第四章 模拟调制
第四章09--模拟调制系统知识讲解
1）、线性调制模型 由式(3)可以得出线性调制的一般方法，其模型如图所示。
AM: A+m(t) DSB,VSB,SSB: m(t)
S(t) H(f)
C(t) coswc t h(t)
Sm(t) m(t) = 0 fL ~ fH
2）、线性调制方法
利用模型中h(t)的不同特性，可以得到各种幅度调制信号。如 AM，DSB，SSB和VSB等信号。
S
调制效率定义:
式中：
第5章
4、AM信号的解调 解调：从已调信号中恢复信号的 过程。 AM解调方法： 相干解调 、非相 干解调
1）、非相干解调（包络检波） 2）、相干解调
与DSB的相干解调相同，在DSB 中介绍。
5、AM系统的特点及其应用 优点：解调方便（包络检波）， 缺点：占用频带宽，（消息信号的两倍），调制效率低（发射功 率大） 应用：广播。
wwwww ww ww S A (M ) = A c c 1 2 [ M ( c ) M ( c )]
第5章
c(t) 载波
调制
m(t)
信号
已调 信号
sm(t)
C(f) f
-f c
0
fc
M(f)
f
-f H -fL 0 f L
fH
S(f)
f
-f c
0 f c-f H
fc
f c+f H
特点：信号的频谱经过AM调制后形状未变，仅仅是幅度下降的一半， 位置发生了变换，搬移到了±ωc。带宽由原始消息信号的fH变为2fH。 在这个频谱搬移过程中没有出现新的频率分量，因此，该调制为线性 调制。
第5章
5.1 幅度调制
模拟调制系统ch431
g
c3
c2
c1 0 c1
c
2
c
3
图4-14 频分复用信号的频谱结构
2018年10月24日星期 三 《通信原理》--信息学院王学伟 6
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
f c i1 f ci f m f g , i 1, 2,
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
4.5 频分复用(FDM)
“复用”的概念
一种若干个彼此独立的信号合并为一 个可在同一信道上传输的复合信号的 方法,并在输出可分离 。 例如： 电话系统的语音, 电视系统的图像。 方法： ——使信号的频谱调制到不同的频段,合并在 一起不受影响,在接收端彼此分离开来。
BPF2
×
LPF
2
m2 t
c
图4-13 频分 复用系 统组成方框图 m
LPF ×
n
SBFn
BPFn
×
n
LPF
n
t
c c 说明: ►复用信号共有n路 每路信号首先通过低通滤波器LPF,限制各路信号最 高角频率 m. 2018年10月24日星期
三 《通信原理》--信息学院王学伟
2018年10月24日星期 三
《通信原理》--信息学院王学伟
2
第四章 模拟调制系统（analog modulative system） m1 t m1 t SBF1 BPF1 LPF × × LPF
m2 t
c
1
c
1
LPF
×
SBF2
2
c
mn t
通信原理第四章
• 2、调幅（AM）信号 如果输入的基带信号带有直流分量，h(t) 是理想理想低通滤波器，得到的输出信 号是有载波分量的双边带信号，表示为：
m(t) m0 m(t)
如果满足m0＞∣m,(t) ∣max 调幅（AM）信号
其时域与频域的表示为：
Sm (t) m(t) cosc
m0 m(t)cosc
c f
3 108 20 103
1.5 104 (m)
式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度 （光速）（m/s）；f为音频（Hz）。
• 可见，要将音频信号直接用天线发射出 去，其天线几何尺寸即便按波长的百分 之一取也要150米高（不包括天线底座或 塔座）。因此，要想把音频信号通过可 接受的天线尺寸发射出去，就需要想办 法提高欲发射信号的频率（频率越高波 长越短）
Sm
()
1 2
M
(
c
)
M
(
c
)H
()
• 确定H（ω）
•从接收端入手
•VSB信号的解调和SSB信号一样不能用包络 检波，而要采用相干解调法
•通过解调的公式推导说明残留边带滤波器 的传输函数在载频附近必须具有互补对称 特性
• Sm(t)
LPF
m(t)
•
S (t ) =cosωct
－c 0
c
(f) 已 调 信 号 频 谱
调幅AM示意图
• 3、单边带（SSB）信号
从上述的双边带调制（AM和DSB）中可知，上 下两个边带是完全对称的，即两个边带所包含 的信息完全一样。那么在传输时，实际上只传 输一个边带就可以了，而双边带传输显然浪费 了一个边带所占用的频段，降低了频带利用率。 对于通信而言，频率或频带是非常宝贵的资源。 因此，为了克服双边带调制这个缺点，人们又 提出了单边带调制的概念。
通信原理(陈启兴版)第4章课后习题答案
第四章模拟调制4.1学习指导4.1.1要点模拟调制的要点主要包括幅度调制、频率调制和相位调制的工作原理。
1.幅度调制幅度调制是用调制信号去控制载波信号的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。
在时域上，已调信号的振幅随基带信号的规律成正比变化；在频谱结构上，它的频谱是基带信号频谱在频域内的简单平移。
由于这种平移是线性的，因此，振幅调制通常又被称为线性调制。
但是，这里的“线性”并不是已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。
事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。
幅度调制包括标准调幅（简称调幅）、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。
如果调制信号m(t)的直流分量为0，则将其与一个直流量A0相叠加后，再与载波信号相乘，就得到了调幅信号，其时域表达式为stAmttAtmttAM()0()cosc0cosc()cosc(4-1)如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则调幅信号的频谱为1S()πA()()M()M()(4-2)AM0cccc2调幅信号的频谱包括载波份量和上下两个边带。
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。
由波形可以看出，当满足条件|m(t)|A0(4-3)时，其包络与调制信号波形相同，因此可以用包络检波法很容易恢复出原始调制信号。
否则，出现“过调幅”现象。
这时用包络检波将发生失真，可以采用其他的解调方法，如同步检波。
调幅信号的一个重要参数是调幅度m，其定义为m A m(t)Am(t)0max0minAm(t)Am(t)0max0min(4-4)AM信号带宽B AM是基带信号最高频率分量f H的两倍。
AM信号可以采用相干解调方法实现解调。
当调幅度不大于1时，也可以采用非相干解调方法，即包络检波，实现解调。
双边带信号的时域表达式为stmttDSB()()cosc(4-5)其中，调制信号m(t)中没有直流分量。
如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，双边带信号的频谱为1S()M()M()(4-6)DSBcc2与AM信号相比，双边带信号中不含载波分量，全部功率都用于传输用用信号，调制效率达到100%。
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
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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
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现代通信原理 Principle of Modern Communications
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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
信号与系统-模拟角度调制系统
瞬时相位： (t) (t)dt ct KFM f (t)dt
sFM t A0 cosct 0 kFM f t dt
kFM ——调频灵敏度，单位为弧度/秒/伏。
调频波的瞬时频率偏移与f(t)成线性关系。
PM 信号和FM 信号波形如图所示：
满足窄带条件时
sNBFM t A cosct
A FM 1
2
cosc
m1t
A FM 1
2
c
m1t
AFM 2
2
cosc
m2 t
AFM 2
2
cosc
m2 t
有效频带宽度：若m2 m1 BNBFM 2m1
不满足窄带条件时：
sFM t A e j t
取其实部
A
J J e n FM1
f t Am1 cosm1t Am2 cosm2t
t c kFM Am1 cosm1t kFM Am2 cosm2t
t ct FM1 sin m1t FM 2 sin m2t
FM 1
kFM Am1
m1
FM 2
kFM Am 2 m 2
sFM t A cos ct FM1 sin m1t FM 2 sinm2t
有效带宽：（以单音调制为例）
调相波的有效带宽： BPM 2 PM 1 fm
窄带调相波的有效带宽： BPM 2 fm
调相波的的有效带宽与调制频率有关；而调频 波在调制频率变化时，有效带宽基本保持不变；
对于多音调制，调相波的有效带宽取决于最高调 制频率分量，而调频制不存在这个问题；在实际 应用中，调频制比调相制要广泛的多。
调频波的有效带宽：
理论上调频信号的带宽为无限宽。然而实际上各次边频
模拟调制系统.doc
第四章模拟调制系统4.1 引言由消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号大多不适宜直接传输。
必须先经过在发送端调制才便于信道传输。
而在接收端解调。
所谓调制，就是按原始信号（基带信号、调制信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程。
①将基带信号频谱搬移到载频附近，便于发送接收；调制的作用：②实现信道复用，即在一个信道中同时传输多路信息信号；③利用信号带宽和信噪比的互换性，提高通信系统的抗干扰性。
常用调制方式分类：连续波调制模拟调制数字调制幅度调制频率调制振幅键控（ASK）频移键控（FSK）脉冲幅度调制模拟调制脉冲宽度调制脉冲位置调制脉冲调制数字调制脉冲编码调制（PCM）增量调制（?M）4.2 幅度调制（线性调制）原理幅度调制是高频正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。
一、线性调制器的一般模型所谓线性调制：波形上，幅度随基带信号呈正比例变化；频率上，简单搬移。
但是，已调信号和基带信号之间非线性。
58s t A cos tc正弦型载波：振幅载波角频率基带调制信号（消息信号）：m t M用消息信号（调制信号）m t 去调制正弦型载波s t A cos c t ，或者说正弦载波的幅度随消息信号作线性变化。
已调信号：m t A cosAtc 2M Mc c已调信号的频谱，smt ~已调信号可看出M 频率搬移了。
第一章讲过，消息信号m t 类比货物，A tcos（可看成幅度 A 1）c类比火车，货物m t 承载在火车带通滤波器h ts mtc os t 上，发送给接收方，类比到c cos tc达站上海车站，到站后卸货，即接图：线性调制器的一般模型收机解调。
已调信号s tm 的产生方法如图：（即线性调制器的一般模型）带通滤波器的传递函数：H ，带通滤波器的冲激响应：H h t 线性调制器的输出：时域表示：s m t m t cos c t h t频域表示：1 Sm 2 M M Hc c在该模型中，适当地选择带通滤波器的传递函数，可得到不同的幅度调制信号：普通调幅AM双边带信号（DSB—SC）单边带信号（SSB）59(1) 普通调幅（AM ）AM 的时域表示：s AM m0 m' t cos c t m cos c t m' t cos c t载波项双边带信号DSB式中：m t 0 0m m' t ,m m t max为作图方便，m' t 画成单音频正弦波，AM 的时域信号波形见下图。
第4章模拟调制系统
A0
A0 f (t )max
0
t
A0 f (t )max
过调制示意图
单音调制(单频调制)的调制信号为:
s AM (t ) ( A0 Am cos m t )cos 0 t A0 (1
AM 调幅指数
f (t ) Am cos m t
Am A0
A0
m
0
S
m
AM ( )
1/2 0
A0
带宽： BAM 2m
0
0
2 m
已调信号的带宽是基带信号带宽的两倍。 注意：带宽是指频谱的正频率部分。
AM信号的频谱
由于已调信号的频谱只是把基带信号的频谱搬移到±ω0 处， 而没有产生新的频谱成分，因此AM属于线性调制。
三、 调幅信号的功率分配
f (t )
f ( t ) cos 0 t
×
cos 0 t
/ 2 / 2
sin 0 t
希尔伯特变换：
t j 0 F ( ) F H ( ), H ( ) j 0
s SSB ( t )
(t ) f
× f ( t ) sin c t
3.按调制实现的功能不同来划分：
①幅度调制：载波信号的幅度随调制信号线性变化的调制。 ②频率调制：载波信号的频率随调制信号线性变化的调制。
③相位调制：载波信号的相位随调制信号线性变化的与输入调制信号的频谱之间是线性搬移
②非线性调制：已调信号频谱与输入调制信号的频谱之间是非线性搬移 注意：线性并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性 关系，实际上任何一种调制过程都是非线性变换过程
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第四章模拟调制
一填空
1、相干解调适用于（AM 、DSB、SSB、VSB）线性调制信号的解调。
2、在模拟通信系统中，常用（解调器输出信噪比）来衡量通信质量的好坏。
3、AM信号的解调方法有两种：(相干解调和包络检波解调）。
4、角度调制可分为（频率调制（FM）和相位调制（PM））。
5、残留边带滤波器的传输特性应满足（在载频两边具有互补对称特性）。
二选择
1、在模拟调制当中，属于非线性调制的是：（C）
A、DSB
B、AM
C、FM
D、SSB
2、设调制信号的最高截止频率为f x，进行AM调制，要使已调信号无失真地传输，AM调制系统的传输带宽至少为： (B )
A、f x
B、2f x
C、3f x
D、4fx
3、模拟调制系统中抗噪声性能最好的是（D ）
A、DSB
B、AM
C、PM
D、FM
4、模拟调制系统中频谱利用率最高的是（A ）
A、SSB
B、AM
C、VSB
D、FM
5、模拟调制系统中功率利用率最高的是（D ）
A、DSB
B、AM
C、VSB
D、FM
三判断
1、信噪比增益越高，则解调器的抗噪声性能越好。
（对）
3、幅度调制通常又称为线性调制。
（正确）
4、单边带幅度调制缺点是占用频带宽度比较宽。
（错误）
5、调频与调相并无本质区别，两者之间可以互换。
（正确）
6、抑制载波的双边带幅度调制缺点是滤波器实现困难（错误）
四作图
P 89 4-1，4-2
五计算题
P 90 4-7 4-8。