《通信原理》-模擬幅度調制.ppt

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第3章模擬幅度調制,調制：將基帶信號（調制信號）搬到頻率較高的載波頻率段上，形成已調制信號。s(t)=A(t)cos(ωct+φ(t)+θ0）幅度調制：基帶信號f(t)調制載波信號c(t)的幅度，形成已調制信號s(t)。幅度調制分為完全調幅AM，雙邊帶調幅DSB，單邊帶調幅SSB，殘留邊帶調幅VSB等。3.1完全調幅（AM）3.1.1完全調幅的定義完全調幅是指基帶信號疊加一個直流信號后，再與載波相乘而進行的調制過程。其表達式為,,3.1.2正常調幅、滿調幅和過調幅,正常調幅是用基帶信號結痂一個直流信號后再乘以載波。根據基帶次信號和疊加直流信號大小關系不同，又可分為正常調幅、滿調幅和過調幅。如下圖所示為幅度調制信號波形圖。調幅系數（或調制指數）的表達式為當β1時，為過調幅，此時不能從s(t)的包絡中恢復f(t)。通常，設置調幅系數β為0.3~0.6。如圖所示為過幅度調制信號波形。,3.1.3完全調幅信號的頻域特征,如圖所示為完全調幅信號的頻譜搬移。,設f(t)是基帶信號，由傅里葉變換可得到其頻域表達式。,直流分量A0的頻域表達式為,載波信號c(t)的頻域表達式為,由信號與系統(tǒng)知識可知,3.1.4完全調幅信號的解調,包絡解調是一種非相干解調，如圖所示為用保羅檢波器解調AM信號的模型。完全調幅信號還可以進行相干解調，具體內容見3.2節(jié)。,3.1.5完全調幅信號的帶寬和功率,由完全調幅信號的頻譜搬移圖可知，完全調幅信號的單邊帶寬是基帶信號f(t)的2倍。實信號功率是指信號在任意時刻的瞬時功率，即信號電平在1歐姆的電阻上的功率等于信號該是可取值的絕對平均值的平方。由此可知信號在1歐姆的電阻上的平均功率為,,,,載波功率、邊帶功率和調制效率,令，稱為載波功率。，稱為邊帶功率。AM信號的功率是由邊帶功率和載波功率兩部分組成的。定義完全調幅信號的調制頻率為有用功率和總功率之比，即,當調制信號是一個余弦信號時，則可得調制效率為,3.2抑制載波雙邊帶調幅（DSB）,3.2.1雙邊帶調幅的定義和波形如果在調制時不加入直流分量，直接用基帶信號與載波信號相乘，那么得到的已調制信號中將不包含載波能量，這就可以提升調制效率。這種不含載波分量的調幅信號稱為抑制載波雙邊帶調幅信號，簡稱雙邊帶信號。其示意圖如下圖所示。雙邊帶信號的表達式為雙邊帶信號的波形圖如下圖所示，由圖可知，s(t)的包絡不能直接反映信號f(t)波形。,3.2.2雙邊帶信號的頻率域分析,雙邊帶信號與完全調幅類似，但沒有載波處的沖激分量。注：上邊帶和下邊帶的概念。如右圖所示為雙邊帶信號頻譜圖。,3.2.3雙邊帶信號的解調和平均功率,雙邊帶信號解調的思路：進行頻譜搬移，將信號從載波點搬回零頻點。下圖為雙邊帶調幅信號想干解調模型圖。要求接收方本地載波與發(fā)送方載波頻率和相位同步。已調制信號s(t)的功率全是邊帶功率，沒有載波功率。,如右圖所示為雙邊帶想干解調的頻域示意圖。,3.3單邊帶調制(SSB),3.3.1單邊帶調制的定義將雙邊帶調制信號只保留上邊帶或下邊帶中的一對即為單邊帶調制。保留上邊帶的，稱為上邊帶調制(USB)；保留下邊帶的，稱為下邊帶調制(LSB)。如圖所示為單邊帶信號濾波實現的模型。,3.3.2單邊帶濾波器單邊帶濾波器通常有以下幾種：,上邊帶濾波器（高通濾波器）；下邊帶濾波器（低通濾波器）；單邊帶調制的頻譜示意圖如右圖所示。理想的濾波器截止特性和現實濾波器的過渡帶。下圖為理想濾波器的截止和實際濾波器的過渡帶。單邊帶信號濾波器的歸一化值a＝△f/fc決定實現難度。,3.3.3二次濾波法,,如下圖所示為二次濾波的模型。,如圖所示為二次濾波的頻譜示意圖。,3.3.4相移法實現單邊帶調制,如下圖所示為相移法實現單邊帶調制。,3.3.5單邊帶信號的解調,單邊帶調制與雙邊帶信號解調類似，都是相干解調。已知單邊帶信號為,如圖所示為帶邊帶信號解調的示意圖。,3.4殘留邊帶調制（VSB）,3.4.1殘留邊帶調制定義由于雙邊帶帶寬過大，單邊帶難于實現，于是折衷產生殘留邊帶調制。殘留邊帶濾波器截止較為平緩，容易實現。但殘留邊帶調制法要求過渡帶嚴格的互補對稱。如圖所示分別為殘留邊帶調制模型和殘留邊帶傳遞函數與單邊帶傳遞函數的比較圖。,3.4.2殘留邊帶信號的解調,殘留邊帶信號一般采用相干解調。上下邊帶的殘留互補。如圖所示為才流變帶解調的頻譜示意圖。,3.5各種線性調制的一般模型,3.5.1各種線性調制的一般模型（濾波器法實現）3.5.2各種線性調制解調的一般模型相干解調模型如下圖所示。非相干解調（插入直流信號后進行包絡檢波）。,本章小結,本章主要介紹了模擬通信中的線性調制，即調制信號f(t)對載波信號的幅度產生影響。線性調制包括完全調制信號、雙邊帶信號、殘留邊帶信號等。調幅信號的解調一般采用相干解調，這種解調要求本地載波與調制載波在頻率和相位上嚴格匹配。完全調幅信號還可以采用非相干解調。,