通信原理 模拟信号调制系统
通信系统中的数字信号调制原理
通信系统中的数字信号调制原理在通信系统中，数字信号调制是非常重要的一个环节。
数字信号调制的原理是将数字信号转换为模拟信号，以便在信道传输过程中能够准确传输和恢复原始信息。
下面我将详细介绍数字信号调制的原理。
数字信号调制的主要目的是将数字信号转换为模拟信号，以便在信道传输过程中可以准确传输信息。
这样一方面可以减小传输的带宽，另一方面也可以提高信号的传输质量和抗干扰能力。
数字信号调制主要有两种方式：ASK（Amplitude Shift Keying）和FSK（Frequency Shift Keying）。
对于ASK调制，其原理是通过改变信号的振幅来表示不同的数字信号。
具体实现方法是，在一个固定频率的载波信号上，当需要传输高电平（1）时，将振幅调制成一定水平；当需要传输低电平（0）时，将振幅调制成另一个水平。
这样，接收端可以通过测量信号的振幅来还原原始的数字信号。
而对于FSK调制，其原理是通过改变信号的频率来表示不同的数字信号。
具体实现方法是，在一个固定振幅的载波信号上，当需要传输高电平（1）时，将频率调制成一定值；当需要传输低电平（0）时，将频率调制成另一个值。
接收端则可以通过测量信号的频率来还原原始的数字信号。
值得注意的是，数字信号调制的过程中会引入一定的量化误差和噪声干扰，因此在设计通信系统时需要考虑到这些因素。
此外，不同的数字信号调制方式在传输效率、带宽利用率、抗干扰能力等方面可能有所不同，需要根据具体的应用场景进行选择。
总的来说，数字信号调制在通信系统中起着至关重要的作用。
掌握数字信号调制的原理和实现方法，可以帮助我们设计出更高效、更可靠的通信系统，从而更好地满足人们对信息传输的需求。
希望以上内容对您有所帮助。
大学课程通信原理第5章-模拟调制系统课件
调制信号：原始基带信号
模拟调制：调制信号取值连续 数字调制：调制信号取值离散
正弦波模拟调制
载波：携带调制信号的信号
正弦波调制：正弦型信号作为载波 脉冲调制：脉冲串作为载波
正弦波数字调制 脉冲模拟调制 脉冲数字调制
2
1 调制的定义和分类(2)
正弦波模拟调制
调制信号：模拟信号：m(t)
0 0
A 2
M
c
M
c
已调信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移。
线性调制
4
2.1 幅度调制的原理(2)
幅度调制器的一般模型
mt
ht
sm t
ht H
cos ct
sm t m t cos ct h t
Sm
1 2
M
c
M
c
H
m t ,ht 不同
双边带调幅(DSB) 标准调幅(AM)
载波分量
DSB分量
m ' t
sAM t
m0
S AM
m0
c
c
1 2
M
'
c
M
'
c
where m ' t M ' .
12
2.1 幅度调制的原理(8)
调幅系数
m ' t
AM
max 1 m0
已调信号的包络与调 制信号成比例变化.
m't
sAM t
m0
m0 m '(t )
sAM t m0 m '(t)
单边带调幅(SSB)
残留边带调幅(VSB) 5
常规调幅AM：H(ω)为全通网络，m(t) 有直流成 分。
通信原理 模拟信号调制系统
m2t
PS
2
P AM
AM
A02
m2 t
2
2
m2 t
A02 m2
t
例题：当m(t) = Am cos mt 时，m2 (t) Am2 / 2
代入上式，得到
AM
m2 t
A02 m2 t
Am2
2
A02
Am2 2
Am2 2 A02 Am2
当|m(t)|max = A0时（100％调制），调制效率最高，这时
两式仅正负号不同
sUSB (t)
1 2
Am
cos(C
m )t
1 2
Am cosm cosct
1 2
Am sin m sin ct
若保留下边带，则有
sLSB (t)
1 2
Am
cos(C
m )t
1 2
Am
cos mt
cos ct
1 2
Am
sin mt
sin ct
16
第5章 模拟调制系统
将上两式合并：
c
)
(
c
)]
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
调制器模型
m t
A0
sm t
cos ct
6Байду номын сангаас
第5章 模拟调制系统
波形图
m t
由波形可以看出，当满足条件：
t
|m(t)| A0
A0 mt
时，其已调波的包络与调制信号波
形相同，因此用包络检波法很容易
t
载波
恢复出原 始调制信号。 t
手机 调制原理
手机调制原理
手机调制原理是指将信息信号转换为适合进行传输和传播的调制信号的过程。
手机通信中使用的调制原理主要包括两种：模拟调制和数字调制。
模拟调制是将模拟信号转换为模拟调制信号的过程。
在手机通信中，模拟信号是指来自麦克风、摄像头等传感器的连续变化的信号，如声音、图像等。
模拟调制的目的是使这些模拟信号能够在手机系统中进行传输和处理。
常用的模拟调制技术有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
幅度
调制是通过改变模拟信号的幅度来调制载波信号，频率调制是通过改变模拟信号的频率来调制载波信号，相位调制则是通过改变模拟信号的相位来调制载波信号。
数字调制是将数字信号转换为数字调制信号的过程。
在现代手机通信中，数字信号是指通过数字化技术将模拟信号转换为一系列离散的二进制数据，如语音、视频等。
数字调制的目的是使这些数字信号能够在手机系统中进行传输和处理。
常用的数字调制技术有二进制相移键控（BPSK）、四进制相移键控（QPSK）和正交频分复用（OFDM）等。
其中，相移键控是
通过改变数字信号的相位来调制载波信号，正交频分复用则是将数字信号分为多个子载波，在频域上进行调制和复用。
综上所述，手机调制原理是将信息信号转换为适合进行传输和传播的调制信号的过程。
模拟调制主要适用于模拟信号的处理，数字调制则适用于数字信号的处理。
这些调制原理是手机通信中实现信号传输的关键技术。
通信原理模拟调制系统
通信原理模拟调制系统一、模拟调制系统的基本原理模拟调制系统的基本原理是将数字信号通过调制技术转换为模拟信号，然后通过信道传输，并在接收端使用解调技术将模拟信号还原为数字信号。
模拟调制系统由三个基本组成部分组成，分别是源编码器、调制器和信道。
源编码器将输入的数字信号进行编码处理，调制器将编码后的数字信号转换为模拟信号，并通过信道传输，接收端的解调器将模拟信号还原为数字信号。
二、常用的调制技术1.幅度调制（AM）幅度调制是一种常用的调制技术，通过改变载波信号的幅度来传输数字信号。
具体实现时，将载波信号与数据信号相乘，得到一个幅度变化的信号，然后通过信道传输。
发射端的解调器使用包络检测器将幅度调制信号解调为原始数据。
2.频率调制（FM）频率调制是一种将数字信号转换为模拟信号的调制技术。
频率调制有两种常用的方式，即调频调制（FM）和相位调制（PM）。
在调频调制中，数字信号的变化会导致载波信号频率的变化，而振幅保持不变。
接收端的解调器使用频率解调器将模拟信号还原为数字信号。
3.相位调制（PM）相位调制也是一种将数字信号转换为模拟信号的调制技术。
在相位调制中，数字信号的变化会导致载波信号相位的变化，而频率和振幅保持不变。
接收端的解调器使用相位解调器将模拟信号还原为数字信号。
三、调制解调器调制解调器是模拟调制系统中的关键设备，用于实现数字信号与模拟信号的相互转换。
调制解调器在发射端将数字信号转换为模拟信号，并通过信道传输。
在接收端，调制解调器将模拟信号还原为数字信号，以便进行解码和处理。
四、模拟调制系统的应用模拟调制系统广泛应用于音频和视频信号的传输。
在电视广播中，模拟调制系统被用于将图像和声音信号转化为模拟信号，然后通过无线或有线信道传输。
在手机通信中，模拟调制系统被用于将语音信号转化为模拟信号，然后通过无线信道传输。
总结：模拟调制系统是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，常用于音频和视频信号的传输。
它包括源编码器、调制器和信道等组成部分，并通过调制解调器实现数字信号与模拟信号的相互转换。
现代通信原理模拟调制系统
现代通信原理
第四章 模拟调制系统
-1-
本章知识点
4.1 引言 调制的概念 调制的分类 调制的作用 4.2 幅度调制(线性调制） 幅度调制基本原理 线性调制系统性能分析 4.3 角度调制（非线性调制） 基本概念 调频信号表达式 调相信号表达式 单音调制 调频信号的产生与解调方法 4.5 频分复用FDM 4.6 复合调制与多级调制
用滤波发产生SSB信号
m(t) hSSB（t） sSSB(t)
cos(ct)
HSSB（）
滤波法
sssb t mt cosct hssb t
1 S SSB ( ) [ M ( c ) M ( c )]H SSB ( ) 2
-25-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
-2-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
现代通信原理 Principle of Modern Communications
4.1 引言
调制的基本概念 m(t) 调制信号
调制器 sm(t) 已调信号
c(t) 载波信号 调制：按 调制（基带）信号的变化规律去改变高频 载波某一（些）参数，把基带信号搬移到给定信道 通带（处在较高频段）内的过程。
T 2
T 2
m(t )dt
PAM
载波功率Pc
2 m0 m'2 t 2 2
边带功率PS
-19-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
通信原理教程5-模拟调制系统
调制 信号
s(t) H(f)
已调 信号
滤波输出： s(t)
m(t)
s(t)
用“”表示傅里叶变换：
Acos0t
m(t) M ( f ) 式中， m(t) Acos0t S ( f )
M(f)
S (
f
)
A [M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]
S(f)
f
0
(a) 输入信号频谱密度
-f0
S(
f
)
A[M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]H (
f
)
现在，求出为了得到VSB信号， H( f )应满足的条件：
若仍用右图解调器， 接收
则接收信号和本地载波相乘
信号 s(t)
r(t)
H’(f)
基带 信号
m(t)
后得到的r (t)的频谱为：
cos0t
1 S( f
2
f0) S( f
f0 )
将已调信号的频谱
r0 ri
E
1 2
m'2 (t) A2
1 m'(t)2
/ nc2 (t) A2 / n2
(t)
E
2m'2 [1 m'
(t) (t)]2
由于m(t) 1，显然上式比值r0/ri小于1，即检波后信噪比下降 了。
这是因为检波前信号中的大部分功率被载波占用，它没 有对检波后的有用信号做贡献．
-2f0
-fm 0 fm
f 2f0
【例】已知线性调制信号表示式如下
（１）
cos t cos w0t
通信原理总结
4）VSB：抗噪声性能和频带利用率与SSB相当。在电视广播等系统中得到了广泛应用。
5）FM：抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信系统中。缺点是频带利用率低，存在门限效应。
>>角度调制（非线性调制）：
或 随m(t)成比例变化，前者称为相位调制，后者称为频率调制。从频谱上来说，已调信号的频谱结构与基带信号的频谱结构不同，出现了新的频率分量，因此也称非线性调制。
2.幅度调制的原理
(1)标准调幅（AM）信号
>>模型图
图2.1
>>表达式
其中 对应载波项， 对应边带项。
为了防止过调制，要求调幅系数
第六章数字基带传输系统
一、概述
本章介绍了数字基带传输结构，数字基带及其频谱特性，包括数字基带的各种类型及它们的特点，基带传输常用的码型以及各种码型的特点和适用范围。了解引起码间干扰的原因以及如何减弱码间干扰。
二、知识点归纳
(1)数字基带系统的组成
(2)常用的基带信号波形
(3)基带传输的常用码型
(4)码间串扰和信道噪声是影响基带传输性能的两个主要因素。因此如何减弱码间串扰和消除噪声是研究两个重点。
4.非线性调制
5.各种模拟调制系统的比较
>>所有系统在“同等条件”下进行比较：
解调器输入信号功率为Si
信道噪声均值为0，单边功率谱密度为n0
基带信号带宽为fm
其中AM的调幅度为100%，正弦型调制信号
1）抗噪声性能：FM最好，DSB/SSB、
VSB次之，AM最差；
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频谱图 m t
由频谱可以看出，AM信号的频谱由
1、载频分量
t
2、A0上m边t带 三部分组成
3、下边带
H
t
上边带载的波频谱结构与原调制 信号的频谱结构相同，下边t
带是s上AM 边t 带的镜像。
sAM (t) A0 cosct m(t) cosct
上边带
t
载频分量
m1 2
Am
c
o$s
mt
sin
ct
把上式推广到一般情况，则得到
sSSB (t)
1 2
m(t) cosct
1 2
mˆ (t) sin ct
式中， mˆ (t)是m(t)的希尔伯特变换
若M()是m(t)的傅里叶变换，则 mˆ (t)的傅里叶变换Mˆ ()为
Mˆ () M () j sgn
HUSB
c
0
c
SUSB
c
0
c
14
第5章 模拟调制系统
滤波法的技术难点 ➢ 滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性 ➢ 例如，若经过滤波后的话音信号的最低频率为300Hz， 则上下边带之间的频率间隔为600Hz，即允许过渡带为 600Hz。在600Hz过渡带和不太高的载频情况下，滤波 器不难实现；但当载频较高时，采用一级调制直接滤波 的方法已不可能实现单边带调制。 ➢ 可以采用多级（一般采用两级）DSB调制及边带滤波的 方法，即先在较低的载频上进行DSB调制，目的是增大 过渡带的归一化值，以利于滤波器的制作。再在要求的 载频上进行第二次调制。 ➢ 当调制信号中含有直流及低频分量时滤波法就不适用了。
制）。
狭义调制(载波调制) －用调制信号去控制载波的参数
的过程。在无线通信和其他大多数场合，调制一词
均指载波调制。
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
第5章 模拟调制系统
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。
－ 载波功率，
Ps m2 (t) / 2 － 边带功率。
9
第5章 模拟调制系统
调制效率
由上述可见，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：
m2t
1 2
Am
sin mt
sin ct
16
第5章 模拟调制系统
将上两式合并：
sSSB
(t)
1 2
Am
c os m t
c os c t
1 2
Am
sin m t
sin c t
式中，“－”表示上边带信号，“+”表示下边带信号。
希尔伯特变换：上式中Am sinmt可以看作是Am cosmt 相移
DSB SSB VSB
fc
0
fc
23
第5章 模拟调制系统
调制方法：用滤波法实现残留边带调制的原理框图与滤 波法SSB调制器相同。
m t
sDSB t H sSSB t
载波c t
不过，这时图中滤波器的特性应按残留边带调制的要 求来进行设计，而不再要求十分陡峭的截止特性，因而 它比单边带滤波器容易制作。
形相同，因此用包络检波法很容易
t
载波
恢复出原 始调制信号。 t
否则，出现“过调幅”现象。这时用
sAM
t
包络检波将发生失真。但是，可以
采用其他的解调方法，如同步检波。
t
sAM (t) [ A0 m(t)]cosct A0 cosct m(t) cosct
7
第5章 模拟调制系统
19
SSB已调波：
sSSB (t )
1 2
m(t ) cosct
m1 2
mˆ (t) sinct
m(t ) M ( ), mµ(t) Mµ( ) jSgn( ) M()
m(t ) cosct
M (
c )
2
M (
c )
mµ(t ) sinct
12
第5章 模拟调制系统
滤波法及SSB信号的频域表示
滤波法的原理方框图 － 用边带滤波器，滤除不要的边带:
m t
sDSB t H sSSB t
载波c t
图中，H()为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理
想高通特性：
H
(
)
HUSB
(
)
1, 0,
功率：
当m(t)为确知信号时，
PAM sA2M (t) [ A0 m(t)]2 cos2 ct
[ A02 cos2 ct m2 (t) cos2 ct 2A0m(t) cos2 ct 若 m(t) 0
则
PAM
A02 2
m 2 (t) 2
Pc
PS
式中 Pc = A02/2
5
第5章 模拟调制系统
5.1.1调幅（AM）
时域表示式 sAM (t) [ A0 m(t)]cosct A0 cosct m(t) cosct
式中 m(t) － 调制信号，均值为0；
A0 － 常数，表示叠加的直流分量。 频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为
调制效率：100％ 带宽为： BDSB BAM 2 fH 优点：节省了载波功率 缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。
5.1.3 单边带调制（SSB）
原理：
双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频
谱M()的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。
这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方 式称为单边带调制。 产生SSB信号的方法有两种：滤波法和相移法。
c
下边带
SAM
()
A0[
(
c
)Biblioteka (c
)]
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
M
H
SAM 载频分量
0
下边带
c
上边带 8
第5章 模拟调制系统
AM信号的特性
带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信 号带宽 fH 的两倍： BAM 2 f H
cos(c
m )t
若保留上边带，则有
两式仅正负号不同
sUSB (t)
1 2
Am
cos(C
m )t
1 2
Am cosm cosct
1 2
Am sin m sin ct
若保留下边带，则有
sLSB (t)
1 2
Am
cos(C
m )t
1 2
Am
cos mt
cos ct
/2的结果。把这一相移过程称为希尔伯特变换，记为
“ ^ ”，则有
Am coˆsmt Am sin mt
这样，上式可以改写为
sSSB
(t)
1 2
Am
cos mt
cos ct
m1 2
Am
c
o$s mt
sin
ct
17
第5章 模拟调制系统
sSSB
(t)
1 2
Am
cos mt
cos ct
22
第5章 模拟调制系统
5.1.4 残留边带（VSB）调制
原理：残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方 式，它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了 SSB信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像SSB那 样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残 留—小部分，如下图所示： M
max ＝ 1/3 10
第5章 模拟调制系统
5.1.2 双边带调制（DSB）
时域表示式：无直流分量A0
sDSB (t) m(t) cosct
频谱：无载频分量，有上下边带，带宽为：BDSB 2 fH
SDSB
()
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
曲线：
11
第5章 模拟调制系统
j[Mµ( c ) Mµ( c )]
2
1 2
m(t ) cosct
m1 2
mˆ (t)
sinct
M ( c ) M ( c ) m j[Mµ( c ) Mµ( c )]
4
4
20
Mˆ () M () j sgn
21
第5章 模拟调制系统
SSB信号的解调 SSB信号的解调和DSB一样，不能采用简单的
包络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号， 它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以仍需 采用相干解调。
SSB信号的性能 SSB信号的实现比AM、DSB要复杂，但SSB
调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而 且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。 它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。