模拟调制系统思维导图

怀信

2023-04-18

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模拟调制系统

通信系统

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模拟调制系统

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思维导图大纲

幅度调制原理

调幅

标准调幅就是常规双边带调制,简称调幅(AM)

AM 信号的波形和频谱

当满足条件|m(t)| max ≤Ao 时,AM波的包络与调制信号 m(t)的形状完全一样,因此,用包络检波(见5.1.5 节)的方法很容易恢复出原始调制信号。如果没有满足上述条件,就会出现“过调幅”现象,这时用包络检波将会发生失真。但是,可以采用其他的解调方法,如相干解调。

AM 信号是含有载波分量的双边带信号,它的带宽是基带信号带宽的2倍即B AM = 2fH

双边带调制

如果将图5-1中直流A。去掉,就可得到一种高调制效率的调制方式一一抑制载双边带(DSB -SC)信号,简称双边带(DSB)信号。Sdsb(t) = m(t)cos(wct)

DSB信号的波形

与AM信号比较,DSB 信号不存在载波分量,其调制效率为100%,即全部功率都用于信息传输。但是,DSB 信号的包络不再与调制信号的变化规律一致,不能采用简单的包络检波来恢复调制信号。DSB 信号解调时需采用相干解调

DSB 信号虽然节省了载波功率,但它所需的传输带宽仍是调制信号带宽的2倍,即与AM 信号带宽相同。由于 DSB 信号两个边带中的任意一个都包含了 M(o)的所有频谱成分,因此仅传输其中一个边带即可,这种方式称为单边带调制。

单边带调制

单边带(SSB)信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。根据滤除方法的不同,产生 SSB 信号的方法有滤波法和相移法。

因此,SSB 信号的频谱可表示为S SSB(w) = S DSB(w)·H(w)

滤波法的技术难点是边带滤波器的制作,实际滤波器都不具有如图5-5 实线所示的理想特性,即在载频f.处不具有陡峭的截止特性,而是有一定的过渡带。

残留边带调制

残留边带(VSB)调制是介于 SSB 与 DSB之间的折中方式,它既克服了 DSB 信号用频带宽的缺点,又解决了 SSB 信号实现中的困难。

为了保证接收端相干解调时能够无失真地从 VSB 信号中恢复原基带信号 m(t),要求残留边带滤波器特性 H()应在载频两边具有互补对称(奇对称)的滚降特性,

相干解调与包络检波

解调是调制的逆过程,其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号(调制信号)。解调的方法可分为相干解调(同步检波)和非相干解调(包络检波)两类。

相干解调

解调与调制的实质一样,均是频谱搬移。调制是把基带信号的谱搬移到载频位置,解调则是把在载频位置的已调信号的谱搬移到原始基带位置,因此同样可以用相乘器与载波相乘来实现,

相干解调器适用于所有线性调制信号的解调,即对于AM、DSB、SSB和VSB 都是适用的。

实现相干解调的关键是接收端要提供一个与载波信号严格同步(同频同相)的本地载波(称为相干载波)

包络检波

AM信号在满足|m(t)lmax≤A的条件下,其包络与调制信号 m(t)的形状完全样,因此AM 信号一般采用简单的包络检波法来恢复信号

包络检波器通常由半波或全波整流器和低通滤x波器组成。常用的二极管峰值包络检波器由二极管VD和RC低通滤波器组成

包络检波器

包络检波器是直接从已调的幅度中提取原调制信号。其结构简单,且解调隔输出是相干解调输出的2倍。因此,AM 信号几乎无例外地采用包络检波。

角度调制原理.

角度调制的基本概念

载波的相位随调制信号而变称为相位调制或调相(PM)。

调制过程中,载波的幅度都保持恒定不变,而频率和相位的变化都表现为载波角变化,故把调频和调相统称为角度调制,也称非线性调制。

FM信号的频谱和带宽

调制指数

FM 信号的带宽

卡森( Carson)公式 B FM = 2(mf+ 1)fm = 2(Δf+fm) B FM约等于2fm

FM信号的产生与解调

FM信号的产生

直接调频法

直接调频是用调制信号直接控制载波振荡器的频率,使其按调制信号的规律线性地变化。

间接调频法

间接调频法是首先将调制信号 m(t)积分,然后对载波进行调相,从而产生一个窄带调频(NBFM)信号,再经n次倍频器得到宽带调频(WBFM)信号。

间接调频法的优点是频率稳定度好;缺点是需要多次倍频和混频,电路较复杂

FM 信号的解调

相干解调仅适用于 NBFM 信号,非相干解调对 NBFM 信号和 WBFM 信号均适用

线性调制系统的抗噪声性能

分析模型

由于加性噪声被认为只对已调信号的接收产生影响,因而通信系统的抗噪声性能可以用解调器的抗噪声性能来衡量

输出信噪比

为了便于比较同类调制系统采用不同解调器时的性能,还可用输出信噪比和输入信噪比的比值来表示,称为调制制度增益或信噪比增益,

DSB 调制系统的性能

G DSB=So/No /Si/Ni=2

由此可见,DSB 调制系统的调制制度增益为 2。也就是说DSB 信号的解调器使信噪比改善1倍。这是由于采用相干解调,使输入噪声中的正交分量 n,(t)被消除的缘故。

SSB 调制系统的性能

SSB信号的解调方法与DSB 信号相同,区别仅在于解调器之前的带通滤波器的带宽和中心频率不同。

G SSB=So/No /Si/Ni=1

SSB系统中信号和噪声有相同表示形式,所以相干解调过程中信号和噪声中的正交分量均被抑制掉,故信噪比没有改善。

AM 包络检波的性能·

AM信号相干解调系统的性能分析方法与双边带的相同

在大信噪比况下,AM 信号包络检波器的性能几乎与相干调法相同;但当输人信噪比低于门限值时,将会出现门限效应,这时解调器的输出制将总剧,恶化,系统无法正常工作。

调频系统的抗噪声性能

大信噪比时的解调增益

FM 系统以带宽换取输出信噪比改善并不是无止境的。随着传输带宽的增加(相当m加大),输人噪声功率增大,输人信噪比下降。当输人信噪比降到一定程度时就会出现门限效应,输出信噪比将急剧恶化。

小信噪比时的门限效应

当 Si/Ni 低于一定数值时,调器的输出信噪比 S。/N。急剧恶化,这种现象称调频信号解调的门限效应。出现门限效应时所对应的输入信噪比值称为门限值,记为(Si/N)。

门限效应是 FM 系统存在的一个实际问题。尤其在采用调频制的远距离通信和卫星通信等领域中,对调频接收机的门限效应十分关注,希望门限点朝低输人信噪比方后扩展。

“降低门限值(也称门限扩展)的方法有很多,如可以采用锁相环解调器和负反馈解调器,它们的门限比一般鉴频器的门限电平低6-10dB。另外,还可以采用预加重(preemphasis)和去加重(deemphasis)技术(见二维码5.7)来进一步改善调频解调器的输出信噪比。实际上这也相当于改善了门限值。

各种模拟调制系统的比较

频分复用

当一条物理信道的传输能力高于一路信号的需求时,该信道就可以被多路信号共享,如电话系统的干线可以供成千上万,甚至上亿路信号同时在一根光纤中传输。复用具解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。其目的是充分利用信道的频带或时间资源,提高信道的利用率。

信号多路复用常用的方法有频分复用(FDM)和时分复用(TDM)等。时分复用通常用于数字信号的多路传输

是由调制信号控制高频载波的幅度，使之随调制信号做线性变化的过程思维导图模板大纲

优点是系统结构简单,价格低廉,所以至今仍广泛用于无线电广播。思维导图模板大纲

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