一樣絡(luò)檢波性能一樣DSB 同步檢波（相干解調(diào)）同步檢波（相干解調(diào)）ttmtScmcos)()()(21)(22tmtSSmi低低 通通tcosc )t(S0) t (Sm)t(ni)t (no帶通帶通BWc)t(S1解調(diào)器輸入端解調(diào)器輸入端BnNi0HfB2解調(diào)器輸出端解調(diào)器輸出端)(21)(0tmtS)(4120tmS)(21)(0tntncBntnNc02041)(412 iiooNSNSGSSB 同步檢波同步檢波低低 通通tcosc)t (S0) t (Sm)(tni)(tno帶通帶通BW)t (S1解調(diào)器輸入端解調(diào)器輸入端ttmttmtSccmsin)(21cos)(21)()(41)(22tmtSSmiHBBnNi0)(41)(,0tmtSLF)(16120tmS)(21)(0tntncBntnNc02041)(41解調(diào)器輸出端解調(diào)器輸出端1iiooNSNSG結(jié)論結(jié)論: :