第3章-模拟传输讲义.doc
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1、第3章 模拟传输模拟传输核心内容-模拟信号的调制、解调3.1 幅度调制3.2 模拟角度调制3.3 幅度调制系统的抗噪声性能3.4 *角度调制系统的抗噪声性能3.5 各类通信系统的比较与应用3.1 幅度调制幅度调制-用信号去迫使高频载波瞬时幅度变化。l 模拟常规调幅(AM)l 抑制载波双边带调幅(DSB-SC)l 单边带调幅(SSB)l 残留边带调幅(VSB)信号。3.1.1常规调幅AM 1表达式:产生方案:波形:(a) (b)定义调幅指数:正常情况;:临界调制;:过调制,波形如图(b)所示。2 频域分析频谱:频谱图:3 功率与效率定义调制效率: 4 接收常用的晶体二极管包络检波器:输出电压波形
2、:非相干解调:接收机不需要产生与接收信号中的载波完全同频同相的本地载波的接收方式。3.1.2抑制载波双边带调幅1 DSB-SC信号波形:2 频域分析频谱: 3 功率与效率调制效率4 接收相干解调原理图:相干解调:接收端需产生本地载波的解调方法。如。3.1.3单边带调幅(SSB)1 SSB信号及滤波法只取DSB-SC信号中的上边带或下边带分量。上边带信号:,频谱:下边带信号:, 频谱:频谱:滤波法: 保留上边带的边带滤波器:保留下边带的边带滤波器: 2 相移法截取基带信号的负频率部分或正频率部分再直接用DSB-SC调幅可产生单边带信号。如下:的时域形式:所以时域统一式:相移法:3 接收相干解调接
3、收:以基带信号的最高频率为截止频率的低通滤波器。3.1.4残留边带调幅(VSB)滤波法:残留边带滤波器的传递函数,在 处的过渡带形状必须对称互补。3.2模拟角度调制3.2.1角调制的基本概念表达式:随变化。1 相位调制与频率调制的概念, :常数,载波频率; :相位;,瞬时频率。(1) 相位调制(PM) 或 :相偏常数,单位rad/V。调相信号: (2) 频率调制(FM) 或 :频偏常数,单位Hz/V。调频信号:例3.1 图示方波与锯齿波信号的调相与调频信号。解: 2 PM与FM的等效关系(a)用PM实现FM(b)用FM实现PM3 最大频偏、相偏与调制指数(1) 最大相偏:调角信号相位偏离零相位
4、(未调载波相位)的最大值。PM信号: FM信号: (2) 最大频偏:已调信号的瞬时频率与未调载波频率之差的最大值。PM信号: FM信号: 例3.2 若消息信号:可对调频,又可调相。确定调制信号。解:PM调制:FM调制: 所以有:;:。令 与 于是有,定义调制指数:(1) 调相指数:(2) 调频指数:表示基带信号的带宽,等于它的最高频率。例3.3 已知调角波: (1)求与;(2)若是调相波,求与;(3)若是调频波,求与。解:(1)。(2)若为PM波,则, ,所以而且,。(3) 若为FM波,则, 易见,。3.2.2角度调制信号的频谱特性1 基本结论复包络:,所以 式中,卡森规则: :已调信号带宽,
5、:基带信号带宽,定义频偏比: 时,常用公式。单频正弦信号,= (即或)。(1) PM信号的带宽:(2) FM信号的带宽:例3.4 单频调频波的振幅为10V,瞬时频率为,。求:(1)信号表达式与;(2)若频率提高到,求。 解:(1) 基带信号带宽:。 (2)若 (不变) (变为一半) (变化不大)例3.5 给定调相信号,。 求:(1) 信号带宽;(2)若调制信号的频率提高到,求带宽。解:基带信号带宽。(1),于是,(2),于是,2 *正弦信号角度调制的分析调制信号, 复包络:被称为第一类阶贝塞尔函数。所以角调制信号的频谱:时域表达式:(1) :窄带角调制;变大时为宽带角调制;(2) 图中的是以C
6、arson公式估算的结果,准确地反映了信号的带宽, 对应的功率包括约98%的功率;(3) 载波的强度由决定,选择合适的,可使载波功率减小或为零。(4) 为单一频率,由它产生的FM或PM信号包含无穷多个边频分量,产生了新的频率分量,该调制为非线性调制。3.2.3调角信号的产生1 直接调频法用调制信号直接改变载波振荡器频率的方法。原理框图:2 *间接调频法(阿姆斯特朗法)原理图: 3.2.4调角信号的接收FM的非相干接收机框图:信号微分后得到包络检波器提取出的包络,再经隔直与LPF得,(K为常数)该方法不必产生严格同步的本地参考载波,因此是非相干方法。在FM接收机后增加一个积分器,便可接收PM信号
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