第3章 模拟调制系统(2).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,*,3.2,单边带调制（,SSB,）,抑制载波的双边带调幅尽管节省了载波功率,但与常规双边带调幅一样，上下两个边带是完全对称的，所携带的信息完全相同，而用一个边带就可以传输全部信息,这样就产生了单边带调制,(,Single side band,),。,SSB,不仅节省了载波功率，而且还节省了一半传输频带。,f(,),-,m,m,0,S,DSB,(,),-,c,c,0,USB,USB,LSB,LSB,S,SSB,(,),-,c,c,0,USB,USB,S,SSB,(,),-,c,c,0,LSB,LSB,3.2.1单边带（,SSB,）的频谱,DSB,信号,基带信号,单边带信号（,USB,）,单边带信号（,LSB,）,1,滤波法,当,需要保留上边带时,cos,c,t,H,SSB,(,),f(t,),S,SSB,(t,),S,DSB,(t,),当需要保留下边带时,3.2.2,单边带信号的产生,滤波法的特点,：优点：简单,缺点：对滤波器要求严格，实际中难 以实现。不得不采用多次频谱搬移,S,SSB,(,)=S,DSB,(,),H,SSB,(,),根据符号函数,sgn,的特性，,+1,0,sgn,（,）,=,0,=0,-1,0,理想低通滤波器,单边带（,SSB,）信号及频谱,下边带,SSB,信号频域表达式,:信号 的希尔伯特变换，希尔伯特变换用符号,H,来表示,希尔伯特变换,卷积,输出,SSB,信号的时域表示式,输出,SSB,信号的频域表示式,其中“”表示取下边带,“,”表示取上边带。,2,相移法,产生单边带信号,相移法的特点：,优点,：克服滤波法存在的问题,缺点：宽带相移网络制作困难,3.2.3 SSB,信号的解调,通过低通滤波器,LPF,，抑制高频分量，得：,相干解调,cos,(,c,t+),本地载波,LPF,s(t),u,d,(t),v,p,(t),3.3,残留边带,(VSB),调制,如果基带信号的频谱很宽，并且低频分量的振幅又很大，比如电视图像基带信号频谱带宽达,6MHz,，且低频分量振幅很大，上下边带连在一起，在这种情况下，不论是滤波法还是相移法,SSB,调制均不易实现，这时一般采用残留边带调制。,残留边带调制是介于双边带调制与单边带调制之间的一种折中方案。通常用滤波法产生，用同步检波器解调。,残留边带信号的频谱为：,LPF,为了保证相干解调的输出无失真地重现调制信号,:,通常把满足上式的残留边带滤波器特性称为具有互补对称特性。在载波处具有互补对称特性，接收端才能不失真的恢复原基带信号,。,满足上式的残留边带滤波器的可能形式有两种：,每种滚降特性曲线并不是唯一的。,低通滤波器,带通（或高通）滤波器,3.4,各种幅度调制系统的定性比较,1,、,时域：调制信号的幅度随基带信号的变化而变化。,2,、频域：调制信号的频谱是基带信号频谱在频域内的简单搬移，频谱结构没有发生变化。幅度调制又称为线性调制。,3,、产生的共同模型：,共同特性,C(t),带通滤波器,H,（,）,f(t),4,、解调的共同模型：同步检波器,C(t),低通滤波器,H,（,）,3.4,各种幅度调制系统的定性比较,各种线性调制方式的性能特点比较,1,调幅：,优点：设备简单,缺点：功率利用率及调制效率低；带宽是基带信号最高频率的两倍；抗干扰性能差，,尤其是抗选择性衰落性能差。,适用：无线电广播系统、军用通信中应用广泛。,2 DSB,：,优点：节省发射功率，降低成本（与,AM,相比）；,缺点：同步系统复杂；,适用：点对点通信、立体声广播（,L-R,信号,DSB,调制），军用通信中应用不多。,3.4,各种幅度调制系统的定性比较,3 SSB,：,优点：节省发射功率；节约频带，便于实现多路通信；抗干扰能力强，解调增益有,3dB,的信噪比的改善；抗选择性衰落性能好；,缺点：同步系统复杂；,适用：军用短波通信中应用最多。,4 VSB,：,优点：带宽比,DSB,系统窄；滤波器截止特性比,SSB,系统要求低，比较容易实现。,缺点：同步系统复杂；,适用：电视图像传输，军事通信中应用不多。,3.5,线性调制系统的抗噪声性能,BPF,解调器,高斯白噪声,窄带高斯白噪声,在相同输入功率条件下，信噪比增益越高，则调制器的抗噪声性能越好。,线性调制相干解调的抗噪声性能,BPF,LPF,解调器,C(t),分析模型,3.5.1,双边带（,DSB,）系统,解调器输入信号：,解调器输入信号功率：,解调器输入噪声功率：,解调器输入信噪比：,若同步解调器中相干载波为,则解调器输出信号：,解调器输出信号功率：,解调器输出噪声,解调器输出噪声功率：,解调器输出信噪比：,DSB,调制信噪比增益,G,：,解调器输出噪声：,解调器输出信号和输出信号平均功率为：,3.5.2,单边带（,SSB,）,系统,解调器输入噪声功率：,解调器输出噪声功率：,输入信噪比为：,输出信噪比为：,SSB,信号同步解调时,的制度增益：,根据上面分析得,G,DSB,=2G,SSB,，这能否说明双边带系统的抗噪声性能比单边带系统的好呢？回答是否定的。因为在解调器输入端：,DSB,信号的输入信号功率是,SSB,信号输入功率的,2,倍（因为,SSB,信号中的希尔波特分量被解调滤波器滤除了）。如果解调器的输入噪声功率谱密度相等，输入信号功率相等，则输出信噪比相等。,3.5.3,调幅（,AM,）系统,输入信噪比：,解调器输入信号：,解调器输入噪声：,解调器输入信号功率：,解调器输入噪声功率：,AM,系统通常采用包络检波,BPF,包络检波器,（,1,）大信噪比,，,即,AM,系统通常采用包络检波,输出信号功率,输出噪声功率,输出信噪比,调制制度增益,（,2,小信噪比,，,即,结论：,输出没有单独的信号项，实际上就是一个随机噪声。,“,门限效应,”，就是当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的现象。特定的输入信噪比值称为“门限效应”。,例,1,：设某信道具有均匀的双边功率谱密度 在该信道中传输抑制载波的双边带信号，并设调制信号,f(t,),的频带限制在,5KHz,，,而载波为,100KHz,，,已调信号的功率为,10KW,。,若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过带宽为,10KHz,的一理想带通滤波器滤波，试问：,（,1,）该理想带通滤波器中心频率为多大？,（,2,）,解调器输入端的信噪功率比为多大？,（,3,）解调器输出端的信噪功率比为多大？,（,4,）求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示出来。,解：,解调器输入信噪比,解调器输出信噪比,SNR,DSB,调制制度增益,G,