模拟調制系統

模拟調制系統

模拟調制系統
幅度調制幅度調制是用調制信号去控制高頻載波的振幅,使其按調制信号的規律變化的過程。

正文

大多數待傳輸的信号具有較低的頻率成分。稱之為基帶信号,如果将基帶信号直接傳輸,稱為基帶傳輸,但是,很多信道不适宜進行基帶信号的傳輸,或者說,如果基帶信号在其中傳輸,會産生很大的衰減和失真。因此,需要将基帶信号進行調制,變換為适合信道傳輸的形式,調制是讓基帶信号m(t)去控制載波的某個(或某些)參數,是該參數按照信号m(t)的規律變化的過程。載波可以是正弦波,也可以是脈沖序列,以正弦信号作為載波的調制稱連續被(CW)調制。

對于連續波調制,已調信号可表示為

Sm(t)=A(t)cos [ωt +θ(t)]

它由振幅A(t)、角頻率ω 和相位θ(t)3反而參數構成。控制3個參數中的任何一個都會實現調制,使之成為攜帶信息的信号。

連續波調制分為幅度調制,頻率調制和相位調制。頻率調整和相位調制都是使載波的相角發生變化,因此兩者又統稱為角度調制。

調制在通信系統中具有十分重要的作用,通過調制,可對消息信号的頻譜搬移,使已調信号适合信道傳輸的要求,同時也有利于實現信道複用。例如,将多路基帶信号調制到不同的載頻上進行并行傳輸,實現信道的頻分複用

調制方式往往對通信系統的性能有很大的影響。如果m(t)是連續信号,并且使某個參數連續地與m(t)相對應,稱為模拟調制。

分類

幅度調制

幅度調制是用調制信号去控制高頻載波的振幅,使其按調制信号的規律變化的過程,常分為标準調幅(AM)、抑制載波雙邊帶調制DSB)、單邊帶調制(SSB)和殘留邊帶調制(VSB)等。

角度調制

幅度調制屬于線性調制,它通過改變載波的幅度,以實現調制信号頻譜的搬移,一個正弦載波有幅度、頻率、相位3個參量,因此,不僅可以把調制信号的信息寄托在載波的幅度變化中,還可以寄托在載波的頻率和相位變化中。這種使高頻載波的頻率或相位按照調制信号規律的變化而振幅恒定的調制方式,稱為頻率調制(FM)和相位調制(PM),分别簡稱為調頻和調相。因為頻率或相位的變化都可以看成是載波角度的變化,故調頻和調相又統稱為角度調制。

角度調制與線性調制不同,已調信号的頻譜不再是原調制信号頻譜的線性搬移,而是頻譜的非線性變換,會産生與頻譜搬移不同的新的頻率成分,故又稱為非線性調制

由于頻率和相位之間存在微分與積分的關系,故調頻和調相之間存在着密切的關系,即調頻必調相,調相必調頻。

各種模拟調制系統的比較

AM調制的優點是接收設備簡單,缺點是功率利用率低,抗幹擾能力差,在傳輸中如果載波遇到信道的選擇性衰落,則在包絡檢波時會出現過調失真,信号頻帶較寬,頻帶利用率不高,因此AM調制用于通信質量要求不高的場合。目前主要用在中波和短波的調幅廣播中。

DSB調制的優點是功率利用率高,但帶寬與AM相同,接收要求同步解調,設備較複雜。隻用于點對點的專用通信,運用不太廣泛。

SSB調制的優點是功率利用率和頻帶利用率都較高,抗幹擾能力和選擇性衰落能力均強于AM,而帶寬隻有AM的一半;缺點是發送和接收設備都很複雜。鑒于這些特點,SSB調制普遍用在頻帶比較擁擠的場合,如短波無線電廣播和頻分多路複用系統中。

VSB調制的訣竅在于部分抑制了發送邊帶,同時又利用了平緩滾降濾波器補償了被抑制的部分。VSB的性能與SSB相當。VSB解調原則上也需要同步解調,但在某些VSB系統中,附加了一個足夠大的載波,就可以用包絡檢波法解調合成信号(VSB+C),這種方式綜合了AM、SSB和DSB三者的優點,所有這些特點,使VSB對商用電視廣播系統特别具有吸引力。

FM波的幅度恒定不變,這使它對非線性的器件不甚敏感,給FM帶來了抗快衰落能力。利用自動增益控制和帶通限幅還可以消除快速衰落造成的幅度變化效應。這些特點使窄帶FM對微波中繼通信系統頗具吸引力。寬帶FM的抗幹擾能力強,可以實現帶寬與信噪比的互換,因此寬帶FM廣泛應用于長距離高質量的通信系統中,如衛星通信系統,調頻立體聲廣播、短波和超短波電台中,寬帶FM的缺點是頻帶利用率低,存在門限效應,因此在接受信号弱,幹擾大的情況下适宜采用窄帶FM,這就是小型通信機常采用窄帶調頻的原因。另外,窄帶采用相幹解調時不存在門限效應。

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