线性模拟调制.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,*,*,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,*,*,线性模拟调制,线性调制,（幅度调制）,非线性调制,（角度调制）,AM,调幅,DSB,双边带调制,SSB,单边带调制,VSB,残留边带调制,FM,调频,PM,调相,常见模拟调制方式,线性调制的一般原理,调制信号,:,正弦载波,:,A,为载波幅度,;,c,为载波角频率,;,0,为载波初始相位（设,0,=0,）。,设,因为,所以,调幅,AM,的原理,假设调制信号,m(t),的平均值为,0,，将其叠加一个之流偏量,A,0,后与载波相乘，即形成调幅信号,已调信号时域表示式：,若,m(t),为确知信号，则频谱为,若,m(t),为随机信号，则已调信号的频域表示必须用功率谱描述。,调制器模型,波形图,由波形可以看出，当满足条件：,|,m,(,t,)|,A,0,时，其包络与调制信号波形相同，,因此用包络检波法很容易恢复出原始调制信号。否则，出现“过调幅”现象。这时用包络检波将发生失真。但是，可以采用其他的解调方法，如同步检波（想干解调）。,频谱图,由频谱可以看出，,AM,信号的频谱由三部分组成,:,载频分量 上边带 下边带,上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。,AM,信号带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信号带宽,f,H,的两倍,:,B,AM,=2f,H,功率：,当,m,(,t,),为确知信号时，,若,则,式中,载波功率，边带功率。,调制效率,由上述可见，,AM,信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，载波分量并不携带信息。有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例称为调制效率：,当,m,(,t,)=,A,m,cos,m,t,时，,代入上式，得到,当,|,m,(,t,)|,max,=,A,0,时（,100,调制），调制效率最高，这时,max,1/3,双边带调制,DSB,的原理,时域表示式：无直流分量,A,0,频谱：无载频分量,曲线：,调制效率：,100,优点：节省了载波功率,缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。,单边带调制,SSB,原理,双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱,M,(,),的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。,产生,SSB,信号的方法有两种：滤波法和相移法。,滤波法及,SSB,信号的频域表示,滤波法的原理方框图 用边带滤波器，滤除不要的边带,:,图中，,H,(,),为单边带滤波器的传输函数，,若 则可滤除下边带；,若 则可滤除上边带。,滤波后的信号频谱,保留上边带的频谱图,滤波法的缺点,1.,滤波器很难做到具有陡峭的截止特性,2.,当调制信号中含有直流及低频分量时滤波法就不适用了。,相移法和,SSB,信号的时域表示,SSB,信号的时域表示式,设单频调制信号为,载波为,则,DSB,信号的时域表示式为,若保留上边带，则有,若保留下边带，则有,两式仅正负号不同,将上两式合并：,式中，“”表示上边带信号，“,+”,表示下边带信号。,希尔伯特变换,：上式中,A,m,sin,m,t,可以看作是,A,m,cos,m,t,相移,/2,的结果。把这一相移过程称为希尔伯特变换，记为“,”,，则有,这样，上式可以改写为,把上式推广到一般情况，则得到,式中,移相法,SSB,调制器方框图,优点：不需要滤波器具有陡峭的截止特性。,缺点：宽带相移网络难用硬件实现。,SSB,信号的解调,SSB,信号的解调和,DSB,一样，不能采用简单的包络检波，因为,SSB,信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以仍需采用相干解调。,SSB,信号的性能,SSB,信号的实现比,AM,、,DSB,要复杂，但,SSB,调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而且它所占用的频带宽度比,AM,、,DSB,减少了一半。它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。,残留边带（,VSB,）调制,原理：残留边带调制是介于,SSB,与,DSB,之间的一种折中方式它既克服了,DSB,信号占用频带宽的缺点，又解决了,SSB,信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像,SSB,那样完全抑制,DSB,信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残留,小部分，如下图所示：,调制方法：用滤波法实现残留边带调制的原理框图与滤波法,SBB,调制器相同。,不过，这时图中滤波器的特性应按残留边带调制的要求来进行设计，而不再要求十分陡峭的截止特性，因而它比单边带滤波器容易制作。,对残留边带滤波器特性的要求,由滤波法可知，残留边带信号的频谱为,为了确定上式中残留边带滤波器传输特性,H,(,),应满足的条件，我们来分析一下接收端是如何从该信号中恢复原基带信号的。,VSB,信号解调器框图,式中,从而,将,代入上式,得,式中,M,(,+2,c,),及,M,(,-2,c,),是搬移到,+2,c,和,-2,c,处的频谱，它们可以由解调器中的低通滤波器滤除。于是，低通滤波器的输出频谱为,显然，为了保证相干解调的输出无失真地恢复调制信号,m,(,t,),，上式中的传递函数必须满足,式中，,H,调制信号的截止角频率。,上述条件的含义是：残留边带滤波器的特性,H,(,),在,c,处必须具有,互补对称,（奇对称）特性,相干解调时才能无失真地从残留边带信号中恢复所需的调制信号。,残留边带滤波器的两种形式：,残留上边带,右图,(a),残留下边带,右图,(b),线性调制的一般模型,滤波法模型,在前几节的讨论基础上，可以归纳出滤波法线性调制的一般模型如下：,按照此模型得到的输出信号时域表示式为：,按照此模型得到的输出信号频域表示式为：,式中，只要适当选择,H,(,),，便可以得到各种幅度调制信号。,移相法模型,将上式展开，则可得到另一种形式的时域表示式，即,式中,上式表明，,s,m,(,t,),可等效为两个互为正交调制分量的合成。,由此可以得到移相法线性调制的一般模型如下：,谢 谢！,