第5章 模拟调制系统

幅度调制的原理 线性调制系统的抗操声性能 角度调制（非线性调制）的原理及抗噪声性能 各种模拟调制系统的比较 频分复用（FDM）
通信原理
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5.4 调频系统的抗噪声性能
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• 基本概念
– 调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一 种过程。 – 广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调 制）。 – 狭义调制 － 仅指带通调制。在无线通信和其他大多 数场合，调制一词均指载波调制。 – 调制信号 － 指来自信源的基带信号 – 载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。 – 载波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦 波，也可以是非正弦波。 – 已调信号 － 载波受调制后称为已调信号。 – 解调（检波） － 调制的逆过程，其作用是将已调信 号中的调制信号恢复出来。
2
A02 cos 2 c t m 2 (t ) cos 2 c t 2 A0 m(t ) cos 2 c t
功率分配：
PAM
2 （ 规律!!!） A0 m 2 (t ) Pc Ps 2 2
注：Pc－载波功率；Ps－边带功率；Pm m 2 (t ) 基带信号功率。 调制效率： 2
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（2）包络检波法 原理：AM信号波形的包络与输入 基带信号成正比，故可以用包络 检波的方法恢复原始调制信号。
sAM (t )
0
A0 m(t )
t
包络检波器：一般由半波/全波整流器和LPF组成。 电路由二极管D、电阻R和电容C组成。
电容器两端电压 载波包络
cos c t
图5-1 幅度调制器的一般模型
H ( ) h(t )
表达式：
s m (t ) [m(t ) cos c t ] * h(t )
1 S m ( ) [ M ( c ) M ( c )]H ( ) 2
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5.1 幅度调制的原理
幅度调制的一般模型
幅度调制定义：用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使 其按调制信号的规律变化的过程。 模型：
m(t )
×
h(t)
sm (t )
m(t)--调制信号（一般为基带信号）； sm(t)--已调信号； h(t)--滤波器的冲激响应。
m(t )
0
t
A0 m(t )
0
M ( ) 1
t t
H
载频分量
0
H

载频分量
cos c t
0
S AM ( )
sAM (t )
0
A0
1/2 0
A0
t
上边带
c
下边带
c
2 H下边带 上边带 通信理 82013-7-31
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m(t )
0
t
A0 m(t )
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5.1.1 常规双边带调幅（AM）
1. AM信号的表达式、频谱及带宽 条件（在一般模型的基础上） ： 滤波器为全通网络：H( )=K(=1); 调制信号：m(t)外加直流分量A0，且
m(t ) 0
m(t )
×
h(t)
sm (t )
cos c t
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（3）波形及频谱
s AM (t ) [ A0 m(t )]cos c (t ) A0 cos c (t ) m(t ) cos c (t )
1 S AM ( ) A0 [ ( c ) ( c )] [M ( c ) M ( c )] 2
●采用AM传输信息－－ 好处：解调电路简单，可采用包络检波法。 缺点：调制效率低，载波分量不携带信息，但却占据了 大部分功率。 改进措施：如果抑制载波分量的传送，则可演变出另一 种调制方式，即抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）。
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m(t )
×
5.1.2 抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）
（2）表达式
s DSB (t ) m(t ) cos c t
1 S DSB ( ) [ M ( c ) M ( c )] 2
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（3）波形及频谱 s DSB (t ) m(t ) cos c t
1 S DSB ( ) [ M ( c ) M ( c )] 2
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– 调制的目的 • 提高无线通信时的天线辐射效率。 • 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。 • 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还 可实现传输带宽与信噪比之间的互换。 – 调制方式 • 模拟调制 • 数字调制 – 常见的模拟调制 • 幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带 • 角度调制：频率调制、相位调制
调制的逆过程叫做解调。AM信号的解调方法有两种：相 干解调和包络检波解调。 （1）相干解调 原理：乘法器移频。 关键：与调制器同频同相 位的载波。
s AM (t )
x
sp (t)
cos c t
LPF
mo (t )
s p (t ) s AM (t ) cos c t [A0 图3-4)]cos 2 ct m(t 相干解调原理框图 1 1 [A0 m(t )] [A0 m(t )]cos 2ct 2 2 用一个低通滤波器，就无失真的恢复出原始的调制信号： 1 mo (t ) [ A0 m(t )] (规律!!!) 问：同频不同相？ 同相解调结果：1/2幅度。 2
A0 A1 m (t ) 2 2
2
AM
A02 / 2 1 2 33% 2 2 2 A0 m (t ) A0 A0 / 2 3 m 2 (t )
由此可见，正弦波做100％AM调制时，调制效率仅为33.3%!
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3.AM信号的解调
0
M ( ) 1
t t
H
载频分量
0
H

载频分量
cos c t
0
S AM ( )
sAM (t )
0
A0
1/2 0
A0
t
上边带
c
下边带
c
2 H
下边带

上边带 • 频谱图 – 由频谱可以看出，AM信号的频谱由 载频分量，上边带，下边带 三部分组成。 – 上边带的频谱结构与原调信号的频谱结构相同，下边 带是上边带的镜像。
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通信原理电子教案
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第5章 模拟调制系统
调制是频带传输的基础。 主要内容高频电子线路已经学过，从通信原理角度予以 带有复习性质的介绍。
基本概念
5.1 5.2 5.3 5.5 5.6
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3.DSB信号的解调
－－DSB信号只能采用相干解调。 乘法器输出为：
sDSB (t )
x
sp (t)
cos c t
LPF
mo (t )
s p (t ) sDSB (t ) cos ct m(t ) cos 2 ct
1 1 m(t ) m(t ) cos 2ct 图3-4 相干解调原理框图 2 2 1 经低通滤波器滤除高次项，得 mo (t ) m(t ) 2
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m(t )
0
t
A0 m(t )
0
M ( ) 1
t t
H
0
H

cos c t
0
S AM ( )
sAM (t )
0
A0
1/2 0
A0
t
c
（4）讨论
c
2 H

●AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带 宽的两倍，即 B 2B 2 f
－－即无失真地恢复出原始电信号。
DSB调制的好处:节省了载波发射功率，调制效率高；调制 电路简单，仅用一个乘法器就可实现。 缺点:占用频带宽度比较宽，为基带信号的2倍。 改进招数？
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5.1.3 单边带调制（SSB）
考察：由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携 带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑， 仅传输其中一个边带就够了。 1. SSB信号的产生 产生SSB信号的方法很多，最基本的：滤波法和相移法。 （1）滤波法－－据一般模型而建 条件：
AM
Ps 所载信息功率 m (t ) ＝ 已调信号总功率 PAM A02 m 2 (t )
显然，AM信号的调制效率总是小于1。
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例5.1 设m(t)为正弦信号，进行100％的常规双边带调幅，求 此时的调制效率。 解： 依题意无妨设 m(t ) A1 cos 1t 而100％调制就是 A0 m(t ) max 的调制，即 A0 A1 因此 2 2