复旦大学：《通信原理（A）》PPT教学课件_2016_04 第四章 连续波模拟调制

通信原理讲义 前言 连续波调制与解调 ■幅度调制与解调 □载波的幅度跟随消息信号变化而变化. 第四章连续波模拟调制 角度调制与解调 □载波的瞬时频率或瞬时相位跟随消息信号变化 而变化 补充内容 ■正交幅度调制,等效基带模型 zhuyu@fudan.edu.cn k手 通信原理 前言 前言 ■基带( baseband) Unmodulated carrie 口通常指信息源产生的信号频率宽度 口语音基带信号0~35kHz 口电视基带信号0~5MHz 口基带信号本身不适合在无线链路中传输 口可以在双绞线,同轴电缆,光纤中传输 mplitude-modulate signa 通信原理 後照大季 通信原理 後照k季D

通信原理讲义 zhuyu@fudan.edu.cn 第四章 连续波模拟调制 通信原理 2 前言 连续波调制与解调 ◼ 幅度调制与解调 载波的幅度跟随消息信号变化而变化. ◼ 角度调制与解调 载波的瞬时频率或瞬时相位跟随消息信号变化 而变化. 补充内容 ◼ 正交幅度调制,等效基带模型 前言 ◼ 基带(baseband) 通常指信息源产生的信号频率宽度 语音基带信号0~3.5kHz 电视基带信号0~5MHz 基带信号本身不适合在无线链路中传输 可以在双绞线, 同轴电缆, 光纤中传输 前言 通信原理 3 通信原理 4

4.1幅度调制 411常规双边带调幅 DSB-LC(AM a There are 4 types of linear modulation that are a Double sideband large carrier (DSB-LC) D DSB-LC, Double sideband large carrier(AM) s()=[4+n()osy!Re{4+m)m} DSB-SC, Double sideband suppressed carrier SDSB-Lc(O)=TA8(0+0)+8(0-0) LM(o+00)+M(o-OoI m Each type of linear modulation has advantages pa sosa-lc(叫 a DSB-LC is used in broadcast radio 口 VSB in Television D SSB in telecommunication systems 通信原理 通信原理 後照k季 DSB-LC信号的调制 CP4.1.1 DSB-LC的包络检测原理 cP4.1 可以采用包络 ■ DSB-LC系统调制示意图 检测的条件 A+m() 基带信号,调制信号 m(o(modulating signal m()的变化要慢于 己调信号 os(on) (modulated signal) 通信原理 後照大季 通信原理 後照手

通信原理 5 4.1 幅度调制 ◼ There are 4 types of linear modulation that are frequently used. They are:  DSB-LC, Double sideband large carrier (AM)  DSB-SC, Double sideband suppressed carrier  SSB, Single sideband  VSB, Vestigal sideband ◼ Each type of linear modulation has advantages in particular applications  DSB-LC is used in broadcast radio  VSB in Television  SSB in telecommunication systems 通信原理 6 4.1.1 常规双边带调幅DSB-LC (AM) ◼ Double sideband large carrier(DSB-LC) ( ) ( ) ( )  ( )  c c s t j t =  A + m t cos  t =Re  A + mt e     2 SDSB−LC() = A ( +c ) + ( −c) + 1 M( +c ) +M( −c) M () 1 SD S B−L C () 4B −c 0  1 2 −2B 0 2 B  4B c A DSB-LC信号的调制 ◼ DSB-LC系统调制示意图 Ac 基带信号, 调制信号 m (t )(modulating signal) cosct 载波 已调信号 (modulated signal) A CP 4.1.1 DSB-LC的包络检测原理 ◼ 可以采用包络 检测的条件 A+m(t) 0 m(t) 的变化要慢于 cos(c t) CP 4.1.1 通信原理 7 通信原理 8

包络检测器的参数配置对性能的影响 P4.1.1 DSB-LC特点 4.1 ■包络检测器 ■调制与解调的实现简单 口特别是可以采用包络检测 带二 ■发送效率低,载波消耗功率 A+m() P 调制效率 P+P ■带宽比基带信号增加一倍 通信原理 通信原理 4.1.2抑制载波双边带调幅 DSB-SC DSB-SC信号的调制 CP4.12 a Double sideband suppressed carrier ■ DSB-SC系统调制示意图 s()Amt of R)Amt (je) DSB-S )=2[AM(+a)+M(-o 基带信号,调制信号 m(o(modulating signal) 已调信号 so载波 後照大手 通信原理 12 後照k季D

通信原理 9 包络检测器的参数配置对性能的影响 ◼ 包络检测器 CP 4.1.1 通信原理 10 DSB-LC 特点 ◼ 带宽比基带信号增加一倍 ◼ 调制与解调的实现简单 特别是可以采用包络检测 ◼ 发送效率低,载波消耗功率 A+ m(t) 0 CP 4.1.1  = Pm Pc +Pm 调制效率 4.1.2 抑制载波双边带调幅DSB-SC ◼ Double sideband suppressed carrier modulation ( ) ( ) ( )  ( )  c c j t s t = Am t cos  t = Re Am t e 2 c c SDSB−SC() = A M ( +  ) + M ( − ) M () 1 SDSB−SC () 4B −c 0  A 2 −2B 0 2B  4B c DSB-SC信号的调制 ◼ DSB-SC系统调制示意图 A 基带信号, 调制信号 m (t )(modulating signal) 已调信号 (modulated signal) cosct 载 波 CP 4.1.2 通信原理 11 通信原理 12

DSB-SC时域信号的特点 P4.12 DSB-SC相关解调的原理 C4.12 ■相干解调( coherent demodulation) ■当原始信号过零点时, HAo) 载波发生相位翻转 A 不能采用包络检测 m() cos ot 2丌B 通信原理 通信原理 後照k季 DSB-SC中的频率与相位同步 CP4.12 DSB-SC中频率与相位失真的影响 CP4.12 ■接收机与发送机的任何频率和相位的不 观察两种特例 致都会带来严重的失真 口若△O=0 s(=Am(cos(oo) e(t=m(coso 但实际系统中δ会随时间缓慢变化 =(=2m()cos O,tcos((o+Ao)t+8) 口若假设=0 =m()5os(△O)+8)+cos(2o+△o)+0)} e()=m(t)cos(△o)t 经过低通滤波器后 即使△O较小(例如几H),带来的影响是不可忍受的, 信号的强度会以2AO的频率从最大值到0 (O)=m(t)coslL(4o)t+8]Re m( )et(e+e) 通信原理 後照大季 通信原理 16後人手隐

通信原理 13 DSB-SC时域信号的特点 ◼ 当原始信号过零点时, 载波发生相位翻转 ◼ 不能采用包络检测 CP 4.1.2 通信原理 14 DSB-SC相关解调的原理 ◼ 相干解调(coherent demodulation) s(t) cosc t m(t)  H L() −2B 2B 2 A z (t) Low -pass filter 4B 0  4B −c c 2c 4B −2c Z() A 2 A 4 CP 4.1.2 DSB-SC中的频率与相位同步 ◼ 接收机与发送机的任何频率和相位的不一 致都会带来严重的失真 c s(t)= Am(t)cos( t) z(t) = 2m(t)cosc tcos((c + )t + ) = m(t)cos(( )t + )+ cos((2c + )t + ) 经过低通滤波器后 e(t)= m(t)cos()t + = Rem(t)e j ()t+  CP 4.1.2 DSB-SC中频率与相位失真的影响 ◼ 观察两种特例 若  =0 e(t)= m(t)cos 但实际系统中  会随时间缓慢变化. 若假设  = 0 e(t)= m(t)cos()t 即使  较小(例如几 Hz), 带来的影响是不可忍受的, 信号的强度会以 2 的频率从最大值到0. CP 4.1.2 通信原理 15 通信原理 16

DSB-SC特点 P4.12 4.1.3 SSB 调制简单 M(o) 需要采用相干解调 接收机的成本相对较高 Baseband DSB-SC 2TB ■带宽比基带信号增加一倍 USB: upper SB: lower sideband 通信原理 後照k季的 通信原理 後照k季 采用滤波法实现SSB例如UsB) cP4.13 多级调制及滤波实现SSB调制 c4.13 ■例:某USB信号要求载频为10MHz,调制信号带宽 为300~3400Hz,试用两级调制实现 m(o.o DSB HusB(o) hx(o)={1 若采用一级调制方案,由于调制信号最低频率为 300Hz,因而过渡带相对于载频的归一化值 为6×10-5,单边带滤波器无法实现 幸运的是,对于语音信 号,通常频带为300Hz HI( Ho ~34kHz,允许过渡带 後照大季 通信原理 後照k季D

通信原理 17 DSB-SC特点 ◼ 调制简单 ◼ 需要采用相干解调 ◼ 接收机的成本相对较高 ◼ 带宽比基带信号增加一倍 CP 4.1.2 通信原理 18 4.1.3SSB −c 0  4B c −c 0  2B c M () −2 B 0 2B  Baseband DSB-SC USB: upper sideband −c 0 c  2B LSB: lower sideband 采用滤波法实现SSB(例如USB) m(t) cosct HUSB () DSB USB c USB c 1   0   H () =  幸运的是, 对于语音信 号, 通常频带为300Hz ~ 3.4kHz, 允许过渡带 为600Hz. CP 4.1.3 −c 0 c  多级调制及滤波实现SSB调制 ◼ 例: 某USB信号要求载频为10MHz, 调制信号带宽 为300~3400Hz, 试用两级调制实现. 若采用一级调制方案, 由于调制信号最低频率为 300Hz, 因而过渡带相对于载频的归一化值 为 6 10 −5 , 单边带滤波器无法实现. m (t) cosc1t H1 () cosc 2t H 2() CP 4.1.3 通信原理 19 通信原理 20