2022年八通信系统模拟调制系统.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二部分 通信系统,三、模拟调制系统,11/3/2025,1,模拟调制系统,1 模拟信道的数学模型,1.1 传输钟的信号失真与均衡,给定一个传输信号 ，如果接受到的信号 具有与传输信号相同的“形状”，即,则传输过程就是无失真的。,一个无失真系统的频率响应应该满足,即,如果传输信号是带限的，则上面的约束条件只需在 的有限频带内满足即可。,11/3/2025,2,模拟调制系统,对于无失真传输的严格要求，在实际中只能近似地满足，因此传输系统总会产生一定的信号失真。可以有三种类型的失真：幅度失真，延时（相位）失真和非线性失真。,例如，线性失真（幅度和延时失真）可以通过用均衡网络来校正：将一个均衡器 与失真传输信道 相级联，则总的传输函数为：,如果 ，则最后的输出就是无失真的。此时均衡器应满足：,11/3/2025,3,模拟调制系统,功率增益通常表示为分贝（dB），即,任何一个无源的传输介质都有功率损耗，而不会有增益，即 ；因此定义传输损耗或衰减为,对于传输线、同轴电缆等，输出功率随距离按指数规律递减。距离越长，衰减越大。即,或,大幅度衰减自然要放大，中继器的作用就在于此,。,11/3/2025,5,模拟调制系统,信号传输中的噪声通常有可加性，即噪声是从源和终点间各个不同点加到携带信息的信号中去的。,为了便于分析，所有的噪声被集中成一个噪声源，然后叠加到接收器输入端的接收信号上。,由于接收器通常是线性的，其合成输入的结果是输出信号加噪声。,设接收信号为 （传输 中存在失真和损耗），经过接收设备的相应处理后信号为 ，噪声为 ，则最终的输出为：,11/3/2025,6,模拟调制系统,为便于分析，我们认为 是一个各态历经平稳过程，加性噪声 满足下列两条假设：,1）噪声由一功率谱密度为 的零均值各态历经源产生；,2）噪声与信号在物理上是独立的，因此互不相关。,令 ，则输出的平均功率满足：,因此该系统的信噪比定义为：,信噪比的高低是评价一个系统好坏的一个重要标准。,11/3/2025,7,模拟调制系统,一个信号经过一个传输系统，在接收端所得到的输出易于原来的信号有很大差别。若设传输信号为 ，加性噪声为 ，接收到的信号为 ，一般地它们之间满足：,其中函数关系 是因为信道的不完善性从而造成的传输信号的失真。,有时这种关系还表示成 ，其中 通常称为乘性噪声，它是由信道的特性所决定的。,对于一个已知的通信系统，求得 或 的过程，通常称为信道估计。这样知道此信道的特性，才有可能根据其特点对传输信号进行补偿。,11/3/2025,8,模拟调制系统,2 模拟基带传输,所谓基带(baseband)信号，就是指其频谱幅度只在零附近为非零值，而其它频率处的频谱幅度值可以忽略。通常等待传输的信号都属于这类信号。,模拟基带传输就是在传输信号前不对它进行谱密度的移动而直接送入信道。,输入信号为 ，其频谱宽度为 ，在信道中没有畸变，则整个发送接收系统描述为：,无畸变信道,LPF,11/3/2025,9,模拟调制系统,两个放大器的作用是增大信号功率，信道中损耗为 ，低通滤波器的作用是让信号无失真通过，而抑制一定的噪声，其带宽为。,则可以得到最终的信噪比：,即信噪比与发射功率成正比，而与传输损耗成反比。,无畸变信道,LPF,11/3/2025,10,模拟调制系统,11.3 模拟调制系统,所谓带通信号，就是指其频谱只在 附近为非零值，而其它频率处的频谱可以忽略。,将一个基带信号转化成带通信号的过程，就称为调制。调制的目的是使得信号更适合在特定信道中传输。,设要传输基带信号 为功率信号，它既可以看作一个确定的信号，也可以看成是从信息源产生的一系列可能的信号集合中的一个样本函数。,为了分析方便，将信号 的幅度归一化，即 。设 的频谱为 ，带宽为 。,11/3/2025,11,模拟调制系统,1.线性调制（幅度调制）,1）常规双边带调幅（AM）,调制信号为 ，为调制指数。,在此调幅过程中，必须满足已调载波的包络与原信号的波形一样，即,载波频率要比 随时间变化快；,不会为负值，从而不会出现包络失真。,在解调,时可以利用包络检波器来恢复波形。,11/3/2025,12,模拟调制系统,该信号的频谱为,因此调幅信号所要求的传输带宽为 ，也就是说传送一个调幅信号需要的频带为调制信号基带的两倍。,传输信号（发射信号）的平均功率为：,当 时，第二项为零；,若 ，则有,11/3/2025,13,输入信号为 ，其频谱宽度为 ，在信道中没有畸变，则整个发送接收系统描述为：,由于接收器通常是线性的，其合成输入的结果是输出信号加噪声。,不适合于传送低频分量丰富的信号。,这种信号强度的减弱是用传输功率损耗来表示的。,若系统是无失真的，则输出平均功率与输入平均功率成比例。,若,对于传输线、同轴电缆等，输出功率随距离按指数规律递减。,如果传输信号是带限的，则上面的约束条件只需在 的有限频带内满足即可。,(FDM Frequency-division Multiplexing),将一个基带信号转化成带通信号的过程，就称为调制。,设要传输基带信号 为功率信号，它既可以看作一个确定的信号，也可以看成是从信息源产生的一系列可能的信号集合中的一个样本函数。,则传输过程就是无失真的。,两个放大器的作用是增大信号功率，信道中损耗为 ，低通滤波器的作用是让信号无失真通过，而抑制一定的噪声，其带宽为。,FDM原理（调制过程）：,为了抑制载波功率的浪费，可以令调制信号为,模拟调制系统,调幅AM传送有两个缺陷：,a.发送信号功率有50%是保留在载波上的，与要传送的信息无关；,b.不适合于传送低频分量丰富的信号。,2)抑制载波双边带调幅（DSB-SC）,为了抑制载波功率的浪费，可以令调制信号为,此时其频谱为,传输带宽仍为 。,11/3/2025,14,模拟调制系统,3)单（抑制）边带（SSB）调幅,若,，则调制信号为,其频谱为,上边带,下边带,11/3/2025,16,模拟调制系统,4)频分多路复用,(FDM Frequency-division Multiplexing),当两点之间需要实现几个通信信道时，可以将所有消息都传送到一个传输信道上，这就是复用技术。,FDM原理（调制过程）：,SSB,LPF,SSB,LPF,SSB,LPF,+,载波调制,11/3/2025,18,模拟调制系统,FDM原理（解调过程）：,BPF,BPF,BPF,载波解调,检波器,检波器,检波器,11/3/2025,19,