收转换器2.发转换器3.多经效应4.500多径传播5.传输衰耗随时间而变传输时廷随时间面变BmC=1.44.5第5章模拟调制系统6.C-Blog(1+%)N.n.7. (1) /=4 ×10° ×log,12 =1/43 ×10°bit(2) R, =24/ =3. 44 ×10′b/s学习目标R3.45MHz(3）由C≥R,得B通过对本章的学习，应该掌握以下要点：e(1+ %)》调制的定义、功能和分类；≥线性调制（AM、DSB、SSB和VSB）原理（表示式、频谱、带宽、产生与解4.7考研试题精选与答案调）；》线性调制系统的抗噪声性能，门限效应：4.7.1考研试题精选≥调频（FM）、调相（PM）的基本概念：1.电话信道信噪比为30dB，带宽为3.4kHz时的最高信息传输违率理论值为≥单额调制时宽带调额信号时城表示：3.4 ec1401=s.0.lgema)kb/s33861117调频信号频带宽度的计算一卡森公式：区宽划带信号在短波电离层反射信道中传输时，可能遇到的主要衰落类型是》调频信号的产生与解调方法：医聚1元3.在高斯信道中，当传输系统的信号噪声功率比下降时，为保持信道客量不变，可以采用》预加重和去加重的概念；的办法，这是基于晚客得么理论得出的。≥FM、DSB、SSB、VSB、AM的性能比较；你香农信道容量公式告诉我们，理想通信系统是额分复用、复合调制和多级调制的概念。5.某电高层反射信道的最大多径时延差为2ms，为了避免颜率选择性衰落，工程上认为在该信本167Bd。道上传输数字信号的码速率不应超过5.1内容提要6.随参信道传输媒质的主要是特点是什么？举出三种典型的随参信道，改著随参信道特性的a主要手段有那些？简要说明其原理。愉雅a5.1.1调制的定义、功能和分类4.7.2考研试题答案18neiol1.定义1. 3. 39 ×10°b/s波使法星夜A道同间—用遇制信号（基带信号）去控制载波的查数的过程，即使裁被的参数按照调制信号的2.频率选择性衰落制试区（智之是设读星分惠范射规律而变化。3，增大信号带宽香农信道容量公式6诗电光老话送从频城角度上说，就是把基带信号的题造投移至较高的载想附近的过程。4.传信率-C，差错率-0的通信系统解调（也称检波）则是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。5.167打热2.功能6.路S（1）把基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号（即实现有效传输、配置信道、减小天线尺rM既聘寸（2）实现信道的多路复用，以提高信道利用率：（3）改善系统抗睡声性能（与制式有关）。)问罪完信像3.分类根据不同种类的调制信号、微波和调制器等，调制的分类如表5-1所列
其其型波形和颗谱如图5-3所示。Halw表5-1调制的分类m(r)按已调信号额结构分类按润制信号分类按歌技分类按技调参敬分类M(a)线性调制模拟调制连锁波调制模度调制,+m()t数字期创非娱性调制脉净调创额车调相控调时06,注，跆北之外，还有其健的调制方式裁波Sar(o)0A04.模拟（连续波）调制VVVU网制信号模拟基带信号m（）微退连续正弦波c（0）=A00s（+%）其中A@PS(r)为常数（常假定%为0）。已调信号（）有两种分类：o（1）幅度调制（线性调制）：调幅（AM）、双边带（DSB）、单边带（SSB）、残留边带（VSB)：(2）角度调制（非线性调制）：同赖（FM）和调相（PM）。5.1.2幅度调制的原理图5-3AM信号的故形和赖谱幅度调制是高额正弦款波的幅度随调制信号作线性变化的过程。从频额谱上看，已调信号的频谱在AM中，为防止回通显一般要求满足m（)1≤4.的条件。仅仅是基带信号频带的报移，故也称需性调制额谱摄移）和冲激响额度调制器的一般模型如图5-1所示。它由相乘器（用于实现调制一讨论：（1）AM波的包络与基带信号m（0）成正比，故可采用包终检波（优点：简单）。应为()的形成滤彼署组成。其箱出已调信号的一般表示式为（2）AM的频谱由载频分量和上、下对称的两不边带组成，因此，AM信号是含有款波的双边带信号，它所需的象输带留(5. 1 -1)时绒s,() = [m(t)0osm,] k(c)Bm = 2fg(5.1 5)(5.1 2)颜城s(）-[M(α+0,)+M(α-a,)]H(w)式中5是基带信号的最高额率（即基带信号的带室）。(3）平均功率式中，m(t)为调制信号，并设m(）=0;M(）em)：H()h();a为载波角题率。在该模型中，只要适当选择滤波器的特性H（α），便可以得到各种幅度调制信号。Pu-AO.P+(5.1 6)1.调幅（AM）信号在图5-1中，特调制信号m()外加一个直流偏量量4。，选择H(）=1(实际中H(）是一个带式中PA/2为载波功率m（)/2为边带功率P8也序）遵滤波器），见图5-2，则可产生调幅（AM）信号：（4）调制效率。定义为边带功率（有效信息包含在边带中）与信号总功率的比值，即(5.1 3)5u() = [A, +m(t) ]cos0,t =Agco80,t +m(t)cs0t)P.m(t)m"A+m（0)(5.1 7)载波项边带项当m(t)=A_005a_(单音余骏信号)时，m(0）=A_/2,因此S()=A,[8(+,)+8(-,)] +(M(+m,) +M(-m,)](5.1 -4)Am(c)载波项边带项(5.1 8)2A,+A.Ag+m(0)如果“满调间（|m(t)|=4。时，也称100%调制），这时调制效率的最大值仅为mAm=1/3。由此H(o)可见AM信号的功率利用率很低s(c)m(r)a(r)A(0)（5）主要应用场合：中短波调幅广播。2.双边带（DSB)信号cosa,图51幅度调到一般模型图5-2AM调制器模型在AM调制模型中将直流4，去掉，则可得到抑制载波的双边带（DSB)信号：7776
(5.1 ~9)Sm(c)m(t)coso,4M(o)(5. 1 10)Sm(w)[Mo+w)+M(α-0)]a其典型技形和频谱如图5-4所示。o)微波上边带下边带上边警，下边带nQtM(o)(a)上动市清：M6)m(r)aaNaSps(o)(b)teg(t)图5-5边带速披器待性图5-6SSB信号的额谱设0o长，反日美免这需天更人面装及相点(H(α) = M()/M(w) =- jsgna)(5. 1 ~ 13)2处铭lH（c）是希尔伯特滤波费的传递函数。由式(5.1-13）可知，它实质上是一个宽带相移网络，表示把图5-4DSB信号的波形和频谱m（幅度不变、相移一元/2，照可得到血（）。讨论：（1）DSB信号的包络与m(t)不成正比，敬不能果用包络检波（简单），而需墨用相干解调相移法：由式(5.1-11)可画出相移法SSB调制器的一般模型，如图5-7所承。（复杂）（2）占用带宽与AM相同，即B吨=B=2fm(t)cosa_r常求推寓（3）调制效室高（100%）。因为DSB信号中不存在载波分量，全部功率都用于信息传拍。m()（4）应用场合较少。主要用于FMI立体声中的差信号调制，彩色TV系统中的色差信号调制。Cowt3.单边带（SSB）信号5so(0)滤液在DSB中，两个边带中的任一边带都含有足够的信息来重建调制信号m（），所以没必要同时H(a)传输两个边带。在传输前滤掉其中一个边带就是单边带调制。SSB信号的产生方法有感被遇和ta(r)移遇忆战法：首先产生一个DSB信号，然后让其通过如图5-5所示的边带滤波器，即可得到上边带Tm(nsaa信号或下边带信号。相应的频谱如图5-6所示。图5-7相移法SSB信号调制器SSB信号的时域表示式为生成SSB的相移法的原理：利用相移网络，使DSB信号的上下边带的相位符号相反，以便在合(5.1 11)5mm(c)=m(c)c00,1于m(t)sino,t成过程中消除其中的一个边带。3讨论：（1）SSB最突出的优点是对额谱资源的有效利用，它所需的传输带宽仅为AM、DSB的一式中，“+为下边带，一"为上边带；（）是m（0)的希尔伯特变换。半，即若M(）是m(c)的傅里叶变换，则(）的停里叶变换前(）为BanBnJnM(α) = M(o) -[ jngno)(5.1 12)(5.1 14)式中，符号函数因此，SSB方式尤其适合已经势不堪的高题题遗区。目前，SSB是短波遵信中一种重要的调制α>0sgno方式。1a<0（2）SSB的另一个优点是由于不传送款波和另一个边带所节省的功率。这一结果带来的低功7879
5.度调制信号的解调耗特性和设备重量的减轻对于移动通信系统尤为重要。（3）SSB带宽的节省是以复杂度的增加为代价的。健遗资的技术难点是陆随的边举滤旗性解调是调制的道过程，其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号（即调制信号）。1）桶于解圆难以实现。相移法的技术难点在于宽费相移网络的避作。相干解洞也叫步检波。相干解调器的一般模型如图5-10所示。它由担乘器和低退地技碧（4）SSB倍号的解遇也不单采用简单的包终检波，仍需采用相于解调。组成，适用于所有幅度调制信号（AM、DSB、SSB、VSB)的解调。4.残留边带（VSB）信号VSB是介于SSB与DSB之间的一种折裹方式。它不是完全抑制一个边带，面是逐渐切制，使其Sa(0)(r)LPF残留—小部分，如图5-8(d)所示。X：美M(o)ipweb(a)贾成：假%图5-10相干解调器的一般模型a例如：单边带信号DSB8888(b)1, S(t) =2m(t) coo,Fm(t)sino,t(5.1 16)n与相干裁波c()相乘后得fe)S88x(t) =8m(c)co5),t =(a)VSB1.m(t) +m(t)c082a,1 Fm(c)sin2m,(5.1 17)8880S.-f.经低通滤波器滤掉2，分量后，解调输出为图5-8DSB、SSB和VSB信号的额谱m.(0) =1m(0)用滤故法产生VSB的原理框图与图 5-1相同。这时,图中邀波登的特性 H(a)应库载题两边)(5. 1 18)具有巨补对称（奇对称）特性，即满足下式：注意：相干解调的关键是接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同额同相）的本地K(5. 1 15)l0l≤gHα-）++）=常数我波（称为相干载波）。否则，解调后将会使原始基带信号衰减，甚至会带来严重失真（详见第13章中的讨论)。其中，是基带信号的截止角频率。2）包络检波H (a)AM信号在满足m（OT≤A的急件下，其包络与调制信号m（）的形状完全一样。因此，AM信号一般都采用简单的包络检波法来恢复基带信号。包落检波器赏由半波或全波整流器和低通燃波器组感。常见的二极臀峰值包络检故器如图0.55-11所示。+设AM信号a0a,6,(6)残留郁分下边等的油效器特性(3）费留部分上边带的这波特性8m(t) =[A, +m(t) ]csm),t(5.1 19)在大信号检波时（一股大于0.5V），二极管处于受控的开关状态。选择RC满足如下关系图5-9残留边带滤波器待性满足式(5.1-15）的残留边带滤放器特性H（）有两种形式，见图5-9。并且注意，每一种形式fuRCKL(5. 1 20)的滚降特性曲线并不是唯一的。讨论：（1）VSB方式既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现上的难题。式中J是基带信号的最高频率J.是载波的频率。（2）VSB信号的费宽介于SSB和DSB之间，即/，<Bm<2f：调制效率为100%。这时，检波器的输出近似为（3）VSB.比SSB所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现的简化。m.(0)= A。+m()(5. 1 21)（4）V在商业电规广播中的电规信号传输中得到了广泛的应用。这是因为电视图像信号的隔去直流4，后即可得到原信号m(0)。低赖分量丰富，且占用0-6MHz的额带范图，所以不便采用SSB或DSB调制方式。8180
和调制制度增益（信噪比增益）：可见，包络检波器是从已调波的幅度中直接提取原基带调创信号。它属于非相于解通，不需要相于载波，因面电路简单，且经面给出是扭于解遇输出的2倍。因此，AM信号儿乎无例外增采用包S/N(5. 1 - 26)S,/N络检波。3）通人就成的包络检被遇式中，S/N，为烯调器输人信噪比，定义为包络检波法量然筒单，但因DSB、SSB和VSB均是抑制载波的已调信号，其包络不能直接表示调2(0)S，解调器输入已调信号的平均功率制信号，因而不能采用简单的包路检放方法解调。但若插人很强的载波，使之成为或近似为AM信(5.1 ~ 27)N.解调器输人入噪声的平均功率n(t)号，则可利用包络检被器恢复调制信号，其原理如图5-12所示。分析：在给定。（)和（)的情况下，求各种解调器的输人信噪比、输出信噪比和制度增益G，(r)m.(o)包络YDS并由此对各种调制系统的抗噪声性能进行讨论和比较。检波Rc d*m(0)AM信号2.DSB调制系统（相干解调）keoso,t解调器输人信号图5-12插入载波的包络检战法图5-11包络检被器S_(c) = m(s)coso,t(5. 1 -28)该方法对于DSB、SSB和VSB信号均适用。载波分量可以在接收增插入。注意，为了保证检波信号传输带宽（即BPF带宽）质量，人的载波抵额虚远大于信号的报幅，同时也要求插入的载波与遵制被回题同相，8=2fh5.1.3线性调制系统的抗乘声性能输人信号平均功率研究的问题是，在信遵加性高斯白噪声胃景下，各种线性调制系统的抗噪声性能。S.-s(0)-m(0)1.分析模量本(5. 1 29)线性润制系统的抗噪声性能分析模型如图5-13所示。输入操声平均功率82m(t)S(0)代BPF解调器n(r)N, =n,(o) =ngB(5. 1 ~ 30)M.自传流界A解调器输入信噪比n()家S0m0图5-13线性调制系统的抗噪声性能分析模型(5.1 31)2n,B图中，（)为已调（DSB、SSB、VSB、AM）信号：n()为信道加性高斯白噪声（零均值）；带通滤范器（BPF)的图宽B等于已调信号的带以保证信号顺利通过的同时，又能最大限度地抑制课声；若相干解调器中的相干载波为eoso,，则解调器输出信号和噪声分别为n（t)是解调器输人端的窄带高斯噪声（由n（")经过BPF后形成），其表达式为m,(t) =m()n,(0) -n()(5. 1 22)n,(ct)=n,(o)cos,t=n,(o)sinogt由随机过程知识可知，窄带噪声马（)及其同相分量a（)和正交分量n（）的均值都为0且具有相输出信号平均功率同的平均功率，即5.-m(0)-1m(0)(5. 1 32)(0) =n(0) n(0) = N,(5, 1 23)若白声（t)的单边功率谱密度为高，BPF是高度为1、带宽为B的理想矩形函数，则解调器的输人输出噪声平均功率噪声功率为(0)()(0)(5.1 33)N,R,B(5. 1 = 24)解调器可以是相干解调器（图5-10）或包络检波器（图5-11）。相干解调适用于所有线性调输出信噪比创信号的解视：包络检波可用于AM信号的解遇。Sm()m(o)模拟通信系统的主要质量指标解调器输出信噪比：(5. 1 34) N=()n,Bm(c)鲜润誉输出有用信号的平均功率。(5.1 25)N.制度增益解调器输出噪声的平均功率n;(0)8382