通信原理第4章模拟调指系统(最全).doc

第四章模拟调制系统§4.1引言问题：为何要调制？调制目的：使得含有消息的原始基带信号，通过调制变换，适合于信道传输。调制方法：按调制（基带）信号的变化规律来改变载波（被调制）信号的某些参数以形成适合信道传输的已调波，该过程称调制过程。然后在接收端通过反调制过程（解调），再将已调波恢复为基带信号（即携带消息的原始电信号）。其方法可分成：模拟调制，数字调制。什么叫调制信号？：含有消息的原始电信号或称为基带信号。载波？载波：：载波的幅度；：载波角频率；：载波的初始相位。什么叫已调制信号？载波信号的一个或一个以上的参数随调制信号变化的信号。§4.2幅度调制原理及抗噪声性能一、幅度调制原理用调制（或称基带）信号去改变载波（被调制）信号的幅度参量，使已调信号适宜于信道远距传输的特性。1．幅度调制模型：时域：的幅度随基带信号呈正比变化。频域：的频谱完全是基带频谱在频域内简单线性搬移。由于这种搬移是线性的故幅度调制亦称为线性调制。注意：所谓“线性”并不意味与之间符合线性变换关系。并不是线性关系，事实上，任何调制过程都是一种非线性变换。此处的“线性”并非一般定义上的线性，而是指已调信号的频谱是基带频谱在频域内的平移，即二者在频域内呈线性变换关系。2．带通滤波器输出信号时域与频域表示时域:频域:带通滤波器的作用：其不同的设计，可获得各种幅度调制信号。二、各种幅度调制信号的产生方法基带信号：双边带DoubleSideband(DSB)信号当，且时，并设：带通滤波器截止角频率基带信号截止角频率，如下图所示，则调幅（AM）信号为：2．抑制载波双边带DSB-SC（SuppressedCarrier）信号当，即时，并设：带通滤波器截止角频率基带信号截止角频率，则抑制载波双边带信号为：3.单边带（SSB-SingleSideband）信号当，且时，符号函数的定义：，则单边带信号:(下边带)信号的图解：I)；II)同理可得：；III)；IV)；由此可见，将以上四图右边的图形相加可得单边带(下边带)信号频谱为:信号的解析解：希尔伯特变换令：则，其中，定义：为的希尔伯特变换。为的希尔伯特反变换。#故，4.残留边带（VSB-VestigialSideband）信号基带信号：双边带(DSB)信号：单边带（SSB-SingleSideband）信号任何信号的频谱都是对称的；产生双边带信号的滤波器较易实现，但双边带信号占用频带宽；单边带信号占用频带较窄，但产生单边带信号的滤波器较难实现。问题的提出：是否能找到既能使滤波器较易实现又能使已调信号占用频带较窄的方法？VSB信号的调制方法就是调和已调信号所占带宽与滤波器实现上矛盾的一种方法。它是介于DSB与SSB之间的一种线性调制方法。VSB信号的调制方法由于已调信号：,的不同的设计，我们获得了上述的DSB和SSB幅度调制信号。因此有理由通过对的设计寻找更合适且易实现的幅度调制信号。思想方法:是否可由接收端和发送端通盘考虑？接收机解调器模型：解调输入：故，经低通滤波器为：,和均被低通滤波器滤除。故当残留边带滤波器满足下列条件时，解调器输出就可获得完全与成比例的信号。残留边带滤波底通滤波器特性的几何解释。见P84，图4.2.8。VSB含义结论：只要其截止特性在载频处具有互补对称特性，采用同步解调方法就能恢复原始基带信号。满足截止特性的曲线不是唯一的，可有无穷多个。滤波器的陡峭程度与滤波器实现的难易程度成正比；与VSB信号的带宽成反比。因此，残留边带信号的带宽与滤波器的可实现性是一对矛盾，需统筹考虑。问题：如何用带通和高通滤波器实现VSB信号？三、幅度调制系统的抗噪声性能主要讨论：加性噪声对接收系统的影响，其主要表现为解调器的输入，输出信噪比。1．解调模型2.带通滤波器作用假定滤波器带宽与有用信号带宽一样，因此，其具有：I.让有用信号通过。即带通滤波器对有用信号无作用。其输出有用信号为II．对而言，在带通滤波器带宽之外的频谱将被滤除。即,高斯白噪声将变成高斯窄带噪声:其中，，，具有相同的平均功率。即，或则解调器输入端：信号功率为：噪声功率为：其中：：噪声单边功率谱密度；：带通滤波器的带宽。解调器输出端：信号功率：噪声功率：定义：，称为调制制度增益。一般来说G越大，系统抗噪声性能就越好。3．DSB调制系统的性能相干解调法：输入，输出信号功率：，已调信号：解调器输入信号功率：乘法器输出：低通滤波器输出：解调器输出信号功率：输入，输出噪声功率：，乘法器输出噪声：低通输出噪声：解调低通输出噪声功率：调制制度增益G，其中：，。小结：DSB信号的相干解调使信噪比改善了一倍，其原因是解调器低通滤波器滤除了噪声中的正交分量。4.SSB调制系统性能在系统上SSB与DSB调制系统的不同之处只是：带通滤波的带宽；输入信号。