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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,信号与系统 第5章第2次课,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,信号与系统 第5章第2次课,*,信号与系统,多媒体教学课件,(,第,5,章,Part 2),19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,2,第,5,章抽样、调制与解调,5.0,引言,5.1,抽样定理,5.2,内插公式,5.3,模拟调制,5.4,模拟信号的解调,5.5,频分复用和时分复用,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,3,5.3,模拟调制,调制的概念在各种工程系统中起着重要的作用，尤其在通信系统中调制是核心。本节着重分析调制信号的频谱。,调制的实质就是把各种信号的频谱进展搬移，使它们互不重叠地占据不同的频率范围，立刻信号分别托附于不同频率的载波上。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,4,5.3.1,调制的分类,调制：由携带信息且需要传送的调制信号g(t)(有时又称为基带信号)去把握不含信息的高频载波信号c(t)的某一个或某几个参数，使这些参数依据信号g(t)的规律而变化，从而形成具有高频频谱的窄带信号s(t)，s(t)称为已调制信号。,简洁地说，调制就是通过某种方式将低频信号的频谱搬移到高频信号的频谱上去。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,5,5.3.1,调制的分类,依据调制信号g(t)的不同，可以将调制分为：模拟调制和数字调制,模拟调制是指调制信号g(t)为模拟信号的一种调制方式，数字调制是指调制信号g(t)为数字信号的一种调制方式。,模拟调制也可以称为连续时间信号的调制，依据调制器类型的不同模拟调制可以分为 幅度调制、频率调制和相位调制三种类型。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,6,5.3.1,调制的分类,模拟调制的三种类型,幅度调制：调制信号g(t)转变载波信号c(t)的幅度参数。例如常规的调幅(AM)、抑制载波调幅(SC-AM)及脉冲调幅(PAM)。,频率调制：调制信号g(t)转变载波信号c(t)的频率参数。例如调频(FM)。,相位调制：调制信号g(t)转变载波信号c(t)的相位参数。例如调相(PM)。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,7,5.3.1,调制的分类,模拟信号的幅度调制是通信系统中一种常用的调制方式，第一类幅度调制是载波信号是正弦波的幅度调制，依据调制后的信号频谱是否包含载波信号分为含载波信号的调幅(常规的AM调幅)、抑制载波的调幅(SC-AM)、单边带调制(SSB)、残留边带调制(VSB)等，另一类重要的幅度调制是脉冲幅度调制(PAM)，其载波信号一般为周期矩形脉冲。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,8,5.3.2,正弦振幅调制,正弦振幅调制通常有两种形式,取初相位,q,c,=0,，,正弦载波信号的频谱为,c,称为载波频率,调制后的输出信号,s,(,t,),频谱为,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,9,5.3.2,正弦振幅调制,【,例,5-2】,求三角脉冲调幅信号的傅里叶变换，其中,0,2,。,解：三角脉冲信号的傅里叶变换,(,例,3-6),19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,10,5.3.2,正弦振幅调制,抑制载波的幅度调制,(SC-AM),含载波的幅度调制,(AM),19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,11,5.3.2,正弦振幅调制,抑制载波的幅度调制(SC-AM),不含直流重量的调制信号g(t)的频谱及被调制后的谱,下边带，上边带,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,12,5.3.2,正弦振幅调制,含载波的幅度调制,(AM),也称为常规调幅、,AM,调幅,数学表达,g,(,t,)=,A,0,+f,(,t,),19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,13,5.3.2,正弦振幅调制,含载波的幅度调制,(AM),图形表达,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,14,5.3.3,脉冲幅度调制,(PAM),载波信号是周期矩形脉冲的幅度调制称为脉冲幅度调制,(Pulse Amplitude Modulation,PAM),数学表达,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,15,5.3.3,脉冲幅度调制,(PAM),PAM,的图形表达,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,16,5.4,模拟信号的解调,调制信号,g,(,t,),经幅度调制产生的已调信号通过信道传输后，在接收端可以得到已调信号,s,(,t,),，从已调信号中恢复调制信号,g,(,t,),的过程称为解调。,解调的方法,:,同步解调,非同步解调,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,17,5.4.1,同步解调,同步解调也称为相干解调,本地载波信号,cos(,w,c,t,),，要求与调制端的载波信号同步，即同频同相,H,(j,w,),是幅度为,2,，截止频率为,w,m,低通滤波器,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,18,5.4.1,同步解调,抱负滤波器,抱负低通滤波器是物理不行实现的，但有关抱负滤波器的争论并不因其无法实现而失去价值，实际滤波器的分析与设计往往需要抱负滤波器的理论指导。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,19,5.4.1,同步解调,【例5-6】设一个物理可实现的低通滤波器如图5-17所示，元件参数满足,求该滤波器的,H,(j,w,),，并画出其幅度谱和相位谱,求该滤波器的冲激响应,h,(,t,),图,5-17,物理可实现的低通滤波器,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,20,5.4.1,同步解调,【,例,5-6】(,续,),19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,21,5.4.1,同步解调,【,例,5-6】(,续,),19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,22,5.4.1,同步解调,【,例,5-6】(,续,),19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,23,5.4.1,同步解调,【例5-8】一个抱负低通滤波器H(jw)的幅频和相频特性如图5-15所示，利用SC-AM调制来获得一个如图5-19的抱负带通滤波器，并求出抱负带通滤波器的冲激响应hd(t)。,图5-19 抱负带通滤波器的特性,图5-15 抱负低通滤波器的特性,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,24,5.4.1,同步解调,【例5-8】(续),解：,图5-19抱负带通滤波器的频谱是把图5-15抱负低通滤波器的频谱中心搬移到w0处，只是幅度与原来的一样。,因此抱负带通滤波器的冲激响应hd(t)可以理解为抱负低通滤波器的冲激响应h(t)与2cosw0t相乘所得的信号，即,抱负带通滤波器的冲激响应hd(t)是一个以等效低通滤波器的冲激响应为包络的正弦调幅信号,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,25,5.4.1,同步解调,正弦振幅调制的同步解调,抑制载波幅度调制,(SC-AM),的同步解调,含载波的幅度调制,(AM),的同步解调,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,26,5.4.1,同步解调,正弦振幅调制的同步解调,数学公式表达,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,27,5.4.1,同步解调,正弦振幅调制的同步解调,图形表达,w,m,w,M,2,w,c,-,w,m,w,c,w,m,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,28,5.4.1,同步解调,抑制载波幅度调制,(SC-AM),的同步解调,时域分析,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,29,5.4.1,同步解调,抑制载波幅度调制,(SC-AM),的同步解调,图形表达,w,m,w,M,2,w,c,-,w,m,w,c,w,m,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,30,5.4.1,同步解调,含载波的幅度调制,(AM),的同步解调,时域分析,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,31,5.4.1,同步解调,抑制载波幅度调制,(SC-AM),的同步解调,图形表达,w,c,w,m,w,m,w,M,0,已调制信号的包络就是A+g(t)，从而可以恢复出g(t)。,技术简洁，价格低，常用于民用通讯设备,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,33,5.4.2,非同步解调,不需本地载波信号的放射(续),19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,34,5.4.3,脉幅调制的解调,脉幅调制信号的频谱被搬移了很屡次，搬移后的频谱位置在 处，并保存了在低频处的原调制信号频谱，因此可以通过一个截止频率大于m而小于0-m的低通滤波器，恢复出调制信号g(t)。,在脉冲幅度调制时，假设调制信号的g(t)幅度恒大于零，调制后的信号包络与调制信号g(t)也呈线性关系，因此也可以承受包络检波器来恢复原来的调制信号g(t)。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,35,5.5,频分复用和时分复用,在一个信道上要同时传送多路信号，即承受复用的技术来实现多路信号在一条信道上同时传输信息。,常用的复用技术一般是频分复用、时分复用、码分复用及波分复用。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,36,5.5.1,频分复用,所谓频分复用,(Frequency Division Multiplex,FDM),，就是以频段分割的方法在一个信道内实现多路通信的传输体制。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,37,5.5.1,频分复用,频分复用的频谱表达,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,38,5.5.1,频分复用,频分复用解调,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,39,5.5.2,时分复用,时分复用(Time Division Multiplex,TDM)是把一个传输通道进展时间分割以传送假设干话路的信息，把N个话路设备接到一条公共的通道上，按确定的次序轮番的给各个设备安排一段使用通道的时间。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,40,5.5.2,时分复用,时分多路复用的原理,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,41,5.5.2,时分复用,时分复用周期脉冲信号,p,i,(,t,),的时序,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,42,5.5.3 TDM与FDM的比较,FDM,是用频率来区分同一信道上同时传输的信号，各信号在频域上是分开的，而在时域上是混叠在一起的；,TDM,是在时间上区分同一信道上传输的信号，各信号在时域上是分开的，而在频域上是混叠在一起的。,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,43,5.6,小结,抽样定理,对于频率有限信号或时域有限信号f(t)，分别存在时域抽样定理或频域抽样定理。通常把时域抽样定理所确定的最低抽样频率fs称为奈奎斯特频率，相对应的最大允许抽样时间间隔 称为奈奎斯特间隔。,在满足时域抽样定理的条件下，将抱负抽样信号fs(t)输入具有适宜带宽和增益的抱负低通滤波器(5-9)后，滤波器的输出信号将完全恢复原始信号，式(5-10)称为抽样信号恢复原信号的内插公式。,依据时域和频域对称性，频域抽样的内插公式为(5-13).,19 十一月 2024,信号与系统 第5章第2次课,44,5.6,小结,调制与解调,正弦振幅调制的概念在现代通信系统中占有重要的地位。用携带信息的低频调制信号g(t)去调制高频正弦载波信号c(t)后就得到正弦振幅调制信号s(t)。假设记信号g(t)、s(t)的频谱分别为G(jw)、S(jw)，则将调制信号g(t)的频谱G(jw)幅度衰减一半后再分别向左、向右移动到以-wc和wc为中心，就得到了输出信号s(t)的频谱
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