北京邮电大学通信工程专业 通信原理课程 PPT 第四章 模拟通信系统

P1第四章模拟通信系统彭涛[e-mail]24.1引言模拟信源的输出M(t)模拟信源的一个确知输出信号m(t)1020MPffW平稳随机过程，均值为；低通型，即1203模拟信号，即在时间和幅度上是连续的；时间平均值为；基带信号P34.1引言用正弦型载波调制模拟基带信号调制就是用载波c(t)承载信号m(t)，实现频谱搬移。方法是用m(t)控制载波参量cos2ccccccccffWctAftAf频率的载波：可见，载波的三个参量为：载波幅度，载波频率，载波相位cccAMmtAFMmtfPMmt幅度调制：用控制频率调制：用控制相位调制：用控制P44.1引言调制的作用实现信号的频谱搬移，适应在频带信道内的传输当频带信道带宽远大于信号带宽时，可以将多路基带信号调制到互不重叠的频带上，充分利用信道带宽，实现频分复用（FDM）不同的调制方式具有不同的有效性和可靠性（如FM的可靠性好而有效性差，AM有效性好而可靠性差），可以根据需要选用合适的调制方法P54.1引言本章内容三种调制（AM，FM和PM）的信号表示，频谱分析和解调原理三种调制在加性白高斯噪声干扰下的解调性能多路信号的FDM简述超外差接收机通信系统中接收机的噪声系数和等效噪声温度P64.2幅度调制调幅：用模拟基带信号m(t)来控制载波的幅度参量Ac四种幅度调制的方法双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）具有离散大载波的双边带调幅（AM）单边带调幅（SSBAM）残留边带调幅（VSBAM）P74.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）信号的产生和表达式coscccstmtctmtAtP84.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）信号m(t)和s(t)的波形图()()coscosccccccmtstAtAt每当的极性发生变化，的相位都会发生一次突变P94.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）确定调制信号s(t)的频谱**22ccccccstmtctSfMfCfAMfffffAMffMffP104.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）确定调制信号s(t)的频谱图P114.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）确定调制信号s(t)的频谱的性质经调制后，调制信号的带宽变为原基带信号的2倍：模拟基带信号带宽为W，则调制信号的带宽为2W调制信号中不包含离散的载频分量：因为原模拟基带信号中不含离散直流分量P124.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）确定调制信号s(t)的频谱的性质22*ccjftjftffffMfmtedtMfmtedtMf调制信号的频谱分为两部分：的频率分量称为上边带；的频率分量称为下边带。对模拟基带信号是实信号而言，上下两个边带携带着相同的信息。P134.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）随机调制信号S(t)22cos20cos20,cos2cos2cos2cos22212ccMccSccccMccpcStMtAftMtREStEMtAftRttAEMtMtftftARfftStTf，其中，是一均值为、自相关函数为的平稳随机过程可见，是一循环平稳过程，周期P144.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）随机调制信号S(t)的平均功率谱密度2/2/22221,cos221*224002ppTcMSScTpcSSMcccMcMccMSARRRttdtfTARPfPfffffAPffPffARR基带信号与载波平均功率的乘积P154.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）双边带抑制载波调幅的特点调制信号的带宽变为原基带信号的2倍调制信号中不包含离散的载频分量（抑制载波）包含上下两个边带，且携带相同信息（双边带）不论是确定信号的频谱，还是随机信号的功率谱，都是基带信号频谱/功率谱的线性搬移。因而被称为线性调制。P164.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）双边带抑制载波调幅信号的解调基本思路：利用恢复的载波与信号相乘，将频谱搬移到基带，还原出原基带信号P174.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）双边带抑制载波调幅信号的解调cos2'cos2'1cos2cos221cos22cccccccccccrtAmtftctftrtctAmtfftfftytAmtfftP184.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）双边带抑制载波调幅信号的解调当恢复载波与原载波频率不完全一样时，解调信号是原基带信号与低频正弦波的乘积若恢复载波与原载波频率相同，而相位不同时，输出信号达不到最大值相干解调（同步解调）：利用相干载波（频率和相位都与原载波相同的恢复载波）进行的解调P194.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）相干载波的提取导频法：在发送端加上一离散的载频分量，即导频；在接收端用窄带滤波器提取出来作为相干载波P204.2.1双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）相干载波的提取导频法注意：导频的功率要求比调制信号的功率小（这是与有大离散载波的调幅信号的区别所在）缺点：一部分发射功率消耗在导频上不需导频的方法：平方环法、COSTAS环法P214.2.2具有离散大载波的双边带幅度调制（AM）AM出现：是低价调幅收音机的需要DSBSC-AM的问题：解调需要载波提取电路，成本较高AM的优势：可以使用包络检波器进行解调，成本低；大功率离散载波造成的成本问题由广播电台解决P224.2.2具有离散大载波的双边带幅度调制（AM）具有离散大载波的双边带调幅信号多大的离散载波：确保使调制信号不产生相位突变P234.2.2具有离散大载波的双边带幅度调制（AM）具有离散大载波的双边带调幅信号1cos21max1max1cos2ccncncstAmtftmtamtmtmtmtmtstAamtft令调制指数或调幅系数的归一化表示P244.2.2具有离散大载波的双边带幅度调制（AM）AM确定信号的频谱其频谱是DSBSC-AM信号的频谱加上离散大载波的频谱1cos2cos2cos2*2222cncccnccccccnccccccncncstAamtftAftamtAftAASfffffaMfffffAAffffaMffaMffP254.2.2具有离散大载波的双边带幅度调制（AM）AM随机信号221cos2cos2,11cos2cos21cos2cos222MccccSccccMccMtRStAMtftEStAftRttAEMtMtftftARfftSt是平稳过程，均值为0，相关函数为可见，是循环平稳过程P264.2.2具有离散大载波的双边带幅度调制（AM）AM随机信号的功率谱2222222221cos22401010220010101nnnnncSMccSMcMcccccSMMMMMMMMARRfAPfPffPffffffAARRaRaRaPRRaRaP有用信号功率调制效率总功率P274.2.2具有离散大载波的双边带幅度调制（AM）AM随机信号的功率谱的特点其功率谱是DSBSC-AM信号的功率谱加上离散大载波的功率谱AM的调制效率不超过1/2P284.2.2具有离散大载波的双边带幅度调制（AM）AM信号的解调（包络检波）整流：只保留信号中幅度大于0的部分低通滤波器：过滤出基带信号隔直流电容：过滤掉直流分量包络检波不需载波提取电路，成本低；它属于非相干解调P294.2.3单边带调幅（SSBAM）双边带调幅的频带浪费问题上下两个边带携带着相同的信息，造成频率资源的浪费解决方法：只要一个边带即可P304.2.3单边带调幅（SSBAM）SSBAM信号的产生11sgnsgn20111sgnsgn20ccccccffHfffffffHfffff下边带：其他上边带：其他P314.2.3单边带调幅（SSBAM）确定下边带调幅信号的频谱2cos21sgnsgn2sgnsgn2sgnsgn22sgn*sgn*22cccccccccccccccccccccccctAftSfAMffMffffffAMffffMffffAMffffMffffAMffMffAAMffffMff下注意：上页图中的载波，以后的推导也基于此cffP324.2.3单边带调幅（SSBAM）确定下边带调幅信号的表达式2222sgncos2**22cos22cos2sin2ccccccjftjftccjftjftcccccccjftstAmtftAAjjmtemtettAAmtftjmteeAmtftAmtft下P334.2.3单边带调幅（SSBAM）SSBAM信号的表达式cos2sin2cos2sin2DSBSCAMccccSSBccccstststAmtftAmtftstAmtftAmtft下上P344.2.3单边带调幅（SSBAM）SSBAM信号的另一产生法使用希尔伯特滤波器（利用前页的表达式）P354.2.3单边带调幅（SSBAM）SSBAM信号的另一种表达式22ReReccjftSSBcjftSSBcstAmtjmtemtjmtmtjmtstAmtjmte其中，是上边带信号的复包络是下边带信号的复包络容易推出，单边带信号也可表示为P364.2.3单边带调幅（SSBAM）SSBAM随机信号22cos2sin2cos2sin2,{cos2sin2cos2sin2}cos2sin2SSBccccSSBccccScccccSSBSMcMccStAMtftAMtftEStAEMtftAEMtftRttAEMtftMtftMtftMtftStRARfRf容易看出，是循环平稳随机过程P374.2.3单边带调幅