2023/2/6DigitalTrunkingSwitchSwitchAnalogLoopDigitalNetworkPOTSSwitchCBDigitalLoopDigitalNetworkISDNSwitch通信概論第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.1調(diào)制的基本概念與分類(lèi)2.2常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)2.3抑制載波雙邊帶(DSB-SC)調(diào)制2.4單邊帶調(diào)制(SSB)2.5殘留邊帶調(diào)制(VSB)2.6插入載波的包絡(luò)檢波2.7頻分復(fù)用(FDM)2.8非線(xiàn)性調(diào)制(角調(diào)制)本章內(nèi)容簡(jiǎn)介調(diào)制的概念序調(diào)制的功能

1調(diào)制的定義2調(diào)制的分類(lèi)3調(diào)制的功能我們通常把消息經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后所得到的原始信號(hào)稱(chēng)為基帶信號(hào)，這種信號(hào)不能在信道中直接進(jìn)行傳輸嗎？模擬通信系統(tǒng)模型為什么要調(diào)制？為什么要調(diào)制？頻率在300～3000Hz是人們?nèi)粘＝涣髯畛Ｓ玫穆曇纛l率范圍，我們以3000Hz為例，計(jì)算它的波長(zhǎng)。天線(xiàn)的長(zhǎng)度要大于信號(hào)波長(zhǎng)的1/10，才能有效地輻射電磁波，可計(jì)算出天線(xiàn)的長(zhǎng)度為：為什么要調(diào)制？一萬(wàn)米的手機(jī)天線(xiàn)你敢用么？減小天線(xiàn)長(zhǎng)度減小信號(hào)波長(zhǎng)增大信號(hào)頻率調(diào)制如何減少天線(xiàn)的長(zhǎng)度呢？為什么要調(diào)制？調(diào)制的概念調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)已調(diào)信號(hào)調(diào)制的概念調(diào)制的概念2023/2/6第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.1調(diào)制的基本概念與分類(lèi)調(diào)制－把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過(guò)程。廣義調(diào)制－分為基帶調(diào)制和帶通調(diào)制（也稱(chēng)載波調(diào)制）。狹義調(diào)制－僅指帶通調(diào)制。在無(wú)線(xiàn)通信和其他大多數(shù)場(chǎng)合，調(diào)制一詞均指載波調(diào)制。調(diào)制信號(hào)－指來(lái)自信源的基帶信號(hào)載波調(diào)制－用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過(guò)程。載波－未受調(diào)制的周期性振蕩信號(hào)，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。已調(diào)信號(hào)－載波受調(diào)制后稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)。解調(diào)（檢波）－調(diào)制的逆過(guò)程，其作用是將已調(diào)信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。頻譜變換實(shí)現(xiàn)信道的復(fù)用改善系統(tǒng)性能調(diào)制的基本作用是頻率搬移，通過(guò)調(diào)制將信號(hào)頻譜搬移到所需要的位置。通過(guò)調(diào)制，可使實(shí)現(xiàn)在一個(gè)信道里同時(shí)傳輸多個(gè)信號(hào)。將信號(hào)變換，使它占據(jù)較大的帶寬，它將具有較強(qiáng)的抗干擾性。第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.1調(diào)制的基本概念與分類(lèi)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.1調(diào)制的基本概念與分類(lèi)

圖2.1

調(diào)制器的一般模型幅度調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制以調(diào)制信號(hào)去控制載波的幅度變化以調(diào)制信號(hào)去控制載波的頻率變化以調(diào)制信號(hào)去控制載波的相位變化第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.1調(diào)制的基本概念與分類(lèi)（1）按調(diào)制信號(hào)m(t)的類(lèi)型分：模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制（2）按載波信號(hào)c(t)的類(lèi)型分：連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制（3）按調(diào)制器的不同功能分：幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制（4）按調(diào)制器的傳輸函數(shù)分：線(xiàn)性調(diào)制和非線(xiàn)性調(diào)制（5）按已調(diào)信號(hào)占用帶寬分：窄帶調(diào)制、寬帶調(diào)制和擴(kuò)頻調(diào)制第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.1調(diào)制的基本概念與分類(lèi)幅度調(diào)制根據(jù)頻譜特性的不同AMVSBDSBSSB常規(guī)調(diào)幅抑制載波雙邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)正弦型載波為

式中m(t)為基帶調(diào)制信號(hào)。 式中，A—

載波幅度；

c—

載波角頻率；

0—

載波初始相位（以后假定0

＝0）。則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）一般可表示成頻譜設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)的頻譜為M()，則已調(diào)信號(hào)的頻譜為由以上表示式可見(jiàn)，在波形上，已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)的規(guī)律而正比地變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移(精確到常數(shù)因子)。由于這種搬移是線(xiàn)性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱(chēng)為線(xiàn)性調(diào)制。但應(yīng)注意，這里的“線(xiàn)性”并不意味著已調(diào)信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間符合線(xiàn)性變換關(guān)系。事實(shí)上，任何調(diào)制過(guò)程都是一種非線(xiàn)性的變換過(guò)程。

第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)圖2.2線(xiàn)性調(diào)制器的一般模型第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2.1AM信號(hào)的調(diào)制振幅調(diào)制AM(AmplitudeModulation)就是用調(diào)制信號(hào)去調(diào)制載波的振幅，使已調(diào)信號(hào)的振幅包絡(luò)隨基帶調(diào)制信號(hào)的規(guī)律成比例地變化。如果設(shè)調(diào)制信號(hào)為：式中：

A0是調(diào)制信號(hào)中的直流分量

f(t)是調(diào)制信號(hào)中的交流分量載波信號(hào)為：已調(diào)信號(hào)為：即：第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2.1AM信號(hào)的調(diào)制圖2.3AM信號(hào)的時(shí)間波形第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2.1AM信號(hào)的調(diào)制圖2.4AM的數(shù)學(xué)模型設(shè)信號(hào)

的傅立葉變換為

，根據(jù)傅立葉變換的性質(zhì)，則有AM信號(hào)的頻譜表示為第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2.1AM信號(hào)的調(diào)制第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2.1AM信號(hào)的調(diào)制圖2.5AM信號(hào)的頻譜載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2.1AM信號(hào)的調(diào)制AM信號(hào)的特性帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào)，帶寬是基帶信號(hào)帶寬W

的兩倍：功率： 當(dāng)f(t)為確知信號(hào)時(shí)， 若 則 式中

－載波功率， －邊帶功率。第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2.1AM信號(hào)的調(diào)制調(diào)制效率 由上述可見(jiàn)，AM信號(hào)的總功率包括載波功率和邊帶功率兩部分。只有邊帶功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)，載波分量并不攜帶信息。有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）占信號(hào)總功率的比例稱(chēng)為調(diào)制效率： 當(dāng)f(t)=Amcosmt時(shí)， 代入上式，得到 當(dāng)|f(t)|max=A0時(shí)（100％調(diào)制），調(diào)制效率最高，這時(shí)

max

＝1/3第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.2.2AM信號(hào)的解調(diào)圖2.6包絡(luò)檢波器電路及檢波過(guò)程如果輸入的基帶信號(hào)沒(méi)有直流分量，即m(t)=f(t)，通過(guò)理想帶通濾波器之后得到的輸出信號(hào)便是無(wú)載波分量的雙邊帶調(diào)制信號(hào)，或稱(chēng)雙邊帶抑制載波(DSB-SC)調(diào)制信號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)DSB信號(hào)。這時(shí)的DSB信號(hào)實(shí)質(zhì)上就是f(t)與載波c(t)的相乘，即DSB信號(hào)的頻譜為第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.3抑制載波雙邊帶(DSB-SC)調(diào)制第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.3.1DSB信號(hào)的調(diào)制圖2.7DSB調(diào)制的數(shù)學(xué)模型第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.3.1DSB信號(hào)的調(diào)制圖2.8DSB信號(hào)的波形及頻譜第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.3.2DSB信號(hào)的解調(diào)圖2.9相干解調(diào)數(shù)學(xué)模型設(shè)接收機(jī)的輸入為調(diào)幅信號(hào)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.3.2DSB信號(hào)的解調(diào)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.4單邊帶調(diào)制(SSB)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.4單邊帶調(diào)制(SSB)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.4單邊帶調(diào)制(SSB)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.4單邊帶調(diào)制(SSB)殘留邊帶調(diào)制是介于雙邊帶調(diào)制與單邊帶調(diào)制之間的一種線(xiàn)性調(diào)制。它既克服了雙邊帶調(diào)制信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了單邊帶信號(hào)實(shí)現(xiàn)上的問(wèn)題。在這種調(diào)制方式中，不是將一個(gè)邊帶完全抑制，而是部分抑制，使其仍殘留一小部分。這個(gè)濾波器特性曲線(xiàn)不需要十分陡峭，因而，該濾波器器件比單邊帶濾波器器件更容易實(shí)現(xiàn)。第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.5殘留邊帶調(diào)制(VSB)殘留邊帶信號(hào)的頻域表示式為：

圖2.12

同步解調(diào)法組成方框圖第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.5殘留邊帶調(diào)制(VSB)假設(shè)同步載波，故其頻譜為經(jīng)過(guò)相乘器后的頻譜為：將代入得到：低通濾波器的輸出頻譜為：第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.5殘留邊帶調(diào)制(VSB)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.5殘留邊帶調(diào)制(VSB)“復(fù)用”是一種將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)合并為一個(gè)可在同一信道上傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)的方法。譬如，在電話(huà)系統(tǒng)中，傳輸?shù)恼Z(yǔ)音信號(hào)的頻譜一般在300~3400Hz內(nèi)。為了使若干個(gè)這種信號(hào)能在同一信道上傳輸，可以把它們的頻譜調(diào)制到不同的頻段，保證合并在一起而不致相互重疊影響，并能在接收端彼此分離開(kāi)來(lái)。通常，在通信系統(tǒng)中，信道所能提供的帶寬往往要比傳送一路信號(hào)所需的帶寬寬很多。因此，一個(gè)信道只傳送一路信號(hào)有時(shí)是非常浪費(fèi)的。為了充分利用信道的帶寬，因而提出了信道頻分復(fù)用的問(wèn)題。第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.7頻分復(fù)用(FDM)

圖2.15頻分復(fù)用系統(tǒng)組成方框圖第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.7頻分復(fù)用(FDM)

圖2.16頻分復(fù)用信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.7頻分復(fù)用(FDM)非線(xiàn)性調(diào)制通常是通過(guò)改變載波的頻率或相位來(lái)達(dá)到的，即載波的振幅保持不變，而載波的頻率或相位隨基帶信號(hào)變化。因?yàn)轭l率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化，故這種調(diào)制又稱(chēng)角度調(diào)制。角度調(diào)制就是頻率調(diào)制(FM)和相位調(diào)制(PM)的統(tǒng)稱(chēng)。設(shè)載波的初相為零，角度調(diào)制信號(hào)的一般表示式為第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.8非線(xiàn)性調(diào)制（角調(diào)制）

式中，A

－載波的恒定振幅；

[ct+(t)]＝(t)

－信號(hào)的瞬時(shí)相位；

(t)－瞬時(shí)相位偏移。d[ct+(t)]/dt=(t)－稱(chēng)為瞬時(shí)角頻率d(t)/dt

－稱(chēng)為瞬時(shí)頻偏。第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.8非線(xiàn)性調(diào)制（角調(diào)制）第2章模擬調(diào)制系統(tǒng)2.8非線(xiàn)性調(diào)制（角調(diào)制）相位調(diào)制(PM)