第四章模拟通信系统
通信原理(樊昌信)PPT课件
sin 0t
c2 (t)
A点的信号为： f1(t) cos0t f2 (t) sin 0t
是两个互相正交的双边带信号，采用相干解调，所以：
c1(t) 2 cos0t
看上支路：
c2 (t) 2sin 0t
2 f1(t) cos2 0t 2 f2 (t) sin 0t cos0t
2 f1(t) cos2 0t 2 f2 (t) sin 0t cos0t f1(t)(1 cos 20t) f2 (t) sin 20t
出端同时得到 f1(t)及f2 (t)。试确定接收端的 c1(t)及c2 (t)。
f1 (t )
cos 0t
c1 (t )
LPF
f1 (t )
A
f2 (t)
LPF
f2 (t)
sin 0t
c2 (t)
f1 (t )
cos 0t
c1 (t )
LPF
f1 (t )
A
f2 (t)
LPF
f2 (t)
BSm Bm
单边带按所选取边带的不同，可分为上边带调制和 下边带调制，单边带数学模型可为：
m(t) 乘法器 单边带滤波器h(t)
Sm (t)
cos ct
下边带时域表达式为：
Sm
(t)
1 2
m(t)
cos ct
1 2
mˆ (t)
sin
ct
上边带的时域表达式为：
Sm
(t)
1 2
m(t)
cos ct
1 2
t
m(t)mˆ (t)dt 0
mˆ (t) 和 m(t) 的希尔伯特变换是正交的。
对于幅度调制，由于它的频谱完全是基带信号频谱 结构在频域内的简单搬移，这种搬移是线性的，并不改 变信号的频谱结构，所以，幅度调制也称为线性调制。
通信原理第四章
• 2、调幅（AM）信号 如果输入的基带信号带有直流分量，h(t) 是理想理想低通滤波器，得到的输出信 号是有载波分量的双边带信号，表示为：
m(t) m0 m(t)
如果满足m0＞∣m,(t) ∣max 调幅（AM）信号
其时域与频域的表示为：
Sm (t) m(t) cosc
m0 m(t)cosc
c f
3 108 20 103
1.5 104 (m)
式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度 （光速）（m/s）；f为音频（Hz）。
• 可见，要将音频信号直接用天线发射出 去，其天线几何尺寸即便按波长的百分 之一取也要150米高（不包括天线底座或 塔座）。因此，要想把音频信号通过可 接受的天线尺寸发射出去，就需要想办 法提高欲发射信号的频率（频率越高波 长越短）
Sm
()
1 2
M
(
c
)
M
(
c
)H
()
• 确定H（ω）
•从接收端入手
•VSB信号的解调和SSB信号一样不能用包络 检波，而要采用相干解调法
•通过解调的公式推导说明残留边带滤波器 的传输函数在载频附近必须具有互补对称 特性
• Sm(t)
LPF
m(t)
•
S (t ) =cosωct
－c 0
c
(f) 已 调 信 号 频 谱
调幅AM示意图
• 3、单边带（SSB）信号
从上述的双边带调制（AM和DSB）中可知，上 下两个边带是完全对称的，即两个边带所包含 的信息完全一样。那么在传输时，实际上只传 输一个边带就可以了，而双边带传输显然浪费 了一个边带所占用的频段，降低了频带利用率。 对于通信而言，频率或频带是非常宝贵的资源。 因此，为了克服双边带调制这个缺点，人们又 提出了单边带调制的概念。
通信原理历届试题
第四章模拟通信系统1. 设有一双边带信号X c(t) = x(t)cos「t。
为了恢复x(t),用信号COSj c t •如去与X c(t)相乘。
为了使恢复出的信号是其最大可能的90%,相位二的最大允许值为。
A 二< 25.8°2. 用相干解调来接收双边带信号A cos • • x t cos • •吐。
已知f x =2KHz，输入噪声的单边功率谱密度n°= 2 10」W/Hz。
若保证输出信噪功率比为20db，要求A值为。
A 0.1265V3. 实际的调制器常常除了平均功率受限以外，还有峰值功率受限。
假设DSBAM调制的调制信号X(t)二0.8 cos 200二t ,载频信号C(t)二10 cos 2二口(仁100 Hz)，调幅度为0.8。
求：(1)DSB和AM已调信号的峰值功率。
A 32 ,162(2)DSB和AM已调信号的峰值功率和两个边带信号功率和之比值。
A 0・5,0・14. 出三级产生上边带信号的频谱搬移过程(标明频率) ，其中f c1 =50KHz ,f c2 =5MHz , f c3 =100 MHz , 调制信号为话音，其频谱为300 ――3000Hz。
、产生上边带信号的方框图如图P4.4所示。
A 5.若频率为10KHz ,振幅为1V的正弦调制信号，以频率为100MHz的载频进行频率调制，已调信号的最大频偏为1MHz。
（1）此调频波的近似带宽A 2.02MHz（2）若调制信号的振幅加倍，此时调频波带宽A 4.02MHz（3）若调制信号的频率也加倍，此时调频波带宽A 4.04MHZ6. 在50门的负载电阻上，有一角调制信号，其表示式为8 3x c（t）二10 cos[ 10 二t 3sin 2二-10 t] （V）（1）平均功率为A 1W（2）最大频偏A 3KHz（3）传输带宽A 8KHz（4）最大相位偏移A 3弧度（5）能否判定是调频波还是调相波A不能7. 假设音频信号x（t）经调制后在高频信道传输。
通信原理-第六版-课后答案
思考题第一章1-2 数字通信有那些特点答：第一，数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时，数字信号可以再生而消除噪声的积累；第二，传输差错可以控制，从而改善了传输质量；第三，便于使用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理；第四，数字信息易于做高保密性的加密处理；第五，数字通信可以综合传递各种消息，使通信系统功能增强。
1-3 按消息的物理特征，通信系统如何分类？答：根据消息的特征不同，通信系统可以分为：第一：电报通信系统；第二：电话通信系统；第三：数据通信系统；第四：图像通信系统。
1-4 按调制方式，通信系统如何分类？答：按调制方式，通信系统可以分为：基带传输和频带传输。
1-5 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：按传输信号的特征，通信系统可以分为：模拟通信系统和数字通信系统。
1-6 按传送信号的复用方式，通信系统如何分类？答：按传送信号的复用方式，通信系统可以分为：频分复用，时分复用和码分复用。
1-7 通信方式是如何确定的？答：通信方式是根据消息的传送方向与时间关系确定的。
1-8 通信系统的主要性能指标是什么？答：通信系统的主要性能指标是：传输速率和差错率。
1-9 什么是误码率？什么是误信率？它们之间的关系如何？答：所谓误码率，是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例，或者更确切起的说，误码率即是码元在传输系统中被传错的概率。
所谓误信率，又称误比特率，是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例，或者更确切地说，它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。
二者之间的关系：它们都是表示差错率的。
1-10什么是码元速率？什么是信息速率? 它们之间的关系如何？答：码元速率是指每秒钟传送码元的数目，单位为“波特“，常用符号“B”表示。
信息速率是指每秒钟传递的信息量，单位是比特/秒。
二者之间的关系：在二进制下，二者在数值上相等，只是单位不同；在N进制下，设信息速率为Rb(bit/s),码元速率为Rbn(B),则有：Rb=Rbn*log2N(bit/s)1-12 什么是信源符号的信息量？什么是离散信源的信息熵？答：信源符号的信息量是它出现的概率P(x)的函数。
现代通信原理模拟调制系统
现代通信原理
第四章 模拟调制系统
-1-
本章知识点
4.1 引言 调制的概念 调制的分类 调制的作用 4.2 幅度调制(线性调制） 幅度调制基本原理 线性调制系统性能分析 4.3 角度调制（非线性调制） 基本概念 调频信号表达式 调相信号表达式 单音调制 调频信号的产生与解调方法 4.5 频分复用FDM 4.6 复合调制与多级调制
用滤波发产生SSB信号
m(t) hSSB（t） sSSB(t)
cos(ct)
HSSB（）
滤波法
sssb t mt cosct hssb t
1 S SSB ( ) [ M ( c ) M ( c )]H SSB ( ) 2
-25-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
-2-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
现代通信原理 Principle of Modern Communications
4.1 引言
调制的基本概念 m(t) 调制信号
调制器 sm(t) 已调信号
c(t) 载波信号 调制：按 调制（基带）信号的变化规律去改变高频 载波某一（些）参数，把基带信号搬移到给定信道 通带（处在较高频段）内的过程。
T 2
T 2
m(t )dt
PAM
载波功率Pc
2 m0 m'2 t 2 2
边带功率PS
-19-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
(整理)通信原理复习提纲-
10级通信原理内容提纲第一章 绪论1． 通信系统的组成和各部分的功能；2． 通信系统的两个主要性能要求、在模拟和数字通信系统中分别反映为哪个指标。
3． 信源信息量的有关计算● 单个符号的信息量：I=−log 2p(x) bit ● 平均每符号的信息量：211()()()()log()/M Miiii i i H x p x I x p x p x bit symbol ====-∑∑● 信源等概时平均每符号的信息量：H(x)=log 2M bit/symbol ● 整个消息的信息量：I=N·H(x)=I 1+I 2+···+I N bit 4． 比特率、符号率、频带利用率的概念，以及有关计算 ● R b =R s ×每符号所含比特数 bit/s ，对信源有R b =R s ·H(x) ● R b =R s ·log 2M bit/s ，M 个符号等概下5． 误符号率与误比特率的概念、二者关系，以及有关计算 * 说明：本课程中，“比特（bit ）”有两种含义，一是信息量单位，一是二进制的“位”，应根据具体情况判断是哪种含义。
本章内容基本，要求全面掌握。
第二章 随机信号分析本章内容注重概念、结论、参数的物理意义、必要的计算推导，特定函数的付利叶变换与反变换关系。
以下ξ(t )表示随机过程。
1． ξ(t )的概率密度函数与概率分布的关系，E[ξ(t )]、D[ξ(t )]、R(t 1,t 2)的定义及简单计算，广义平稳ξ(t )的定义及判定。
2． 平稳ξ(t )的功率谱密度与R(τ)的关系。
3． 正态分布统计特性特点，一维正态分布概率密度表达式及其参数的物理意义。
4． 白噪声及带限白噪声的功率谱密度和自相关函数的有关计算和结论。
5． 窄带随机过程的统计特性结论。
6． 平稳ξ(t )通过线性系统的统计特性结论。
本章内容，重点掌握基本概念如要点1、3、5、6，并进行相应的随机信号分析。
第四章通信系统教学设计
第四章通信系统教学设计导言通信系统是现代信息传输和交流的重要组成部分，在技术发展迅速的今天，掌握通信系统的基本原理和设计方法变得越来越重要。
本文主要介绍了通信系统教学设计的相关内容，包括教学目标、教学内容、教学方法以及教学评价等方面的设计。
一、教学目标通信系统教学的目标是帮助学生全面了解通信系统的基本原理和设计方法，掌握通信系统各个组成部分的工作原理以及其在实际应用中的作用。
具体目标如下：1. 掌握通信系统的基本概念和基本原理；2. 熟悉通信系统的各个组成部分及其工作原理；3. 了解不同类型通信系统的特点和应用场景；4. 能够设计简单的通信系统并进行实验验证。
二、教学内容通信系统教学的内容主要包括以下几个方面：1. 通信系统的基本概念和基本原理：介绍通信系统的定义、组成部分以及通信过程的基本原理，包括信号的传输与调制、解调、编码与解码等内容。
2. 通信系统的组成部分：详细介绍通信系统的各个组成部分，包括发送端、传输链路以及接收端等，对每个组成部分的工作原理进行深入分析和讲解。
3. 通信系统的应用：介绍通信系统在不同领域的应用场景，例如电信领域、无线通信领域以及互联网通信领域等，通过实例的方式让学生更加直观地了解通信系统的实际应用。
4. 通信系统的设计与实践：通过具体案例进行通信系统的设计与实践，让学生动手实践，加深对通信系统设计过程的理解和掌握，同时培养学生的动手能力和解决问题的能力。
三、教学方法通信系统教学应采取多种教学方法相结合的方式，既注重理论教学，又注重实践教学。
具体方法如下：1. 授课式教学：通过讲解、演示等方式，系统地介绍通信系统的基本原理和相关概念，引导学生理解和掌握知识。
2. 实验教学：设置通信系统实验课程，让学生亲自动手实践，通过实验学习通信系统的工作原理和设计方法，培养学生的实践能力和解决问题的能力。
3. 讨论式教学：组织学生进行小组讨论和案例分析，引导学生思考和解决实际问题，培养学生的独立思考和合作能力。
第4章模拟调制系统
A0
A0 f (t )max
0
t
A0 f (t )max
过调制示意图
单音调制(单频调制)的调制信号为:
s AM (t ) ( A0 Am cos m t )cos 0 t A0 (1
AM 调幅指数
f (t ) Am cos m t
Am A0
A0
m
0
S
m
AM ( )
1/2 0
A0
带宽： BAM 2m
0
0
2 m
已调信号的带宽是基带信号带宽的两倍。 注意：带宽是指频谱的正频率部分。
AM信号的频谱
由于已调信号的频谱只是把基带信号的频谱搬移到±ω0 处， 而没有产生新的频谱成分，因此AM属于线性调制。
三、 调幅信号的功率分配
f (t )
f ( t ) cos 0 t
×
cos 0 t
/ 2 / 2
sin 0 t
希尔伯特变换：
t j 0 F ( ) F H ( ), H ( ) j 0
s SSB ( t )
(t ) f
× f ( t ) sin c t
3.按调制实现的功能不同来划分：
①幅度调制：载波信号的幅度随调制信号线性变化的调制。 ②频率调制：载波信号的频率随调制信号线性变化的调制。
③相位调制：载波信号的相位随调制信号线性变化的与输入调制信号的频谱之间是线性搬移
②非线性调制：已调信号频谱与输入调制信号的频谱之间是非线性搬移 注意：线性并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性 关系，实际上任何一种调制过程都是非线性变换过程
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第四章模拟通信系统
14
随机调制信号
模拟调制信号m(t)是随机过程M(t)的样本函数，调幅信 号s(t)是随机过程S(t)的样本函数，它们在时间域以自相 关函数，在频率域以功率谱密度来描述
设M(t)是均值为零，自相关函数为RM(t)的广义平稳随机 过程,则DSB-SC AM信号s(t)的均值也为零，即：
-fc -fc+F0 0 -fc+F0 fc
DSB-SC AM的功率谱
下边带的功率谱
第四章模拟通信系统
f
19
DSB-SC AM信号的相干解调
这里假设加性噪声为零则接受信号r(t)与s(t)相同即:
r ( t) s ( t) A C m ( t) c2 o fC t sC ) (
要进行解调首先应当从接受信号中恢复出载波信号,然后将载波与r(t)相乘, 在经过带宽为W的理想低通滤波器即可恢复出m(t).其数学描述如下:
一种方法是：通过正弦型载波调制 降低通型的模拟基带信号变换为频 带信号，其频带中心频率在fc附近。 （ fc 》W）
载波信号
c(t)=AcCos(2πfct+ Φc)
第四章模拟通信系统
3
调制的种类
按照m（t）的变换规律去控制载波的幅 度或是载波的频率或相位，分别称为
幅度调制（AM） 角度调制
DSB-SC AM信号的平均功率则是两者的乘积
第四章模拟通信系统
17
第四章模拟通信系统
18
m(t)及DSB-SC AM的功率谱密度图
PM( f ) 1
PS上( f )
-F0
0
F0
m(t)的功率谱
PS( f )
A
2 C
4
f
-fc-F0 -fc
0
fc fc+F0 f
上边带的功率谱
PS下( f )
-fc-F0 -fc -fc+F0 0 -fc+F0 fc fc+F0 f
第四章 模拟通信系统
模拟调制技术
第四章模拟通信系统
1
4.1 引言
模拟信号定义: 在时间上和幅度上是连续的. 通常,模拟信号是随机过程M(t)的一个样本
m(t) 基带信号:f=0(直流)附近的低通型信号
第四章模拟通信系统
2
4.1 引言
若要在频带信道中传输信号，则要 将信号变换到信道对应的频带。
此调幅信号的数学表达式为
s(t)=m(t)*c(t)=m(t)Accos(ωct+φc)
第四章模拟通信系统
9
4.2.1 双边带抑止载波调幅
基带调制信号
m(t )
sm (t) A m (t)c o s c t 0
h (t )
s(t)A cosct0
SmfA 2[M (ffc)M (ffc)]
在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化 幅度调制信号
频率调制（FM） 相位调制（PM）
第四章模拟通信系统
4
正弦型载波调制的作用
频谱搬移：在通信系统中将基带信号的低通频谱搬移 到载波频率上，使得所发送的频带信号的频谱匹配与 频带信道的带通特。
复用：通过调制技术还可以在一个信道内同时传送多 个信源的消息。由于携带每个消息的已调信号带宽比 频带的信道的总带宽窄得多，通过调制技术将个消息 的频谱搬移到互不重叠的频带上，可以在一个信道内 同时传送多路信号，简称为复用。
E[S(tA )c]E[M(t2)f]ctcos
其自相关函数
R s(t,t) A c 2R M ()[2 cfco c s2 ofc (s 2 t)] 2
第四章模拟通信系统
15
随机调制信号
从上式中可以看出 Rs (t,t ) 是以t为自变量的中
期性自相关函数,其周期 T p 1 2 fc
第四章模拟通信系统
7
4.2 幅度调制
定义：正弦载波的幅度是随模拟基带信号m（t） 的变化规律成正比地变化。
分类： 双边带抑制载波调幅（DSB-SC） 具有离散大载波的双边带调幅（DSB） 单边带调幅（SSB-SC） 残留边带调幅（VSB）
第四章模拟通信系统
8
4.2.1 双边带抑制载波调幅
产生：利用均值为零的模拟基带信号m（t）与 正弦载波c（t）直接相乘得到
因此S(t)是一个循环平稳过程,它的平均自相关函数
Rs(
)
1 TP
TP / 2 TP / 2
Rs
பைடு நூலகம்(t,
t
)dt
Ac2 RM ( ) cos 2 fc
2
第四章模拟通信系统
16
随机调制信号
DSB-SC AM 信号的平均功率是 R s ( 0 ) ,即
Rs (0)
AC2 2
RM (0)
式中Ac2/2是载波分量的平均功率,RM(0)是模拟基带信号 的平均功率
r(t)co 2 fC ts ) ( A C m (t)co 2fC ts( C )co 2fC ts( C )
设调制信号m(t)的傅式频谱为M(f),载波信号c(t) 的频谱为C(f),则
S(f)M(f)*C(f)M(f)*A[c(ffc)(ffc)]
2 A[cM(ffc)M(ffc)]
2
第四章模拟通信系统
12
确定信号的频谱特性
|M(f) |
-fc
0
fc
|S(f)|
|C(f)|
-fc-W -fc+W 0
fc-W fc+W
-w 0 w
注意！ 经调制后信道带宽变为2W
第四章模拟通信系统
13
几点说明
|f|>fc的频率分量为上边带，|f|<fc为下边带 上下边带均对应M(f)的所有频率分量，说明上
下边带携带了相同的消息。称此调幅信号为双 边带调幅信号 该调幅信号的一个重要特征是不包含离散的直 流载频分量，这是由于模拟基带信号的频谱成 分中不含离散的直流分量。
通过采用不同的调制方式兼顾通信的有效性和可靠性。
第四章模拟通信系统
5
正弦型载波调制的作用
原始信号
调制器
调制：发送端把基带信号频谱 搬移到给定信道通带内的过程
原始信号
解调器
解调：在接收端把已搬到给定信道 通带内的频谱还原为基带信号的过程
第四章模拟通信系统
6
本章的内容
本章着重讨论幅度调制及角度调制信号 的表示式，频谱分析，解调原理及其在 信道加性白高斯噪声干扰下的解调性能； 多路信号的频分复用；简述超外差接受 的工作原理介绍通信系统中接受机的噪 声系数及等效噪声温度两个重要参数。
频谱搬移是线性的 在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱结构 在频域内的简单搬移
线性调制
第四章模拟通信系统
10
调幅信号的相位翻转
当m(t)过横轴零点时将使已调信号发生 相位翻转
sm (t) A m (t)c o s c t 0
基带信号m(t)
DSB-SC AM信号波形
第四章模拟通信系统
11
确定信号的频谱特性