(含教学思路、课程设计方案等,字数不超过3000字) 教学进程 1、引入课题 由马来西亚航空公司航班MH370失事说明世界需要信息交流、信息共享,引出通信系统的一般模型,分析系统模型都包含调制和解调环节。 2014年3月8日00:42航班在马来西亚吉隆坡国际机场起飞,计划06:30在北京降落。01:20,航班在马来西亚和越南的交接处与胡志明管控区失去联系,且并未收到失踪飞机的求救信号。随着广播、电视、互联网和其它电子媒介的出现,随着各种现代信息传输方式的飞速发展,人与人之间的时空距离骤然缩短,整个世界紧缩成一个“村落”。 地球村是互联网的发展,是信息网络时代的集中体现,而所有一切的信息传输交换都离不开通信系统,而远距离通信系统都会包含调制环节。 接着由一组图片引出议题,为什么远距离通信必须包含调制,调制的意义和目的何在。 1、频率低衰减就大,频率低波长就大,容易出现衍射,产生干扰,而且在自然界中物体的震动多为低频震动,产生干扰较为容易,还有就是在短波中容易在大气电离层产波的反射,而长波则会穿透大气向宇宙辐射,“基带信号不适合远距离传输”、“基带信号不能远距离无线传输”。 2、交流信号要有效辐射和接收,天线的尺寸应和波长相比拟。当天线的长度L约为1/4波长时,天线收发转换效率最高。频率越低,所需天线的孔径越大,而天线的孔径是受物理条件限制的。 3、通过调制,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。 2、教学内容 1.信号为什么要调制 2.如何实现振幅调制 3.普通振幅调制基本特性 4.普通振幅调制仿真与解调 5. 普通振幅调制分析总结 (5.1.1)信号为什么要调制 ①低频信号(基带)通信距离有限 ②进行频谱搬移,匹配信道特性,减小天线尺寸 ③实现多路复用,提高信道利用率 ④改善系统性能(有效性、可靠性) 讲解:频率低衰减大,频率低波长大,容易出现衍射,产生干扰,而且长波则会穿透大气向宇宙辐射,而调制可以进行预先规划频谱搬移,更好的匹配信道特性,使信号在信道内得以更好的传输,并且可以减小天线尺寸。 ⑤实现频率的再分配 ⑥使得整个频带成为统一、协调的分配体系 基于以上有必要对信号采取有效合理的调制方式1.2。 (5.1.2)如何实现普通振幅调制(AM) 普通振幅调制(AM)是把信号转换成适合在信道中传输的形式,用调制信号去控制载波幅值参数的变化,载波(未受调制的周期性振荡信号)可以是正弦波,也可以是非正弦波,已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化;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)。由于这种搬移是线性的,因此,幅度调制通常又称为线性调制。 意义:利用乘法器和加法器实现时域中已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化,频域中基带信号频谱在频域内的简单搬移到制定频谱位置。 那么时域波形和频谱是什么样子的呢,引出2.1。 (5.1.3)普通振幅调制(AM)基本特性 正常调幅和临界调幅的信号包络与调制信号波形相同,可以用包络检波法将原信号恢复。如果出现“过调幅”现象,用包络检波将发生失真。 普通振幅(AM)信号的频谱由载频分量、上边带和下边带三部分组成,上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同,下边带是上边带的镜像。波形图和频谱图可以对通信信号进行模拟仿真。 引出2.2。 (5.1.4)普通振幅调制(AM)仿真与解调 (1)普通振幅调制(AM)仿真有四个部分:载波、调制信号、已调信号时域波形以及已调信号频谱图。 讲述包含的波形特性和意义,并对仿真进行演示。 (2)普通振幅调制(AM)的解调 正常调幅和临界调幅的信号包络与调制信号波形相同,可以用包络检波法很容易恢复出原信号。 包络检波器通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。 普通振幅(AM)信号的频谱由载频分量和边带分量组成,载波分量并不包含传输信息,那么传输载波分量会对整个发射功率有什么影响呢,从而引出5.1.5。 (5.1.5)普通振幅调制分析、总结 普通振幅调制(AM)信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关,载波分量并不携带信息。有用功率(用于传输有用信息的边带功率)占信号总功率的比例称为调制效率, 普通振幅调制(AM)信号调制效率较低,当调制系数为1时,其调制效率最高为1/3。 普通振幅调制(AM)调制的优点是接收设备简单,解调方便,便于接收;缺点是功率利用率低,抗干扰能力差。 3、课堂总结 总结该节课的重点普通振幅调制的定义、系统组成实现、普通振幅调制(AM)的时域波形和频域频谱图以及解调方法。要求同学们课下多去实验室参观学习。 4、布置作业 ①调幅系数m又称调幅度,通常用百分数表示,反应基带信号改变载波幅度的程度,它有哪几种情形? ②普通振幅调制(AM)信号包含上、下边频分量和载波分量;边频分量振幅小于载波分量振幅的一半,能否去掉载波和其中一个边频? |