通信原理-模拟调制系统
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通信原理模拟调制系统一、模拟调制系统的基本原理模拟调制系统的基本原理是将数字信号通过调制技术转换为模拟信号,然后通过信道传输,并在接收端使用解调技术将模拟信号还原为数字信号。
模拟调制系统由三个基本组成部分组成,分别是源编码器、调制器和信道。
源编码器将输入的数字信号进行编码处理,调制器将编码后的数字信号转换为模拟信号,并通过信道传输,接收端的解调器将模拟信号还原为数字信号。
二、常用的调制技术1.幅度调制(AM)幅度调制是一种常用的调制技术,通过改变载波信号的幅度来传输数字信号。
具体实现时,将载波信号与数据信号相乘,得到一个幅度变化的信号,然后通过信道传输。
发射端的解调器使用包络检测器将幅度调制信号解调为原始数据。
2.频率调制(FM)频率调制是一种将数字信号转换为模拟信号的调制技术。
频率调制有两种常用的方式,即调频调制(FM)和相位调制(PM)。
在调频调制中,数字信号的变化会导致载波信号频率的变化,而振幅保持不变。
接收端的解调器使用频率解调器将模拟信号还原为数字信号。
3.相位调制(PM)相位调制也是一种将数字信号转换为模拟信号的调制技术。
在相位调制中,数字信号的变化会导致载波信号相位的变化,而频率和振幅保持不变。
接收端的解调器使用相位解调器将模拟信号还原为数字信号。
三、调制解调器调制解调器是模拟调制系统中的关键设备,用于实现数字信号与模拟信号的相互转换。
调制解调器在发射端将数字信号转换为模拟信号,并通过信道传输。
在接收端,调制解调器将模拟信号还原为数字信号,以便进行解码和处理。
四、模拟调制系统的应用模拟调制系统广泛应用于音频和视频信号的传输。
在电视广播中,模拟调制系统被用于将图像和声音信号转化为模拟信号,然后通过无线或有线信道传输。
在手机通信中,模拟调制系统被用于将语音信号转化为模拟信号,然后通过无线信道传输。
总结:模拟调制系统是一种将数字信号转换为模拟信号的技术,常用于音频和视频信号的传输。
它包括源编码器、调制器和信道等组成部分,并通过调制解调器实现数字信号与模拟信号的相互转换。
第5章模拟调制系统思考题5-1 何谓调制?调制在通信系统中的作用是什么?答:(1)调制是指把信号转换成适合在信道中传输的一种过程。
广义的调制分为基带调制和带通调制(又称载波调制)。
(2)调制在通信系统中的作用:①将基带信号的频谱搬至较高的频率上,提高发射效率;②将多个基带信号分别搬移到不同的载频处,实现信道的多路复用,提高信道利用率;③扩展信号带宽,提高系统抗干扰能力。
5-2 什么是线性调制?常见的线性调制方式有哪些?答:(1)线性调制又称幅度调制,是指由调制信号去控制高频载波的幅度,使之随调制信号作线性变化的过程。
波形上,幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化;在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。
(2)常见的线性调制有调幅、双边带调制、单边带调制和残留边带调制。
5-3 AM信号的波形和频谱有哪些特点?答:(1)AM信号的波形特点:AM波的包络与调制信号的形状完全一样。
(2)AM信号的频谱特点:①AM信号的频谱有载频分量、上边带和下边带三部分组成;②上边带的频谱结构和原调制信号的频率结构相同,下边带是上边带的镜像;③带宽是基带信号带宽的2倍。
5-4 与未调载波的功率相比,AM信号在调制过程中功率增加了多少?答:由于AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成,而只有边带的功率才与带宽相关,也就是说载波分量并不携带信息,因此AM信号在调制过程中功率增加了调制信号的功率。
5-5 为什么要抑制载波?相对AM信号来说,抑制载波的双边带信号可以增加多少功效?答:(1)抑制载波的原因:抑制载波可以提高调制效率,节省载波功率,若不存在载波分量,信号的调制效率是100%,即全部功率都用于信息传输。
(2)对于AM信号,抑制载波的双边带可以使其调制效率提高到100%。
5-6 SSB信号的产生方法有哪些?各有何技术难点?答:(1)SSB信号的产生方法:①滤波法,滤波法是指先产生一个双边带信号,然后让其通过一个边带滤波器,滤除不要的边带,即可得到单边带信号;②相移法,相移法是指利用相移网络,对载波和调制信号进行适当的相移,以便在合成过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号。
第四章 模拟调制系统 习题(30道)1. 已知调制信号 m(t)=cos(2000πt)+cos(4000πt),载波为cos104πt,进行单边带调制,试确定该单边带信号的表达试,并画出频谱图。
解:方法一:若要确定单边带信号,须先求得m(t)的希尔伯特变换 m ’(t)=cos(2000πt-π/2)+cos(4000πt-π/2) =sin(2000πt )+sin(4000πt ) 故上边带信号为S USB (t)=1/2m(t) cos w c t -1/2m ’(t)sin w c t =1/2cos(12000πt )+1/2cos(14000πt ) 下边带信号为S LSB (t)=1/2m(t) cos w c t +1/2m ’(t) sin w c t=1/2cos(8000πt )+1/2cos(6000πt ) 其频谱如图所示。
方法二:先产生DSB 信号:s m (t)=m(t)cos w c t =···,然后经过边带滤波器,产生SSB 信号。
2. 将调幅波通过残留边带滤波器产生残留边带信号。
若次信号的传输函数H(w )如图所示。
当调制信号为m(t)=A[sin100πt +sin6000πt ]时,试确定所得残留边带信号的表达式。
解:设调幅波sm(t)=[m 0+m(t)]coswct,m0≥|m(t)|max,且s m (t)<=>S m (w)根据残留边带滤波器在f c 处具有互补对称特性,从H(w)图上可知载频f c =10kHz ,因此得载波cos20000πt。
故有sm(t)=[m0+m(t)]cos20000πt=m0cos20000πt+A[sin100πt+sin6000πt]cos20000πt=m0cos20000πt+A/2[sin(20100πt)-sin(19900πt)+sin(26000πt)-sin(14000πt)Sm(w)=πm0[σ(w+20000π)+σ(W-20000π)]+jπA/2[σ(w+20100π)-σ(w+19900π)+σ(w-19900π)+σ(w+26000π)-σ(w-26000π)-σ(w+14000π)+σ(w-14000π)残留边带信号为F(t),且f(t)<=>F(w),则F(w)=Sm(w)H(w)故有:F(w)=π/2m0[σ(w+20000π)+σ(w-20000π)]+jπA/2[0.55σ(w+20100π)-0.55σ(w-20100π)-0.45σ(w+19900π)+ 0.45σ(w-19900π)+σ(w+26000π) -σ(w-26000π)f(t)=1/2m0cos20000πt+A/2[0.55sin20100πt-0.45sin19900πt+sin26000πt]3.设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度Pn(f)=0.5*10-3W/Hz,在该信道中传输抑制载波的双边带信号,并设调制信号m(t)的频带限制在5kHz,而载波为100kHz,已调信号的功率为10kW.若接收机的输入信号在加至解调器之前,先经过一理想带通滤波器滤波,试问:1.)该理想带通滤波器应具有怎样的传输特性H(w)?2.)解调器输入端的信噪功率比为多少?3.)解调器输出端的信噪功率比为多少?4.)求出解调器输出端的噪声功率谱密度,并用图型表示出来。