第四章-模拟调制技术课件.ppt

1、第四章 模拟调制技术 调制调制：从广义上讲，调制是一个频谱变化过程。具体说是 将基带信号的频谱搬移到指定频段的过程。解调则是其相反的过程。调制的实现：调制的实现：将调制信号加载于载波信号的某一参数上。调制的目的：调制的目的：(1)信道传输频率特性的需要；(2)实现信道复用频分复用；(3)改善系统的抗噪声性能或提高系统的频带利用率。模拟调制：模拟调制：调制信号si(t)为模拟输入量时，就称作模拟调制;载波信号sc(t)如果是连续变化的正弦信号，称作连续 波载波调制;经过调制的信号so(t)称作已调信号。载 波信号sc(t)如果是周期脉冲信号，称作脉冲调制。从时域角度看，调制过程是用调制信号控制载

2、波信号的某一个参量变化，从而把调制信号通过载波发送出去。正弦波载波信号的一般表达式 连续波载波调制连续波载波调制 根据调制信号控制载波参数的 不同，可分为：线性调制线性调制幅度调制：AM 常规调幅，SSB 单边带调制，DSB 双边带调制，VSB 残留边带调制 非线性调制非线性调制:频率调制 FM 相位调制 PM)cos()(tAtsc一、振幅调制（AM）1、AM信号 其中：2、调制 调制信号已调信号 ttstscAMcos)()()()(0tmmtsS(t)SAM(t)cosctmax0)(tmm3、解调非相干解调 相干解调 解调中信号波形的变化4、已调信号的带宽5、调幅度 mAM 1 ()(

3、)cosAMcsts ttbmAMBfB22ma x0()mtmmAM=SAM(t)So(t)S(t)LPFcosctBPFLEDLPF)(tsAM)(ts6、调幅信号的频谱表达式调制中频谱的变化 基带信号频带信号ttmmttscccos)(cos)(0)()()()(210ccccmMMmccmcmc10m)(S)(AMS210m 二、双边带调制（DSB）1、双边带信号时间表达式2、解调 双边带信号只能用相干解调，其波形变化如下：3、与常规调幅比较，调制信号中不包含直流分量，因而已调信号频谱中不包含离散谱线，已调信号中没有载波分量。4、已调信号带宽同样是基带信号带宽的两倍。ttmtscDSB

4、cos)()(bmDSBBfB22三、单边带调制（SSB）1、双边带信号频谱分为上边带（USB）和下边带（LSB），下面以滤波法说明单边带信号的形成：上边带 下边带HPFcc)(上SSBS00上边带上边带下边带下边带cc)(DSBS0LPF0)(下SSBS02、单边带信号的频谱和时域表达式：式中，取+为下边带，取-为上边带。3、单边带信号的产生（1）滤波法)()()()(21cgnccgncSMSM)()(21)(ccSSBMMS()cos()sinccm ttm tttc1cos滤波tc2cos滤波)(tSSSB)(tm（2）相移法4、解调单边带信号的解调只能采用相干解调的方法，即在接收端乘

5、上一个与载波信号同频同相的本地正弦波信号5、单边带信号带宽 22)(tmtccos)(tSSSBsinctbmSSBBfB四、残留边带调制（VSB）1、残留边带滤波器及残留边带信号的产生（滤波法）残留边带信号滤波器应满足条件：ccVSBS00)(M)(cH)(cH0CHHcc)()(DSBVSBSSBBBB2、残留边带信号的带宽3、残留边带信号的解调VSB信号的解调过程可以采用相干解调，也可以在VSB信号中插入强载波，而采用包络检波法解调，以简化接收机电路。五、非线性调制1、概念载波信号 瞬时相位 瞬时相位偏移 瞬时频率 瞬时角频偏)(cos)(ttAtsCC)()(tttC)(tdttddt

6、tdtC)()()()dtdt2、时间表达式调相信号表达式调频信号表达式两者的关系：两者可统一表示为若为调相信号 若为调频信号)()(cos)(tmKtAtsPCPM)(cos)(tFCFMdmKtAts)(cos)(ttAtsCC)()(tmKdttdF)()(tmKtP3、频率调制（1）调频指数（2）最大角频偏（3）窄带调频：带宽近似等于（4）宽带调频：定义当时带宽为（5）调频信号的频谱结构 设调制信号为单频信号()cosFMfmmKamm tat设1mfFMmKa当时1fm)(2)1(2mFMmfFMfffmB6fmbB2()cosmm tt设0)(ASFM04J3J2J1J0J01J2

7、J3J4J0-0.2600.3390.4860.3090.132nmcfntnmJ)cos()()sincos()(tmttsmfcFM已调信号的傅立叶级数表达式为：（6）调制直接调频（参数-变值法）间接调频 倍频法 m(t)sFM(t)调 频 器 调 相 器积 分 器 m(t)sFM(t)窄带调频N倍律放大器B P Fm(t)sWBFM(t)Si(t)So(t)倍频法实现宽带调频窄带调频(7)解调 窄带调频信号可采用相干解调和非相干解调（与AM信号类似）m(t)-Asinct积分器/2AcosctSNBFM(t)鉴频法解调（非相干解调）实际常用锁相环解调电路 微 分 器L E D SFM(t

8、)Km(t)（a）鉴频法解调 sEM(t)Km(t)（b）鉴频器等效模型 鉴频器 L P F 带通限幅电路环路滤波（LPf）压控振荡器VCO)(tsFM)(tso相位比较电路（8）预加重/去加重技术 调频系统鉴频电路的输出噪声功率谱密度与信号频率的平方成正比，因此高频端信号的输出信噪比将会有很大的损失，若想改善鉴频电路的这一非线性输出特性，可采用预加重/去加重技术。预加重调制器信道解调器去加重0220()nPfn fA预加重网络传递函数和去加重网络传递函数满足关系式 输出信噪比的改善程度 TRHfHf1（）=（）002()()()mmmmfnffnRfPf dfPfHfdf六、模拟系统中抗噪声

9、性能:制度增益调制方式 信号带宽 解调增益 DSB 2 SSB 1 AM 宽带 FM 窄带)1(2fmmfmf2mf2mf2)1(32ffmm)()(22202txAtxmfiiNSNSG00表4-1 各种模拟调制技术性能比较 调制方式 信号带宽 解调增益 设备复杂性 通信中应用情况 DSB 2 较复杂 模拟数据传输 SSB 1 较复杂 短波无线电通信 AM 同步解调和 包络解调 简 单 无线电广播 包络解调有门限效应 宽带 大信噪比时 介于SSB 话带数据，微波，FM 和AM之间 卫星通信、调频 小信噪比时有门限效应 广播等 窄带 mf2mf2)()(22202txAtx)1(2fmmfmf

10、2)1(32ffmm AM6 fmFM3 fmFMDSBSSB0102030405010203040506070dBNS00dBBnSbi0七、载波同步原理 1、插入导频法（外同步法）解调器原理图 cf导频)(SfBPF2)(tm)(tSDSBtccosfcNBPF2B P F)(tsDSBL P F)(tm残留边带信号插入导频法 1f1fmcff 0)(fHcf2frf2f 窄带1f 窄带2f低通12ffq次分频 窄带cf移相载波输出收信号abcdl2、直接法（又称自同步）平方变换法平方环法 2SNBPF2sftccos)(ts)(2ts鉴相器环路滤波器压控振荡器2cftccos)(ts同相正交环法：同步性能主要包括：相位误差：稳态相差、随机相差（相位抖动）同步跟踪时间及保持时间 压控振荡器环路滤波器2LPFLPF)(tso)(tsiabcde3、载波同步性能分析 相位误差 越高，随机相差就越小，则稳态相差大 单调谐回路 锁相环电路 稳态相差随机相差 02QK212rQ同步建立时间和保持时间 以单调谐回路为例或者 021ln1sQtk021lncQtk0.14sNQ0.318cNQ