5.5 种模拟调制系统的比较

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西南大学通信原理第五章模拟调制系统1

西南大学通信原理第五章模拟调制系统1

电路与通信教研室 高渤
第一节 幅度调制(线性调制)的原理
一、调幅(AM) 1、AM调制器模型
m t
sm t
A0 cosct
2、时域表达式
sAM (t) [ A0 m(t)]cosct A0 cosct m(t) cosct
式中, m(t) —— 调制信号,均值为0;
A0 —— 常数,表示叠加的直流分量。
西南大学通信原理第五 章模拟调制系统1
2021/5/24
学习内容
第五章 模拟调制系统
1 幅度调制(线性调制)的原理 2 线性调制系统的抗噪声性能 3 非线性(角度调制)的原理 4 调频系统的抗噪声性能
5 各种模拟调制系统的比较
6 频分复用和调频立体声
通信原理【 第五章:模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
通信原理【 第五章:模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
学习内容
第五章 模拟调制系统
1 幅度调制(线性调制)的原理 2 线性调制系统的抗噪声性能 3 非线性(角度调制)的原理 4 调频系统的抗噪声性能
5 各种模拟调制系统的比较
6 频分复用和调频立体声
通信原理【 第五章:模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
Sm ()
A M (
2
c ) M
c )
可见,在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱在频
域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的,因此,幅度调制通
常又称为线性调制。
注意,这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之
间符合线性变换关系。事实上,任何调制过程都是一种非线性
的变换过程。
通信原理【 第五章:模拟 调制系统 】

第5章140324概要教学提纲

第5章140324概要教学提纲

1
s S( S t)B 2 A m co m tc so c t s 2 A m sim tn sic tn
3
第5章 模拟调制系统
5.1 幅度调制(线性调制)的原理
一般原理
设:正弦型载波为
c(t)A cos ct0 (以后假定0 = 0)
根据调制定义,幅度调制信号可表示成
sm (t)A m (t)cosct
m(t)— 基带调制信号。
4
第5章 模拟调制系统
sm (t)A m (t)cosct
若保留上边带,则有
sUSB(t)12Amcos(Cm)t1 2A m co sm co sct1 2A m sinm sinct
若保留下边带,则有
sLSB(t)12Amcos(Cm)t1 2A m co s m tco s ct1 2A m sin m tsin ct
16
第5章 模拟调制系统
1
设调制信号m(t)的频谱为M(),则已调信号的频谱为:
Sm()A 2M (c)M c)
由以上表示式可见,在波形上,已调信号的幅度随基带 信号的规律而正比地变化;在频谱结构上,它的频谱完 全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移 是线性的,因此,幅度调制又称为线性调制。
5
第5章 模拟调制系统
滤波法调制器模型
mt sDSB t H sSSB t
载波c t
SSB信号频域表达式
S S S B () S D S B ()H
13
第5章 模拟调制系统
滤波法的技术难点 ▪ 滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性 ▪ 例如,若经过滤波后的话音信号的最低频率为300Hz, 则上下边带之间的频率间隔为600Hz,即允许过渡带为 600Hz。在600Hz过渡带和不太高的载频情况下,滤波器 不难实现;但当载频较高时,采用一级调制直接滤波的 方法已不可能实现单边带调制。 ▪ 可以采用多级(一般采用两级)DSB调制及边带滤波的 方法,即先在较低的载频上进行DSB调制,目的是增大 过渡带的归一化值,以利于滤波器的制作。再在要求的 载频上进行第二次调制。 ▪ 当调制信号中含有直流及低频分量时滤波法就不适用了。

5第五章 模拟调制系统

5第五章 模拟调制系统
➢当m=1时,称为满调幅,此时|m(t)|max=A0。 ➢当m>1时,即[m(t)]min为负值,出现过调幅。此时不能用包络
检波器进行解调,为保证无失真解调,可采用同步解调。
3.2.1 调幅(AM)
河北联合大学
A0
SAM ()
1
2
c H c c H
A0
c H c c H
有图可知,AM信号的频谱SAM(ω)由载频分量和上、下两个边 带组成。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。因此AM信号是带有载波的双边带信号,它 的带宽是基带信号带宽fH的两倍,即
边带,另一部分称为下边带。这就是所谓的“双边带”。
c
c
A0
SAM ()
1
2
c H c c H
图3-4 DSB信号的波形和频谱
A0
c H c c H
河北联合大学
3.2.2 抑制载波双边带调制(DSB-SC)
sm (t)
×
m(t ) 低通
c
c
cos(ct )
A0
SAM ()
1
2
c H c c H
A0
图3-5 DSB信号解调方框图(相干解调)
sm(t)与s(t)相乘的频谱就
c H c c H
是SM(ω)*S(ω)。从这卷积
SAM () S()
可看出,只要低通滤波器
的截止频率ωL落在2ωc~ωH
2c
L Hc
2c 之间,则它的输出频谱即
图3-6 DSB信号解调的频谱关系
为M(ω), m(t)被恢复。
BAM 2 fH
3.2.1 调幅(AM)
河北联合大学
AM信号的总平均功率由不带信息的载波功率和携带信息的

通信原理第5章 模拟调制系统

通信原理第5章 模拟调制系统
经低通滤波器后,得到
sd ( t )
sd(t)就是解调输出,即
1 sI (t ) 2
1 sd ( t ) sI (t ) m ( t ) 2

包络检波

适用条件:AM信号,且要求|m(t)|max A0 , 包络检波器结构:
通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。例如,

性能分析
1 S AM (w ) A0 [ (w + wc ) + (w - wc )] + [ M (w + wc ) + M (w - wc )] 2
若m(t)为随机信号,则用功率谱描述。
m(t)
(3)调制器模型

A0

sm(t)
cos wct
5.1.1 调幅(AM)
• (4)信号的波形图
则可滤除上边带,保留下边带。
5.1.3 单边带调制(SSB)
(2)若单边带滤波器具有理想高通特 性,则可滤除下边带,保留上边带。
上边带
-f0
HH(f)特性
S(f) 下边带 0 (a) 滤波前信号频谱 S(f) f0
上边带
f
1, w wc H (w ) HUSB (w ) 0, w wc
设输入信号是
sAM (t ) [ A0 + m(t )]cos wct
f H 1/ RC fc
选择RC满足如下关系
式中fH - 调制信号的最高频率 在大信号检波时(一般大于0.5 V),二极管处于受控的开关状态,检波器 的输出为 sd (t ) A0 + m(t ) 隔去直流后即可得到原信号m(t)。
m2 ( t )
1

第5章模拟调制系统ppt课件

第5章模拟调制系统ppt课件

t
状完全一样,因此用包络检波 A 0 m ( t )
的方法就很容易从已调信号中
O
恢复出原始调制信号;
cos ct
t
O
如果调制信号
m(t) max
A0,
t
就会出现“过调幅”现象,这 s A M ( t )
时用包络检波将会发生失真,
O
需要采用其他的解调方法。
t
s(5t).1T li 幅m T1度TT调/2/2s(制t)d(t线性cos调2c制t )1原co理2s2ct
5.1 幅度调制(线性调制)原理
幅度调制 是 用 调制信号 去控制 高频载波 的 幅 度 ,使之 随 调制信号 作线性 变化的过程 。幅度调制 器 的一般模型 如图所示 :
m(t )
×
h(t )
sm (t )
c(t ) Acos(ct 0 )
图 5-0 幅度调制器的一般模型
图中,m(t) 是 基带信号,h(t) 是 滤波器 的 冲激响应 ;
A0 m(t )
O
cosc t
O
sAM (t )
H
载频
A0
O H
SAM ( )
载频
A0
1
t
c
2 O
下边带
c
t
上边带
O
t
BAM 2fH
图5-2 AM 信号的 波形 和 频谱
5.1 幅度调制(线性调制)原理
通过调制信号的波形可以
看出,如果
m(t) max
A0
,则AM
m (t)
O
பைடு நூலகம்
波的包络与调制信号 m(t)的形
S m ()1 2[M (c)M (c)]

通信原理第六版

通信原理第六版

通信原理第六版:《通信原理第六版》是2013年8月1日工业出版社出版的图书,作者是樊昌信、曹丽娜。

内容简介:《通信原理(第6版)》内容可以分为3部分。

一部分(第1章一第5章)阐述通信基础知识和模拟通信原理。

其中第2章(确知信号)是为了满足一些学校和专业的需要而增加的,对于许多本科通信工程专业的教学,完全可以跳过此章;第3章(随机信号)视需要情况可以作复习性讲述。

第二部分(第6章~第10章)主要论述数字通信、模拟信号的数字传输和数字信号的接收原理。

由于技术的不断发展和创新,数字调制和数字带通传输的内容非常丰富,将其放在一章内讲述会使篇幅过长,故分为两章(第7章和第8章)讲述,并且第8章的内容可以视需要,选用其中一部分学习,或者跳过不学,不会影响后面章节的理解。

第三部分(第11章~第14章)讨论数字通信中的编码和同步等技术,以及简要介绍诵倍网的概念。

作者简介:樊昌信,西安电子科技大学教授,博士生导师。

中国通信学会理事,中国电子学会学术工作委员会委员。

通信工程专家。

北京人。

著有《通信原理》、合著有《沃尔什函数及其在通信中的应用》。

曹丽娜,西安电子科技大学副教授。

图书目录:第1章绪论1.1 通信的基本概念1.2 通信系统的组成1.3 通信系统分类与通信方式1.4 信息及其度量1.5 通信系统主要性能指标1.6 小结思考题习题第2章确知信号2.1 通知信号的类型2.2 确知信号的频域性质2.3 确知信号的时域性质2.4 小结思考题习题第3章随机过程3.1 随机过程的基本概念3.2 平稳随机过程3.3 高斯随机过程3.4 平稳随机过程通过线性系统3.5 窄带随机过程3.6 正弦波加窄带高斯噪声3.7 高斯白噪声和带限白噪声3.8 小结思考题习题第4章信道4.1 无线信道4.2 有线信道4.3 信道的数学模型4.4 信道特性对信号传输的影响4.5 信道中的噪声4.6 信道容量4.7 小结思考题习题参考文献第5章模拟调制系统5.1 幅度调制(线性调制)的原理5.2 线性调制系统的抗噪声性能5.3 非线性调制(角度调制)原理5.4 调频系统的抗噪声性能5.5 名种模拟调制系统的比较5.6 频分复用和调频立体声5.7 小结思考题习题参考文献第6章数字基带传输系统6.1 数字基带信号及其频谱特性6.2 基带传输的常用码型6.3 数字基础信号传输与码间串扰6.4 无码间串拢的基带传输特性6.5 基带传输系统的抗噪声性能6.6 眼图6.7 部分响应和时域均衡6.8 小结思考题习题参考文献……第7章数字带通传输系统第8章新型数字带通调制技术第9章模拟信号的数字传输第10章数字信号的最佳接收第11章差错控制编码第12章正交编码与伪随机序列第13章同步原理第14章通信网附录A 巴塞伐尔定理附录B 误差函数值表附录C 贝塞尔函数值表附录D 式(7.5—18)和式(7.5—20)的推导附录E 带通模拟信号抽样定理的证明附录F A律的推导附录G 式(10.4—1)的计算附录H 式(10.5—7)的推导附录I 伽罗华域GF(2m)附录J 英文缩写名词对照表附录K 部分习题答案。

经济法课件第5章 模拟调制系统.ppt


Si
Sm2 (t)
1A
2
m(t)
2
(1
cos2ct)
1Am(t)2 1 A2 m2(t) 2Am(t)
2
2
1 A2 m2(t) 2
2Am( t )忽 略
N nB
i
0
定义:输入信噪比
i
Si Ni
A2m2(t ) 2n0B
解调器输出端
定义:信号功率 S0
∵输出信号与包络检波器输入信号的包络 E(有t )关 ∴分析 E(的t )形成
四种信号同时演示
重要参数:信道带宽 BW DSB2H
4)解调方法 只有相干解调
SSB 信号
1)信号表达式 2)频谱结构
分为上边带 SSB 和下边带 SSB 信号
S SS (B ) S D( SB )H ( )
重要参数:信号带宽 BSSBH
3)调制方法
四种信号同时演示
重要参数:信道带宽 BW SSBH
5.1.2 调制的目的 将调制信号变换成适合信道传输的已调信号 提高性能,特别是抗干扰能力,有效利用频带
5.1.3 调制的方法
幅度: AM、DSB、SSB、VSB 模拟
角度: FM、PM 数字
PE( f )
f
模拟调制 连续变化的模拟量: 单音正弦波
m (t )
sm (t )
调制器
离散的数字量:二进制数字脉冲 C (t )
VSB 频谱结构
Sm ()SVS ( B)
1 2M (c)M (c)H ()
讨论满足要求的 H()
分析思路:(1)发送端对信号进行调制的目的是为了使
接收端完整不失真地还原信号,因而H(的) 作
用需和接收机的功能综合考虑。

樊昌信,通信原理(第七版)通信原理-第5章-模拟调制系统-20191129_更新


当满足条件m (t)max A0时,AM信号的包络与调制信号成正比, 可以用包络检波法很容易恢复出原始的调制信号 m (t) max >A0将会出现过调幅现象而产生包络失真,不能用包络 检波器进行解调,为保证无失真解调,可以采用相干解调
频谱
AM信号的频谱包含: ➢载频分量 ➢上边带 ➢下边带
M()
问题:能否去掉不带信息的载波, 提高调制效率?
抑制载波双边带调制
AM信号的缺点 总结
AM信号功率:
PAM
A02 2
m2 (t) 2
Pc
Ps
载波功率 边带功率
调制效率(功率利用率):
m(t) max A0 m2 (t) A02 故AM 50% AM功率利用率低!
AM信号:普通调幅波
AM
Am A0
子)。由于这种搬移是线性的,因此,幅度调制通常又
称为线性调制。但应注意,这里的“线性”并不意味着
已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上,
任何调制过程都是一种非线性的变换过程。
适当选择滤波器的特性H(ω),便可以得到各种幅度调
制信号。例如,调幅、双边带、单边带及残留边带信号

频谱的变化:
已调信号与输入信号频谱之√间
适用条件:AM信号,且要求|m(t)|max A0 , 包络检波器结构:
通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。例如,
D AM信号 R
C A0 m t
性能分析 设输入信号是 sAM (t) [ A0 m(t)] cosct 选择RC满足如下关系 fH 1/ RC fc
式中fH - 调制信号的最高频率
4. 要求A0 + m(t) ≥ 0,否则,“过调幅”,使包 络失真。称|m(t)|max/A0为调幅指数

第五章模拟调制系统-非线性调制原理







可以得到NBFM的时域表达:
6
sNBFM (t ) A cos wct [ Ak f m(t )dt ]sin wct
经过傅立叶变换得到NBFM的时域表达频域表达:
sNBFM Ak f M ( w wc ) M ( w wc ) w A[ w wc w wc ] 2 w wc w wc
邯郸学院
§5.3.1 角度调制的基本概念
2、调相波的时域表达式
(t)

t 0
(t ) dt
w(t )
d (t ) dt
是角度调制的两个基本关系式,它说明了瞬时相位是 瞬时角速度对时间的积分,同样,瞬时角频率为瞬时 相位对时间的变化率。由于频率与相位之间存在着微 积分关系,因此不论是调频还是调相,结果使瞬时频 率和瞬时相位都发生变化。只是变化规律与调制信号 的关系不同。
邯郸学院
m(t) 0
调频波波形
t (a)
2 o
m(t ) Am cos wmt
sFM(t)
o – m o +
m
o
t
(b)
sFM A cos(wc t m f sin wmt )
(t) o o (t) o mf
m
w(t ) wc w K f Am wc
K f : 调频灵敏度
邯郸学院
§5.3.1 角度调制的基本概念
1、调频波的时域表达式 则调频信号的一般表达式为:
sFM (t ) Ac cos[ w( )d ] Ac cos [ wc t K f m( )d ]
下面研究调制信号为单一频率余弦波的特殊情况: uc A cos wc t 即: m(t ) Am cos wmt 则单一频率余弦调制的调频波电压表示为: sFM (t ) A cos(wc t m f sin wmt ) 其中,m f

通信原理第四章模拟调制系统

1、 双边带(DSB)信号 如果输入基带信号没有直流分量,且h(t)是理想带通滤波器,则 得到的输出信号便是无载波分量的双边带调制信号,或称双边 带抑制载波( DSB—SC)调制信号,简称DSB信号。
s(m t) m(t)cos wct Sm (w) 0.5[M (w wc ) M (w wc )]
由于 w wH时有M(w) 0,故只需 w wH时满足:
H(w wc) H(w wc) c
第四章 模拟调制系统 《通信原理》课件
第二节 幅度调制原理及抗噪声性能
一、幅度调制的原理
4、 残留边带(VSB)信号 H(w wc) H(w wc) c
将H(ω)进行±ωc的频移,分别
HVSB( )
- c
O
c
(a)
HVSB( - c)
得到H(ω-ωc)和H(ω+ωc),将两 者相加,其结果在|ω|<ωH范围
O
c
(b)
HVSB( + c)
内应为常数,为了满足这一要求,
- c
O
必须使H(ω-ωc)和H(ω+ωc) 在 ω=0处具有互补对称的对称特性。
(c) HVSB( - c)+ HVSB( + c)
三、调制的分类
按调制信号不同调制可分为模拟(连续)调制和数字调制 模拟调制中,调制信号的取值是连续的。 数字调制中,调制信号的取值为离散的。
按照载波不同可分为:正弦波调制、脉冲串调制
第四章 模拟调制系统 《通信原理》课件
第二节 幅度调制原理及抗噪声性能
一、幅度调制的原理
幅度调制:正弦载波的幅度随调制信号变化的过程。
调幅信号的时域表达式:
sm (t) Am(t) cos(wct 0 )
m(t) :基带调制信号。 s(t) Acos(wct 0 ) :正弦载波
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2fm
So S i N o DSB n0 f m
So S i N o SSB n0 f m
fm 略大于fm
复杂 复杂
近似SSB
So 3 2 Si mf N o FM 2 n0 f m
频率范围:中波段535~1605kHz; 短波段3.9~18 MHz 调制信号最高频率fH≤4.5 kHz 电台间频道间隔:≥ 9kHz
5
5.5 各种模拟调制系统的比较
(2)DSB调制 优点是功率利用率高,但带宽与AM相同, 接收要求同步解 调,设备较复杂。只用于点对点的专用通信, 运用不太广泛。 (3)SSB调制 优点是功率利用率和频带利用率都较高,抗干扰能力和抗选 择性衰落能力均优于AM, 而带宽只有AM的一半; 缺点是发送和接收设备都复杂。鉴于这些特点,SSB制式普 遍用在频带比较拥挤的场合,如短波波段的无线电广播和频分多 路复用系统中。
2( fmax f m )kHz=16.2kHz
m f 5 / 3.1=1.61
11
4
5.5 各种模拟调制系统的比较
3 特点与应用 (1)AM调制 优点是接收设备简单; 缺点是功率利用率低,抗干扰能力差,在传输中如果载 波受到信道的选择性衰落, 则在包检时会出现过调失真,信 号频带较宽,频带利用率不高。因此AM制式用于通信质量 要求不高的场合, 目前主要用在中波和短波的调幅广播中。
2 (m f 1) f m
中等
2
5.5 各种模拟调制系统的比较
1 抗噪声性能
70 60 50
So / dB No
40 30 20 10
FM =6 FM =3
DSB SSB AM
0
10
30 20 Si / dB n0 fm
40
等同条件 50 下比较
3
5.5 各种模拟调制系统的比较
2 频带利用率
8
5.5 各种模拟调制系统的比较
彩色电视 彩色电视有红、蓝、绿三原色组成。为接收端能分出三原 色,并与黑白电视兼容,因而彩色电视除传送三色线性组合得 到的亮度信号(黑白电视信号)外,还传送二路色差信号RY(红-亮度)和B-Y(兰-亮度)。我国采用PAL制。两路色差信号 用4.43MHz 彩色副载频进行正交抑制载波双边带传输。
7
5.5 各种模拟调制系统的比较
黑白电视 我国黑白电视信号频谱如图所示。
图像载频 上边带 伴音载频
理想中放特性 1 0.5
0.75 0.75
f (MHz )
1.25
0.75f (MHz)6.5 8.0图像:残留边带调制; 伴音:频率调制。 图像载频与伴音载频差6.5MHz,信号总带宽8 MHz。残留 边带信号在载频附近的互补性由接收端形成。
SSB的带宽最窄,其频带利用率最高; FM占用的带宽随调频指数mf的增大而增大,其频带利用 率最低。可以说,FM是以牺牲有效性来换取可靠性的。 因此, mf值的选择要从通信质量和带宽限制两方面考虑。 对于高质量通信(高保真音乐广播,电视伴音、双向式固定或 移动通信、卫星通信和蜂窝电话系统)采用WBFM, mf值选 大些。对于一般通信,要考虑接收微弱信号,带宽窄些,噪声 影响小,常选用mf 较小的调频方式。
图像载频 彩色副载频 伴音载频
f (MHz )
1.25
4.43361875
两路正交DSB-SC调 制传输R-Y、B-Y
9
彩色电视信号频谱
5.5 各种模拟调制系统的比较
(5)FM调制 幅度恒定不变, 这使它对非线性器件不甚敏感, 给FM带来 了抗快衰落能力。利用自动增益控制和带通限幅还可以消除快衰 落造成的幅度变化效应。这些特点使得窄带FM对微波中继系统 颇具吸引力。 宽带FM的抗干扰能力强, 可以实现带宽与信噪比的互换, 因而宽带FM广泛应用于长距离高质量的通信系统中,如空间和 卫星通信、调频立体声广播、 超短波电台等。 宽带FM的缺点是频带利用率低,存在门限效应,因此在接收 信号弱,干扰大的情况下宜采用窄带FM, 这就是小型通信机常 采用窄带调频的原因。
6
5.5 各种模拟调制系统的比较
(4)VSB调制 特色在于部分抑制了发送边带, 同时又利用平缓滚降滤波器 补偿了被抑制部分。VSB的性能与SSB相当。VSB解调原则上也需 同步解调, 但在某些VSB系统中,附加一个足够大的载波,就可 用包络检波法解调合成信号(VSB+C),这种(VSB+C)方式综合 了AM、 SSB和DSB三者的优点。所有这些特点,使VSB对商用电 视广播系统特别具有吸引力。
输出信噪比的比较是在等同条件下,相等 的输入信号的功率Si,加性白噪声都是均 值为0,双边带功率谱密度为n0/2,基带信 号的带宽均为fm 设备复 杂程度
简单 中等 主要应用
AM DSB SSB VSB FM
2fm
中短波无线电广播 应用较少 短波无线电广播、话音 频分复用、载波通信、 数据传输 电视广播、数据传输 超短波小功率电台(窄 带FM);调频立体声广 播等高质量通信(宽带 FM)
调频广播 频率范围:超短波段87~108 MHz 调制信号最高频率fH≤15kHz,△fmax=75kHz BFM=2(fH+fmax)= 180kHz 电台间频道间隔:≥200kHz
10
5.5 各种模拟调制系统的比较
模拟移动通信系统中的调制方法 典型的模拟制集群通信系统,采用半双工工作方式,信 道间隔是25kHz。话音调制主要采用频率调制方式,话音信号 频率范围为300-3400Hz,峰值频偏为5kHz。 已调信号带宽:B 调频指数:
第五章 模拟调制系统
5.0 基本概念
5.1 幅度调制的原理
5.2 线性调制系统的抗噪性能 5.3 非线性调制的原理 5.4 调频系统的抗噪性能 5.5 各种模拟系统的比较 5.6 频分复用(FDM)
1
5.5 各种模拟调制系统的比较
调制 方式
传输带宽
So / N o
So 1 S i N o AM 3 n0 f m
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