現(xiàn)代通信原理-第4章-模擬調(diào)制系統(tǒng)教學內(nèi)容

1、模擬模擬調(diào)制調(diào)制1現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理-第4章-模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬模擬調(diào)制調(diào)制2現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬調(diào)制模擬調(diào)制 幅度調(diào)制幅度調(diào)制AMAMDSB-SCDSB-SCSSBSSBVSBVSB 角度調(diào)制角度調(diào)制FMFMPMPM模擬模擬調(diào)制調(diào)制3現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理解調(diào)方式解調(diào)方式 相干解調(diào)法相干解調(diào)法 非相干解調(diào)法非相干解調(diào)法l 峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波l 鑒頻鑒頻l LPFC（t）Sm（t）m(t)m(t)模擬模擬調(diào)制調(diào)制4現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制5現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制6現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理 幅度調(diào)制幅度調(diào)制 -用用m m（t t）

2、改變）改變S S（t t）的振幅，使之）的振幅，使之 隨隨m m（t t）振幅變。）振幅變。 設(shè)載波：設(shè)載波： s s（t t）= Acos= Acos（ c ct+t+ 0 0） 則已調(diào)波：則已調(diào)波： S Sm m（t t）= m= m（t t） s s（t t） = A m= A m（t t）coscos（ c ct+t+ 0 0） 一般模型如下：一般模型如下：BPFm（t）S（t）Sm（t）H（） h（t）時域分析時域分析模擬模擬調(diào)制調(diào)制7現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理)()(2)()(21)()()()()()()(ccmccMMASMSStsMtm則：設(shè)頻譜分析：頻譜分析頻譜分析f0fcf

3、c+fHfc-fH-fc-fc+fH-fc-fHSM（f）上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶)()(2)()(21)()()()()()()(ccMccMMASMSStsMtm則設(shè)頻譜分析：)()()()(ccASts0fc-fcS（f）f0ffHfHM（f）假設(shè)的調(diào)制假設(shè)的調(diào)制信號頻譜信號頻譜模擬模擬調(diào)制調(diào)制8現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理 時域特點時域特點? ?頻譜特點頻譜特點? ?)(cos)()()1(thttmtScm時域上： 時域時域： 頻域頻域：)()()(21)(HMMSccM模擬模擬調(diào)制調(diào)制9現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理DSBDSB-SC-SCttmtScmcos)()( 特點特點 時域：時域：

4、特點？特點？ 頻域：頻域：特點？特點？ （頻譜圖形見下頁）（頻譜圖形見下頁）)()()(21)(HMMSccM模擬模擬調(diào)制調(diào)制10現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理DSBDSB信號信號產(chǎn)生及時域波形產(chǎn)生及時域波形發(fā)載波發(fā)載波S S（t t）調(diào)制信號調(diào)制信號 m m（t t）BPFBPFDSBDSB信號信號S Sm m（t t）模擬模擬調(diào)制調(diào)制11現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理2. AM2. AMttmmttmtSccmcos)( cos)()(0ttmtmcccos)( cos0)( )( 21)()()(0ccccMMMmS 特點特點 時域：時域：特點？特點？ 頻域：頻域：特點？特點？模擬模擬調(diào)制調(diào)制12現(xiàn)

5、代通信原理現(xiàn)代通信原理3. SSB3. SSB用用SSBSSB原因：原因： DSBDSB上、下邊帶含相同的頻譜信息上、下邊帶含相同的頻譜信息 設(shè)計合適的設(shè)計合適的H（ ）傳一個邊帶即可傳一個邊帶即可)()(21)(ccSgnSgnH SSB SSB信號頻譜如下頁信號頻譜如下頁 H( H( ) )的特性的特性( (以下邊帶濾波器為例以下邊帶濾波器為例) )SSBSSB信號表達式？信號表達式？模擬模擬調(diào)制調(diào)制13現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理)()()()(41)()(41ccccccSgnMSgnMMM)()()()(41)()(41ccccccSgnMSgnMMM)()()()(41)1()(1)(

6、41ccccccSgnMSgnMMM)()()()(41)1()(1)(41ccccccSgnMSgnMMM)()()()(41)()()()(41)()()(21)(ccccccccccssbSgnMSgnMSgnMSgnMHMMS)()()()(41)()()()(41)()()(21)(ccccccccccssbSgnMSgnMSgnMSgnMHMMS)()()()(41)()()()(41)()()(21)(ccccccccccssbSgnMSgnMSgnMSgnMHMMS)()()()(41)()()()(41)()()(21)(ccccccccccssbSgnMSgnMSgnMSg

7、nMHMMS模擬模擬調(diào)制調(diào)制14現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理dtmttmtm)(11)()(ttmttmccsin)(21cos)(21 SSB SSB時域表達式時域表達式: :)sgn()()(jMMM？模擬模擬調(diào)制調(diào)制15現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理m（t）Sm（t）S（t）單音單音SSBSSB的時域波形的時域波形模擬模擬調(diào)制調(diào)制16現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理SSBSSB信號信號 濾波法濾波法 多次濾波法多次濾波法 相移法相移法/2移相移相/2移相移相m(t)cos0tsin0tSm(t)BPF1f1m(t)BPF2f2Sm(t)模擬模擬調(diào)制調(diào)制17現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理4. VSB4. VSB

8、優(yōu)點優(yōu)點: :克服克服DSBDSB頻帶寬、頻帶寬、SSBSSB邊帶濾波器難實現(xiàn)的缺邊帶濾波器難實現(xiàn)的缺點點 特點特點: :濾波器取一個邊帶濾波器取一個邊帶 + + 另一邊帶的殘留部分另一邊帶的殘留部分 VSBVSB濾波特性濾波特性? ? 從無失真解調(diào)角度獲從無失真解調(diào)角度獲VSBVSB濾波特性濾波特性 模擬模擬調(diào)制調(diào)制18現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制19現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波-解調(diào)解調(diào)AMAM信號信號( (且且m ma a1)1) 相干解調(diào)相干解調(diào)-解調(diào)解調(diào)AM,DSB,SSB,VSBAM,DSB,SSB,VSBLPFC(t)Sm(t)m(t)解調(diào)方式分類解調(diào)方

9、式分類abcd模擬模擬調(diào)制調(diào)制20現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制21現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理DSBDSB系統(tǒng)性能系統(tǒng)性能2cos)(ttmc)(22cos12tmtc)(212tmBntmNSii02)(21BnttmBntSNScmii0202cos)()(02costc（1 1）解調(diào)器的輸入）解調(diào)器的輸入 S Sm m(t)= m(t)cos(t)= m(t)cosc ct tLPFC(t)Sm(t)m(t)模擬模擬調(diào)制調(diào)制22現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理（2 2）解調(diào)器輸出）解調(diào)器輸出( (據(jù)同步解調(diào)原理據(jù)同步解調(diào)原理) )： tttmcccoscos)()(2cos21)(21)

10、()2cos1 (21tmttmtmtcc)(41)(22tmtmSoottntnciocos)()(對于輸出噪聲：tttnttnccscccossin)(cos)(ttnttncscc2sin)(21)22cos1)()(41)(22tntnNcooioNN41被濾掉其中)(2cos21tmtc)(21)(tmtmo 輸出信號的項被濾掉含c2輸出噪聲)(21)(tntnco模擬模擬調(diào)制調(diào)制23現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理DSBDSB的系統(tǒng)性能的系統(tǒng)性能調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益:20irrGBntmNtmNSoioo)(41)(4122模擬模擬調(diào)制調(diào)制24現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理關(guān)于關(guān)于“門限效應

11、門限效應”門限效應門限效應( (有用信號被噪聲所淹沒的現(xiàn)象有用信號被噪聲所淹沒的現(xiàn)象) ) -ri降低到某特定值降低到某特定值(門限值門限值a)后后, r0會急劇會急劇 惡化惡化,使解調(diào)器無法恢復使解調(diào)器無法恢復m(t)的現(xiàn)象的現(xiàn)象!非線性解調(diào)器非線性解調(diào)器( (包檢器包檢器; ;鑒頻器等鑒頻器等) )才有門限效應現(xiàn)象才有門限效應現(xiàn)象!例例: 包絡(luò)檢波器輸出包絡(luò)檢波器輸出:ar0ri0)()()(22tntntmAsc其中包絡(luò)為：)(cos)()(ttmAtR包絡(luò)包絡(luò) 輸入小信噪比時輸入小信噪比時: :時即intmA)(結(jié)論？結(jié)論？模擬模擬調(diào)制調(diào)制25現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制2

12、6現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制27現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理 對比對比線性調(diào)制線性調(diào)制-頻譜線性搬移頻譜線性搬移( (保持基帶譜形狀不變保持基帶譜形狀不變)!)!非線性調(diào)制非線性調(diào)制-搬移后譜結(jié)構(gòu)變搬移后譜結(jié)構(gòu)變( (屬非線性搬移屬非線性搬移) ) 非線性調(diào)制分類非線性調(diào)制分類FMFM：改變載波頻率改變載波頻率PMPM：改變載波相位改變載波相位 -角度均有變化角度均有變化 統(tǒng)稱角度調(diào)制統(tǒng)稱角度調(diào)制數(shù)學數(shù)學表達式表達式模擬模擬調(diào)制調(diào)制28現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理數(shù)學表達式數(shù)學表達式(1)(1)一般形式一般形式 )(cos)(ttAtSCm(2) PM(2) PM)()(tmKtp)()

13、(tmKtACostSpcm(3) FM(3) FM)()()(tmKdttdtF)()(dmKtACostStFcm模擬模擬調(diào)制調(diào)制29現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制30現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理 直接法直接法( (直接調(diào)頻電路直接調(diào)頻電路) )： 用用m(t)m(t)直接改變振蕩器中決定振蕩頻率的元直接改變振蕩器中決定振蕩頻率的元 件參數(shù)達調(diào)頻目的件參數(shù)達調(diào)頻目的 間接法：間接法： 倍頻法倍頻法 先產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號，再倍頻為寬帶信號先產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號，再倍頻為寬帶信號 間接調(diào)頻間接調(diào)頻積分積分 + + 調(diào)相調(diào)相FMFM波的產(chǎn)生方法波的產(chǎn)生方法調(diào)相器調(diào)相器模擬模擬調(diào)制調(diào)制31現(xiàn)代通信

14、原理現(xiàn)代通信原理 解調(diào)器解調(diào)器 = = 限幅器限幅器 + + 鑒頻器鑒頻器 鑒頻器鑒頻器 斜率斜率 相位相位 比例比例 解調(diào)方法解調(diào)方法波形變換器波形變換器 + + 包包絡(luò)檢波器絡(luò)檢波器 微分器微分器 + + 包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器模擬模擬調(diào)制調(diào)制32現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制33現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理調(diào)頻帶寬：調(diào)頻帶寬：B BFM FM = 2(m= 2(mf f+1)f+1)fm m = 2(= 2(f+ff+fm m) )窄帶窄帶FMFM B BFMFM 2f 2fm m寬窄寬窄FMFM B BFMFM 2 2f f模擬模擬調(diào)制調(diào)制34現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)

15、制35現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理求求r ri i信號分析信號分析lBPFBPF出出r r（t t）= =？l限幅器出限幅器出rr（t t）= =？l混合波總相角混合波總相角 （t t）= =？兩種特殊情況下的兩種特殊情況下的 （t t）= =？lA AV V（t t）時）時（大信噪比）（大信噪比）lA AV V（t t）時）時（小信噪比）（小信噪比）鑒頻器的輸出鑒頻器的輸出l無噪時無噪時rr（t t）= =？ V V0 0（t t）= =？l有噪時有噪時V V0 0（t t）= =？S S0 0= =？N N0 0= =？r r0 0= =？門限效應門限效應-r-ri i較小時，鑒頻器也產(chǎn)生較小

16、時，鑒頻器也產(chǎn)生 . .模擬模擬調(diào)制調(diào)制36現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理)1(320ffimmrrGmmmFfffKmtm為單頻余弦波，令設(shè))(:mmmFfffKmtm為單頻余弦波，令設(shè))(3022228)(3mFoofntmKANS輸入大信噪比時：輸入大信噪比時：輸入小信噪比時輸入小信噪比時：r ri i較小時，有用信號會被鑒頻器較小時，有用信號會被鑒頻器（非線性解調(diào)器）（非線性解調(diào)器）擾亂為噪聲擾亂為噪聲-門限效應！門限效應！iiffooNSmmNS)1(3:2則模擬模擬調(diào)制調(diào)制37現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制38現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理 有效性方面？有效性方面？ 可靠性方面？可靠

17、性方面？ 成本方面？成本方面？模擬模擬調(diào)制調(diào)制39現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制40現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理v 含義：含義： 按頻率分割信道按頻率分割信道-將信道可用頻帶人為分割成將信道可用頻帶人為分割成 n n個互不交疊的頻段個互不交疊的頻段（每段可容納一路基帶信號）（每段可容納一路基帶信號）v 實現(xiàn)實現(xiàn)FDMFDM技術(shù)手段技術(shù)手段v發(fā)送端發(fā)送端-用用n n個調(diào)制器將各終端的基帶譜搬移到指定個調(diào)制器將各終端的基帶譜搬移到指定的頻段內(nèi)再合起來用同一信道傳輸?shù)念l段內(nèi)再合起來用同一信道傳輸( (各路用不同的載頻可各路用不同的載頻可保證頻譜互不重疊保證頻譜互不重疊!)!)v接收端接收端- -先用先用n n個分離濾波器將各路頻譜由合成譜中個分離濾波器將各路頻譜由合成譜中加以分離加以分離, ,再分別解調(diào)即可再分別解調(diào)即可! !模擬模擬調(diào)制調(diào)制41現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理模擬模擬調(diào)制調(diào)制42