現(xiàn)代通信P-2課件

現(xiàn)代通信ModernCommunication授課教師：夏文龍Tel：E-mail：課程主要內(nèi)容第1章現(xiàn)代通信概論第2章模擬通信第3章數(shù)字通信第4章移動通信系統(tǒng)第5章無線通信系統(tǒng)第6章通信新技術(shù)和發(fā)展趨勢第2章模擬通信

(Chapter2AnalogCommunicationSystems)2/6/20233《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.1模擬通信系統(tǒng)

（AnalogCommunicationSystems）2/6/20235《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.1.1模擬通信的概念和系統(tǒng)模型收信機電/非電變換解調(diào)器發(fā)信機調(diào)制器非電/電變換信息源(發(fā)信者)信道信宿(收信者)噪聲源（1）模擬通信的概念：

將基帶模擬信號直接送往信道傳輸或經(jīng)載波調(diào)制之后再送往信道傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。?）模擬通信系統(tǒng)的模型：2/6/20236《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍模擬信號的傳輸方式有三種：模擬信號的基帶傳輸；模擬信號的調(diào)制傳輸；模擬信號的數(shù)字化傳輸。2.1.2模擬信號的傳輸方式2/6/20237《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（2）模擬電話通信網(wǎng)：本地交換機…本地交換機…本地交換機…本地交換機…本地交換機…本地交換機…本地交換機..長途交換機市話匯接交換機市話匯接交換機市話匯接交換機2/6/20239《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍①模擬電話通信原理：基本原理：（發(fā)）聲-電變換，在信道傳輸電信號，交換，（收）電-聲變換電話通信網(wǎng)。電話機由手持機和座機組成。手持機由拾音器和揚聲器組成。座機包括二/四線變換電路，撥號電路和鍵盤，音頻濾波和放大電路。2/6/202310《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍②撥號方式1——脈沖撥號：脈沖（Pulse）撥號：用電脈沖的個數(shù)代表0~9十個阿拉伯數(shù)字。123…02/6/202311《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.1.2.2模擬信號的載波傳輸（ModulationTransmission）

進行調(diào)制的目的：調(diào)制是有效輻射電磁波的唯一手段；無相互干擾地同時傳送多路信號的手段之一就是利用調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)的頻分多路復(fù)用；選擇適當?shù)恼{(diào)制形式可以抑制不希望的信號的影響，改善通信系統(tǒng)的性能。收信機電/非電變換解調(diào)器發(fā)信機調(diào)制器非電/電變換信息源(發(fā)信者)信道信宿(收信者)噪聲源2/6/202313《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.1.2.3模擬信號的數(shù)字化傳輸（DigitalizationTransmission）信源編碼(A/D變換)模擬信號m(t)預(yù)濾波抽樣量化編碼重建模擬信號數(shù)字傳輸系統(tǒng)譯碼低通濾波2/6/202314《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.2載波通信的一般原理2/6/202315《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍振幅調(diào)制分量：相位調(diào)制分量：調(diào)制分量：同相調(diào)制分量：正交調(diào)制分量：2/6/202317《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.2.1幅度調(diào)制-角調(diào)制（AM-AM）由已調(diào)信號的三角表示式：基帶信號處理m(t)A[m(t)]θ[m(t)]角調(diào)制基帶電路射頻電路可以得到用幅度調(diào)制—角調(diào)制技術(shù)實現(xiàn)的一般調(diào)制器。2/6/202318《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍當θ[m(t)]等于一個常數(shù)，A[m(t)]隨m(t)變化，則為幅度調(diào)制；當A[m(t)]等于一個常數(shù)，而θ[m(t)]

隨m(t)變化，則為角調(diào)制；當A[m(t)]和θ[m(t)]

都隨m(t)變化，則為幅度和相位聯(lián)合調(diào)制?；鶐盘柼幚韒(t)A[m(t)]θ[m(t)]角調(diào)制基帶電路射頻電路2/6/202319《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.2.2正交調(diào)制器由已調(diào)信號的正交表示式可以得到正交調(diào)制器的一般模型?；鶐盘柼幚韒(t)-π/2基帶電路射頻電路2/6/202321《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍正交相干解調(diào)器：由已調(diào)信號的正交表示式可以得到正交相干解調(diào)器的一般模型。-π/2LPFLPF2/6/202322《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍模擬通信中的調(diào)制類型：連續(xù)波模擬調(diào)制幅度調(diào)制角調(diào)制AMDSBSSBVSBFMPM2/6/202323《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

幅度調(diào)制是正弦型載波的幅度隨調(diào)制信號線性變化的過程，幅度已調(diào)信號的頻譜為調(diào)制信號的頻譜的平移及線性變換，一般又稱為線性調(diào)制。AMDSBSSBVSB幅度調(diào)制幅度調(diào)制有標準AM、DSB、SSB和VSB四種形式。2/6/202325《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（1）AM標準調(diào)幅信號的時域和頻域表示式：

2.3.1標準調(diào)幅（AM）2/6/202326《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（2）AM標準調(diào)幅信號的波形和頻譜示意圖：m(t)的帶寬為fMAM信號的頻譜寬度為m(t)帶寬fM的二倍2/6/202327《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍②包絡(luò)檢測器（envelopedetector）:RCD充電放電2/6/202329《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

（4）上邊帶和下邊帶

已調(diào)信號頻譜中正頻率高于+c

和負頻率低于c

的頻譜合稱為上邊帶（USB），正頻率低于+c

和負頻率高于c的頻譜合稱為下邊帶（LSB）。上、下邊帶都包含了調(diào)制信號的全部信息。2/6/202330《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍功率：調(diào)制效率：

（5）AM信號的功率及調(diào)制效率2/6/202331《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍AM調(diào)制的優(yōu)缺點：

Advantage：調(diào)制解調(diào)方法簡單，易于實現(xiàn)，適合于廣播式大眾通信。

Disadvantage：①功率利用率低；②帶寬利用率低。2/6/202332《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

2.3.2抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）(Double-sidebandsuppressedcarrierAM)如果抑制標準調(diào)幅AM信號中載波分量的傳送，既不影響信息的傳輸，而且還會提高功率利用率，這種調(diào)制方式就是雙邊帶抑制載波調(diào)幅，簡稱雙邊帶調(diào)幅，記作DSB。2/6/202333《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

（1）DSB信號的時域和頻域表示式：2/6/202334《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（2）DSB信號的波形和頻譜示意圖：

DSB信號的包絡(luò)與|m(t)|成比例變化，其波形在

m(t)改變符號時恰好載波也改變符號，出現(xiàn)反相點。2/6/202335《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍DSB信號的頻譜中不包含載頻分量，與調(diào)制信號的頻譜呈線性對應(yīng)關(guān)系，相當于將基帶信號頻譜搬移到載頻處重現(xiàn)，只是幅度減半。因此，DSB信號的帶寬為：調(diào)制效率為：2/6/202336《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（3）DSB信號的產(chǎn)生與解調(diào)：低通濾波器2/6/202337《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

相干解調(diào)器低通濾波器

相干解調(diào)器由乘法器和低通濾波器組成。相干解調(diào)要求接收端提供一個與發(fā)送端載波信號完全同頻同相的相干載波（或稱為同步載波）。2/6/202338《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍AMDSBSSBVSB幅度調(diào)制幅度調(diào)制有標準AM、DSB、SSB和VSB四種形式。幅度調(diào)制2/6/202339《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.3.3單邊帶調(diào)幅（SSB）(SinglesidebandAM)（1）單邊帶調(diào)幅的概念：只傳送雙邊帶信號中其中一個邊帶的調(diào)制方式，稱為單邊帶調(diào)幅（SSB）。SSB分為上邊帶調(diào)制（USB）和下邊帶調(diào)制（LSB）。2/6/202340《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

（2）單邊帶調(diào)幅信號的時域和頻域表示式：

2/6/202341《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（3）單邊帶調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法：濾波法是指用邊帶濾波器從雙邊帶信號中濾出單邊帶信號。邊帶濾波器

①濾波法產(chǎn)生單邊帶調(diào)幅信號（Filtermethod）：2/6/202342《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍理想濾波特性不可能實現(xiàn)，實際電路中的邊帶濾波器從它的通帶到阻帶總有一個過渡帶，因此，濾波法只適用于沒有或很少低頻分量的調(diào)制信號。2/6/202343《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍依據(jù)單邊帶信號的時域表示式，可以得到產(chǎn)生單邊帶信號的相移法。

②Phase-shiftmethod：-π/2-π/22/6/202344《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（4）單邊帶信號的解調(diào)：低通濾波器單邊帶信號的解調(diào)要用相干解調(diào)法。2/6/202345《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍AMDSBSSBVSB幅度調(diào)制幅度調(diào)制有標準AM、DSB、SSB和VSB四種形式。幅度調(diào)制2/6/202346《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.3.4殘留邊帶調(diào)幅（VSB）

（Vestigil-sidebandAM）2/6/202347《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（1）殘留邊帶調(diào)幅（VSB）的概念：如果既不是同時傳輸兩個邊帶，也不是只傳送一個邊帶，而是以傳輸一個邊帶的大部分為主，同時傳輸另一個邊帶靠近載頻附件的一小部分殘余為輔，這種調(diào)制方式稱為殘留邊帶調(diào)幅，記作VSB。2/6/202348《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（2）殘留邊帶調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法:

①Filtermethod。殘留邊帶濾波器HVSB(ω)m(t)sVSB(t)2/6/202349《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍各種調(diào)制方式的應(yīng)用調(diào)制方式用途舉例連續(xù)波模擬調(diào)制線性調(diào)制(幅度調(diào)制)標準幅度調(diào)制AM廣播單邊帶調(diào)制SSB載波通信、短波無線電話通信雙邊帶調(diào)制DSB立體聲廣播殘留邊帶調(diào)制VSB電視廣播、傳真非線性調(diào)制（角調(diào)制）頻率調(diào)制FM微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播相位調(diào)制PM中間調(diào)制方式2/6/202350《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍幅度調(diào)制小結(jié)：幅度調(diào)制AMDSBSSBVSB要求掌握：

如何用載波的幅度傳輸信息信號；

AM和DSB的表達式和特點；實際應(yīng)用情況。2/6/202351《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.4角調(diào)制（AngleModulation）2/6/202352《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍在連續(xù)波調(diào)制中，若已調(diào)波的幅度保持不變，相角按調(diào)制信號的某種規(guī)律變化，稱為角調(diào)制。角調(diào)制信號可一般地表示為：角調(diào)制的概念：

2/6/202353《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍與角調(diào)制有關(guān)的術(shù)語：

瞬時相位偏移：瞬時（角）頻率偏移：瞬時（角）頻率：瞬時相位或總相位：2/6/202354《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.4.1調(diào)頻和調(diào)相（FrequencyModulationandPhaseModulation）（1）定義：2/6/202355《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍瞬時相位偏移：瞬時（角）頻率偏移：波形表示式：FM：2/6/202356《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍PM：瞬時相位偏移：瞬時（角）頻率偏移：波形表示式：2/6/202357《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

（2）調(diào)頻和調(diào)相的關(guān)系：對調(diào)頻和調(diào)相信號進行比較可以看出，除了調(diào)頻信號的瞬時頻率偏移正比于調(diào)制信號，而瞬時相位偏移正比于調(diào)制信號的積分，調(diào)相信號的瞬時頻率偏移正比于調(diào)制信號的微分而瞬時相位偏移正比于調(diào)制信號外，頻率調(diào)制和相位調(diào)制在本質(zhì)上沒有多大的區(qū)別。2/6/202358《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍①增加調(diào)制信號的幅度，將增加頻偏或相位偏移，從而增加FM或PM信號的帶寬，但不影響FM或PM信號的平均功率，它始終是一個常數(shù)。②相位的變化會引起頻率的變化，頻率的變化也會引起相位的變化，兩者的變化均引起正弦信號的總相位的變化。（3）調(diào)角信號的一些特性：

2/6/202359《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍③如果預(yù)先不知道調(diào)制信號的形式時，很難區(qū)分已調(diào)信號是調(diào)頻信號還是調(diào)相信號，所以一般將它們統(tǒng)稱為角調(diào)制信號。④角調(diào)制信號是非線性調(diào)制，很難寫出角調(diào)制信號的頻譜表示式。根據(jù)最大相位偏移的大小，角調(diào)制分為窄帶角調(diào)制和寬帶角調(diào)制。2/6/202360《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

2.4.2調(diào)頻信號的產(chǎn)生與解調(diào)：

①調(diào)頻信號的產(chǎn)生：產(chǎn)生調(diào)頻信號通常有兩種方法，一種是直接調(diào)頻法，另一種是間接調(diào)頻法。

直接調(diào)頻法：可控電抗元件載波振蕩器m(t)sFM(t)2/6/202361《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍間接調(diào)頻法：間接調(diào)頻法是利用產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號比較容易的特點，先用調(diào)制信號產(chǎn)生窄帶調(diào)頻信號，再用倍頻器將其變換為寬帶調(diào)頻信號。2/6/202362《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2/6/202363《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍②調(diào)頻信號的解調(diào)：

鑒頻器：BPFsFM(t)放大限幅器微分器包絡(luò)檢測器LPF鑒頻器2/6/202364《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

連續(xù)波模擬調(diào)制小結(jié)：連續(xù)波模擬調(diào)制幅度調(diào)制角調(diào)制AMDSBSSBVSBFMPM2/6/202365《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

接收機分類：零中頻接收機；超外差接收機。2.5超外差接收機

SuperheterodyneReceiver2/6/202366《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（1）超外差接收機的一般模型：

超外差接收技術(shù)是美國電氣工程師EdwardH.Armstrong在1918年提出并完善的。射頻濾波放大器混頻器中頻濾波放大器檢測器低頻功放揚聲器或監(jiān)視器本機振蕩器2/6/202367《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

（2）混頻（變頻）一般原理：中頻濾波器2/6/202368《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（3）中頻濾波放大器功能：選頻放大。典型中頻頻率：AM接收機：465kHz;FM接收機：10.7MHz、465kHz;2/6/202369《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（4）檢測器（Detector）：包絡(luò)檢測器；相干檢測器；正交相干檢測器；鑒頻器；鑒相器2/6/202370《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

（5）超外差接收機的典型例子：①AM超外差接收機。射頻濾波放大器fc混頻器中頻濾波放大器fIF=465kHz包絡(luò)檢測器音頻功放揚聲器本機振蕩器fLo=fc+465kHz2/6/202371《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

②FM超外差接收機2/6/202372《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.6頻分多路復(fù)用

（Frequency-divisionMultiplexing）

2/6/202373《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍2.6.1多路復(fù)用的理論與技術(shù)

（1）多路復(fù)用（Multiplexing）：

在實際的通信系統(tǒng)中，經(jīng)常需要在兩地之間同時傳送多路信號。

①空分多路復(fù)用：

利用多條低速物理線路，比如電纜的許多線對，每條線對傳遞一路信號，以空間上的分割實現(xiàn)多路復(fù)用，一般稱為空分多路復(fù)用。2/6/202374《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

②寬帶多路復(fù)用：

現(xiàn)代通信中的多路復(fù)用，主要指用同一寬帶信道或高速信道同時傳送多路基帶信息信號或低速信號的技術(shù)。頻分多路復(fù)用（FDM）；時分多路復(fù)用（TDM）；碼分多路復(fù)用（CDM）。2/6/202375《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍

（2）多路復(fù)用的理論基礎(chǔ)

——信號正交分割原理。如果信號集：中的信號滿足條件：則該信號集稱為正交信號集。2/6/202376《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍在信道中傳輸多路復(fù)合信號：在接收端與各路信號分別相乘并進行積分運算，即可實現(xiàn)正交信號的分割。2/6/202377《現(xiàn)代通信技術(shù)》第1章現(xiàn)代通信技術(shù)概論電子信息學(xué)院夏文龍（3）多路復(fù)用的實現(xiàn)：①發(fā)送端進行信號正交化設(shè)計；②多路信號復(fù)合與傳輸；③接收端進行信號正交化分離。復(fù)合信道..