领会:数字化过程的三个步骤
均匀量化的特点和缺点 非均匀量化特点的优点 应用:A律13折线PCM编码 3, 增量调制(△M) 识记:不过载条件和编码范围 领会:△M的基本原理 4, 数字基带信号的码型
识记:单极性码和双极性码的特点
非零(RZ)和非归零(NRZ)的区别 差分码的优点 领会:选码原则
应用:双相码,CMI码的编码方法和主要特点 AMI,HDB3码的编码方法方法和主要特点 5, 数字基带信号的频谱 领会:研究基带信号频谱的意义 单极性和双极性信号的频谱 6, 码间串扰(ISI) 领会:码间串扰现象 7, 眼图
应用:观察眼图的方法,眼图的主要用途
第三章 调制和解调
(一)课程内容 第一节 调制的概念
调制就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。广义的调制分为基带调制和带通调制(也称载波调制)。在无线通信中和其他大多数场合,调制一词均指载波调制。 载波调制就是用记嗲信号取空盒子载波的参数,使其按照基带信号的规律而变化。把基带信号的频谱搬移至较高的载频附近。 目的和作用:
1)通过调制,把基带信号的频谱搬至较高的频率上,以较短的天线获得较高的发射效率; 2)把多个基带信号分别搬移到不同的载频处,以实现信道的多路复用,提高信道利用率; 3)扩展信号带宽,提高系统抗干扰和抗衰落能力。
模拟调制分为幅度调制和角度调制。幅度调制包括调幅(AM),双边带(DSB),单边带(SSB)和残留边带(VSB)。角度调制包括调频(FM)和调相(PM)。
第二节 幅度调制(线性调制)
幅度调制中,载波的振幅随基带信号振幅而变化。 1、 调幅(AM)
AM(Amplitude Modulation)是常规双边带调制的简称。 特点和应用:
1) 由时间波形可以看出,当满足条件:|m(t)|max≤A0时,AM波的包络与基带信号m(t)
的形状完全一样,故可采用简单的包络检波进行解调
2) AM的频谱由载频分量和上、下对称的两个边带组成,因此,AM信号时含有载波的双边
带信号,它的带宽是基带信号带宽的两倍,即: BAM=2fH FH是基带信号的带宽 3) AM的优点在于解调器简单,(广泛应用,中短波调幅广播)
4) AM的缺点是调制效率很低(即功率利用率很低),因为它所含的载波分量并不携带信
息,却要占用一半以上的信号功率
2、 双边带调制(DSB)――――(去直流分量)
将AM中的载波分量去掉,即得到一种高调制效率的调制方式――抑制载波双边带(双边带) 特点与应用:
1) DSB信号的包络不与m(t)成正比,不能用包络检波,要用相干解调。 2) DSB信号带宽与AM相同 BDSB=BAM=2fH
3) 调制效率高(100%)(不存在载波分量,全部功率用于信息传输)
4) 应用场合较少。(用于调频立体声广播中的差信号调制,彩色电视系统中的色差调制)
3、 单边带调制(SSB)――――(去一边带)
DSB信号的上下两个边带中携带着相同的信息,通过滤波器滤掉其中一个边带。这方式称为单边带调制。 特点与应用:
1)优点1:SSB对频谱资源的有效利用。所需的带宽为DSB的一半:BSSB=1/2BDSB=fH 2)优点2:SSB低功耗和设备重量减轻 (由于不传送载波和另一个边带所节省的功率) 3)缺点:SSB由于节省带宽,需要复杂的技术。滤波法的技术难点是陡峭的边带滤波特性难于实现。相移法的技术难点在于宽带相移网络的制作。
4)SSB信号的解调也不能采用简单的包络检波,仍需采用相干解调。
4、 残留边带调制(VSB)
介于SSB与DSB之间的一种折中方法,使其残留一部分。 特点与应用:
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; 2) VSB信号的带宽介于SSB和DSB之间,即fH 5、 相干解调与包络检波 1) 相干解调也叫同步检波。关键是接收端是必须提供一个与接收的已调载波严格同步的本 地载波(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。 2) 包络检波 AM信号在满足|m(t)|max≤A0的条件下,其包络与调制信号m(t)形状完全 一样。 包络检波器:通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。 包络检波器是从已调波的幅度中直接提取原基带信号,属于非相干解调,不需要相干载波, 所以电路简单。因此AM信号几乎都采用包络检波。 第三节 角度调制 1、 角度调制概念 包括调频(FM)和调相(PM)。它们的关系: FM=积分+PM(叫间接调频) PM=微分+FM(叫间接调相) FM调制一般用于模拟调制中,PM一般应用在数字通信中 2、 调频信号的频谱与带宽 卡森(carson)公式: BFM=2(mf +1)fm=2(△f+fm) fm是基带信号的调制频率,△f是最大频偏,mf 是调频指数。 3、 调频信号的产生与解调 1)调频方法:直接调频法和间接调频法 直接调频法:利用压控振荡器作为调制器; 间接调频法:先将基带信号积分,然后对载波进行调相,即可产生一个窄带调频信号。 2)鉴频方法 调频信号的解调(也称鉴频)就是要产生一个与调频信号的频率呈线性关系的输出电压,这个输出电压就是所要恢复的基带信号。 鉴频器:振幅鉴频器(非相干解调), 4、 频率调制的特点与应用 与幅度调制相比,频率调制最突出的优势是具有较高的抗噪声性能,但代价是占用比幅度调制信号更宽的带宽。 用于:调频广播,电视伴音,卫星通信,移动通信,微波通信,蜂窝电话系统。 性能比较: 1)抗噪声性能:FM最好,DSB/SSB,VSB,AM最差 2)频谱利用率:SSB最高,VSB较高,DSB/AM次之,FM最差; 3) 功率利用率:FM最高,DSB/SSB,VSB次之,AM最差; 4) 设备复杂度:AM最简,DSB/FM次之,VSB较复杂,SSB最复杂 第四节 二进制数字调制 1、 二进制幅移键控(2ASK) 识记:二进制数字调制信号的传输带宽 领会:二进制数字调制的基本原理 应用:会画2ASK,2PSK和2DPSK信号的调制器 会画二进制数字调制信号的时域波形 比较2PSK,2DPSK,2FSK,2ASK的有效性和可靠性 1)B2ASK=2fS fS=1/TS是码元速率的两倍。 2)2ASK:二进制幅移键控,利用载波的幅度变化来传递数字信息,而载波的频率和初始相位保持不变。 3)产生方法通常由两种:模拟调制法(相乘法)和键控法(on-off keying OOK 通-断键控) 2、 二进制频移键控(2FSK) 1)B2FSK=(f2-f1)+2fS fS=1/TS是码元速率的两倍。fC为两个载频的中心频率。 若|f2-f1| 2)2FSK:二进制频移键控,利用载波的频率变化来传递数字信息,而载波的幅度和初始相位保持不变。 3)产生方法通常由两种:模拟调频法(相乘法)和键控法。 3、 二进制相移键控(2PSK) 1)B2PSK=2fS fS=1/TS是码元速率的两倍。 2)2PSK:二进制相移键控,利用载波的相位变化来传递数字信息,而载波的幅度和频率保持不变。 3)产生方法通常由两种:模拟调制法(相乘法)和键控法。解调通常采用相干解调法。 比较:(2ASK和2PSK) 两者表示形式完全一样,区别仅在于2ASK为单极性,2PSK为双极性。所以功率谱和带宽都相等。不同的是2PSK没有离散谱(即载波分量),此时2PSK信号实际上相当于抑制载波的双边带信号。 4、 二进制差分相移键控(2DPSK) 1)B2DPSK =B2PSK=2fS fS=1/TS是码元速率的两倍。 2)2DPSK:二进制差分相移键控,利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息。