第三章模拟调制系统
通信原理习题
通信原理习题习题集第三章模拟调制系统3-1 已知调制信号f (t)=A m sin ωm t ，载波C(t)=A 0cos ω0t (1)试写出标准调幅波AM 的表达式。
(2)画出时域波形(设β=0.5)及频谱图。
解： (1) (2)3-2 设⼀调幅信号由载波电压100cos(2π×106t)加上电压50cos12.56t ·cos(2π×106t)组成。
(1)画出已调波的时域波形 (2)试求并画出已调信号的频谱 (3)求已调信号的总功率和边带功率解：(1)[]tt A A t S m m Am 00cos sin )(ωω?+=[])102cos(56.12cos 50100)(6t t t S Am+=π–ω0ω0 ω0S(ω )[][][])56.12102()56.12102(25)56.12102()102(25)102()102(100)(666666+?++-?+++?-+?-+?-+?+=πωδπωδππωδπωδππωδπωδπωS （2）（3）载波功率边带功率3-3 设调制信号f (t)为)2000cos()(t A t f m π=,载波频率为10KH Z 。
试画出相应的DSB 和SSB 信号波形图及βAM =0.75时的AM 的波形图。
解：（1）DSB 的波形w A p c 322010521002?===w A p m s 625450422===w p p p s c 5625=+=–ω0ω0 ω0S(ω )(2)(3)3-4 试画出双⾳调制时双边带(DSB)信号的波形和频谱。
其中调制信号为f 1(t)=Acos ωm t ， f 2(t)=Acos2ωm t 且ω0>>ωm 。
解：[][]t A t t t t A t S m m SSB ππππππ2000102cos )102sin()2000sin()102cos()2000cos()(444±?== []tt A t S Am 40102cos )2000cos(75.01)(??+=ππ[]t t A t f t f t f m m ωω2cos cos )()()(21+=+=0625.0161号3-5 已知调幅波的表达式为S(t)=0.125cos(2π?104t)+4cos(2π?1.1?104t)+0.125cos(2π?1.2?104t)试求其中(1)载频是什么？(2)调幅指数为多少？(3)调制频率是多少？解：∴（1）载频为 1.1×104H z （2）调制指数（3）调制频率为 103H Z3-7某接收机的输出噪声功率为10-9W ，输出信噪⽐为20dB ，由发射机到接收机之间总传输损耗为100dB 。
天津大学现代通信原理课后习题答案(1-4章)
天津大学现代通信原理课后习题答案(1-4章)《现代通信原理》课后习题解答第一章绪论1-1设英文字母C出现的概率为0.023，E出现的概率为0.105,试求C与E的信息量。
11IClog2log25.44bit解：p(某)0.023IElog213.25bit0.1051-2设某地方的天气预报晴占4/8，阴占2/8，小雨占1/8，大雨占1/8，试求各每个消息的信息量。
解：8log21bit晴：阴：2bit小雨：3bit大雨：3bit。
41-3设有四个信息A、B、C、D分别以概率1/4，1/8，1/8和1/2传递，每一消息的出现的是相互独立的。
试计算其平均信息量。
解：1111H(某)P(A)log2P(B)log2P(C)log2P(D)log2P(A)P(B)P(C)P(D)11111111log2log2log2log211114882()()()()48821.75bit/符号1-4一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为0.4，0.3，0.2，0.1。
求该信号源的平均信息量与信息传输速率。
解：111H(某)0.4log20.3log20.2log20.40.30.210.2log21.84bit/符号0.21.841840bit/1061-5设一信息源的输出由128个不同的符号组成，其中16个出现的概率为1/32，R其余112个出现概率为1/224，信息源每秒钟发1000个符号，且每个符号彼此独立，试计算该信息源的平均信息速率。
11解:H(某)16(1/32)log2112(1/224)log2(1/32)(1/224)6.405bit/符号Rb6.40510006405bit/第1页共26页1-6设一数字传输系统传递二进制码元的速率为1200B，试求该系统的信息传输速率，若该系统改为8进制码元传递，传码率仍为1200B，此时信息传输速率又为多少？解:Rb=RB=1200b/RbRBlog2N1200log28120033600b/1-7已知二进制数字信号的传输速率为2400b/。
第三章模拟调制系统-VSB
6 教师:黄晗
3.4 线性调制和解调的一般模型
引言 线性调制的含义
在频谱搬移和变换过程中符合线性叠加原理
线性调制的规律
已调信号和调制信号的频谱之间线性对应
建立调制和解调的一般模型 列出已调制信号的一般表达式
7 教师:黄晗
3.4.1 线性调制信号产生的一般模型 已调信号的频域表达式为： 已调信号的频域表达式为： 1 S (ω ) = H (ω )[F (ω − ω c ) + F (ω + ω c )] 2 时域表达式为： 时域表达式为： s ( t ) = [ f ( t ) cos ω c t ] ∗ h ( t )
非相干解调常规调幅信号使用包络检波包络携带原调制信号信息包络检波简单有效不必要用相干解调其他线性调制信号无载波分量包络不能体现调制信号信息不能采用一般的包络检波方法解决办法
本章内容
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 双边带调幅 单边带调制（ 单边带调制（SSB） ） 残留边带调制（ 残留边带调制（VSB） ） 线性调制和解调的一般模型 线性调制系统的抗噪声性能
1 S p (ω ) = [S VSB (ω − ω c ) + S VSB (ω + ω c )] 2
+
1 [H VSB(ω − ωc )F (ω − 2ωc ) + H VSB(ω + ωc )F(ω + 2ωc )] 4
1 经低通后输出 Sd (ω ) = 4 F (ω )[H VSB(ω − ωc ) + H VSB(ω + ωc )]
s ( t ) = s I ( t )cos ω c t + s Q ( t )sin ω c t
同相分量 正交分量
第三章模拟调制系统-1DSB_SSB
则已调信号的频谱为： 则已调信号的频谱为：
1 SAM(ω) = πA0 [δ(ω − ωc ) + δ(ω + ωc )] + [F(ω − ωc ) + F(ω + ωc )] 2
12 教师:黄晗
1. 形状相同，位置搬移； 形状相同，位置搬移；
已调信号的频谱图： 已调信号的频谱图：
数字调制： 数字调制：ASK、FSK、PSK 、 、
3 教师:黄晗
调制的目的
提高无线通信时的天线辐射效率。 提高无线通信时的天线辐射效率。 传输频率： 传输频率：3kHz，天线高度：25km ，天线高度： 传输频率： 900MHz ，天线高度：8cm 传输频率： 天线高度： 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处， 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。 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， 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。 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
2 教师:黄晗
信号、传输方式、调制方式的分类
电信号
携带有用信息的信号，未调制） 基带信号 （携带有用信息的信号，未调制） 基带信号经过某种调制） 频带信号 （基带信号经过某种调制）
传输方式
基带传输 调制（频带） 调制（频带）传输
模拟调制
线性调制：AM、DSB、SSB、VSB 线性调制： 、 、 、 非线性调制： 非线性调制：PM、FM调制 、 调制
β AM = f (t ) max / A0
11 教师:黄晗
当载波初相为0时 已调信号为： 当载波初相为 时，已调信号为： sAM (t ) = [ A0 + f (t ) ] cosω ct 频 域 = A0 cosω ct + f (t )cosω ct 特 性 分 析 若有： 若有：
第3章---模拟调制系统
2. 难点： 非线性调制频谱和带宽特性的分析和理解。
3
第三章 模拟调制系统
概述（调制原理） 幅度调制（线性调制）的原理 线性调制系统的抗噪声性能 非线性调制（角度调制）的原理 调频系统的抗噪声性能 各种模拟调制系统的性能比较
m t
t
M t
A0 mt
H
H
t 载波
t
SAM
t
t
sAM t
c
t
0
c c
t
调幅指数：mA
Am A0
m(t) max A0
1
否则，将由于出现过调幅
现象而带来包络失真，
造成解调困难。
10
t
频谱密度图
t
mt
M
H
H
t
波
载频分量
SAM 载频分量
t
t
c
0
c
上边带
t
下边带
下边带
上边带
带宽： BAM2fH
角度调制：频率调制FM、相位调制PM
返回 6
线性调制
正弦载波为
c(t)Acosct0
调制
信号
m(t)
sm(t) Acos0t
H(f)
已调 信号
s(t)
基带调制信号 m(t)
幅度调制信号（已调信号）一般可表示成
sm(t)A m (t)cosct
m(t) M () cc t o s ( c ) ( c ) 频谱 S m ()A 2M (c)M (c)
11
AM信号的特性
功率：
第三章.模拟调制系统
假设f(t)不含直流分量，则 f (t ) =0。 从而
2 PAM A0 / 2 f 2 (t ) / 2 PC Pf
令：
PC A02 / 2
Pf f 2 (t ) / 2
载波功率
边带功率
f 2 (t )
调制效率：
AM
Pf Pc Pf
2 A0 f 2 (t )
LPF特性 π A 0δ ( ω ) 1 F(ω ) 1 2 π A0δ (ω -2ω 0) 2
不过调制，Am最大值等于A0 ，Am= A0。最大可能的效 率是50%。不含直流的信号进行标准调幅其效率都不会超 过50%。
15
【例】f ( t )=Amcosωmt 对振幅为 A0 的载波进行标准调幅， 求已调波的效率。
2 2 解：Pf 1 f 2 (t ) 1 Am cos2 mt Am / 4
AM
3．1 幅度调制
7
3．1 幅度调制
用信号 f(t) 去控制载波 C(t) 的振幅，使已调波的包 络按照f(t)的规律线性变化
3.1.1标准调幅（AM）
1.标准调幅的波形和频谱
(基带信号f(t)，载波A0cos（w0t）) 已调信号为： 频谱：
AM (t ) [ A0 f (t )] cos(0t ) [ A0 f (t )]( e j t e j t ) / 2
AM(ω
)
π A0δ (ω -ω 0) 1 F(ω -ω 0) 2 ω0 ω
0
t
-ω 0
(a) AM波波形及其频谱 π δ (ω +ω 0)
0
-A0
cosω 0t 1 0 -1 (b) 本地载波波形及其频谱 ud(t) 1 A 2 0 1 f(t) 2
通信原理第三章(模拟调制原理)习题及其答案
第三章（模拟调制原理）习题及其答案【题3－1】已知线性调制信号表示式如下：（1）cos cos c t w t Ω （2）(10.5sin )cos c t w t +Ω 式中，6c w =Ω。
试分别画出它们的波形图和频谱图。
【答案3－1】（1）如图所示，分别是cos cos c t w t Ω的波形图和频谱图设()M S w 是cos cos c t w t Ω的傅立叶变换，有()[()()2()()] [(7)(5)(5)(7)]2M c c c c S w w w w w w w w w w w w w πδδδδπδδδδ=+Ω+++Ω-+-Ω++-Ω-=+Ω+-Ω++Ω+-Ω（2）如图所示分别是(10.5sin )cos c t w t +Ω的波形图和频谱图：设()M S w 是(10.5sin )cos c t w t +Ω的傅立叶变换，有()[()()][()()2()()] [(6)(6)][(7)(5)2(7)(5)]M c c c c c c S w w w w w j w w w w w w w w w w j w w w w πδδπδδδδπδδπδδδδ=++-++Ω+++Ω---Ω+--Ω-=+Ω+-Ω++Ω+-Ω--Ω-+Ω【题3－2】根据下图所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。
【答案3－2】AM波形如下：通过低通滤波器后，AM解调波形如下：DSB波形如下：通过低通滤波器后，DSB 解调波形如下：由图形可知,DSB 采用包络检波法时产生了失真。
【题3－3】已知调制信号()cos(2000)cos(4000)m t t t ππ=+载波为4cos10t π，进行单边带调制，试确定单边带信号的表达式，并画出频谱图。
【答案3－3】可写出上边带的时域表示式4411ˆ()()cos ()sin 221[cos(2000)cos(4000)]cos1021[sin(2000)sin(4000)]sin1021[cos12000cos8000cos14000cos 6000]41[cos8000co 4m c c s t m t w t mt w t t t tt t tt t t t t πππππππππππ=-=+-+=+++--s12000cos 6000cos14000]11cos12000cos1400022t t t t tπππππ+-=+ 其傅立叶变换对()[(14000)(12000)2+(14000)(12000)]M S w w w w w πδπδπδπδπ=+++-+- 可写出下边带的时域表示式'4411ˆ()()cos ()cos 221[cos(2000)cos(4000)]cos1021[sin(2000)sin(4000)]sin1021[cos12000cos8000cos14000cos 6000]41+[cos8000c 4m c c s t m t w t mt w t t t tt t tt t t t t πππππππππππ=+=+++=+++-os12000cos 6000cos14000]11cos8000cos1600022t t t t tπππππ+-=+其傅立叶变换对'()[(8000)(6000)2(8000)(6000)]M S w w w w w πδπδπδπδπ=++++-+-两种单边带信号的频谱图分别如下图。
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。
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频谱图如图3-5（b）所示。
《通信原理课件》
图3-5 波形图和频谱图 《通信原理课件》
3.2.3 单边带调制（SSB）
DSB信号虽然节省了载波功率，调制效率提高了，但 它的频带宽度仍是调制信号带宽的两倍，与AM信号带宽 相同。由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的， 它们都携带了调制信号的全部信息，因此仅传输其中一个 边带即可，这是单边带调制能解决的问题。
产生SSB信号的方法有很多，其中最基本的方法有 滤波法和相移法。
《通信原理课件》
一、SSB信号的产生 1、用滤波法形成单边带信号 由于单边带调制只传送双边带调制信号的一个边带。因 此产生单边带信号的最直观的方法是让双边带信号通过一 个单边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。 我们把这种方法称为滤波法，它是最简单的也是最常用的 方法。滤波法产生SSB信号的数学模型如图3-6所示。
为
t
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图3-11 相移法形成SSB信号 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
3.2.4 残留边带调制（VSB）
单边带传输信号具有节约一半频谱和节省功率的优点。 但是付出的代价是设备制作非常困难，如用滤波法则边带 滤波器不容易得到陡峭的频率特性，如用相移法则基带信 号各频率成分不可能都做到-的移相等。如果传输电视信 号、传真信号和高速数据信号的话，由于它们的频谱范围 较宽，而且极低频分量的幅度也比较大，这样边带滤波器 和宽带相移网络的制作都更为困难，为了解决这个问题， 可以采用残留边带调制（VSB）。VSB是介于SSB和DSB 之间的一个折中方案。在这种调制中，一个边带绝大部分 顺利通过，而另一个边带残留一小部分，如图3-12（d） 所示。
图3-6 SSB信号的滤波法产生 《通信原理课件》
《通信原理课件》
图3-7 形成SSB信号的滤波特性 《通信原理课件》
图3-8 单边带信号的频谱 《通信原理课件》
用滤波法形成SSB信号的技术难点是： 由于一般调制信号都具有丰富的低频成分，经调制后得 到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄，这就要求单 边带滤波器在fc附近具有陡峭的截止特性，才能有效地抑 制无用的一个边带。这就使滤波器的设计和制作很困难， 有时甚至难以实现。为此，在工程中往往采用多级调制滤 波的方法，即在低载频上形成单边带信号，然后通过变频 将频谱搬移到更高的载频。实际上，频谱搬移可以连续分 几步进行，直至达到所需的载频为止，如图3-9所示。
SSSB(t)
1 2
m(t ) cosct
1 2
m(t ) s in ct
式中，m(t) 是 m(t) 的希尔伯特变换。
（3.2-24）
为更好地理解单边带信号，这里有必要简要叙述希尔伯特 变换的概念及其性质。
（2）、希尔伯特变换
设f(t)为实函数，称 1 f ( )d 为f(t)的希尔伯特变换，记
《通信原理课件》
图3-9 滤波法产生SSB的多级频率搬移过程 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
上述关系虽然是在单频调制下得到的，但是它不失一般
性，因为任一个基带信号波形总可以表示成许多正弦信
号之和。因此，将上述表示方法运用到式（3.2-23），就 可以得到调制信号为任意信号的SSB信号的时域表达式
第三章：模拟调制系统
3.1 引言 3.2 线性调制的原理 3.3 线性调制系统的解调 3.4 线性调制系统的抗噪声性能分析 3.5 非线性调制系统的原理及抗噪声性能 3.6 各种模拟调制系统的比较
《通信原理课件》
3.1 引言
《通信原理课件》
调制在通信系统中具有十分重要的作用。一方面，通过 调制可以把基带信号的频谱搬移到所希望的位置上去，从 而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用 的已调信号。另一方面，通过调制可以提高信号通过信道 传输时的抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。具体 地讲，不同的调制方式产生的已调信号的带宽不同，因此 调制影响传输带宽的利用率。可见，调制方式往往决定一 个通信系统的性能。
BDSB BAM 2 f H
（3.2-17）
式中，fH为调制信号的最高频率。
《通信原理课件》
《通信原理课件》
SAM () [ ( c ) ( c )]
j 4
[ (
c ) (
c ) (
c ) (
c )]
[ ( 6) ( 6)]
j [ ( 7) ( 7) ( 5) ( 5)] 4
《通信原理课件》
3.2.2 双边带调制（DSB）
1、DSB信号的模型 在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边 带传送。如果将载波抑制，只需在图3-1 中将直流A0去掉， 即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号 （DSB）。 DSB调制器模型如图3-3所示。
《通信原理课件》
图3-3 DSB调制器模型
图3-2 调幅过程的波形及频谱 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
1
Pm 2
1
[ 4
Pm
(
c
)
Pm
(cຫໍສະໝຸດ )]d1 4Pm ()d
1 m2 (t) 2
（3.2-14）
比较式（3.2-13）和式（3.2-6）以及式（3.2-14）和式（3.2-7） 可见，在调制信号为确知信号和随机信号两种情况下，分别 求出的已调信号功率表达式是相同的。考虑到本章模拟通信 系统的抗噪声能力是由信号平均功率和噪声平均功率之比 （信噪比）来度量。因此，为了后面分析问题的简便，我们 均假设调制信号（基带信号）为确知信号。
调制的类型根据调制信号的形式可分为模拟调制和数字 调制；根据载波的不同可分为以正弦波作为载波的连续载 波调制和以脉冲串作为载波的脉冲调制；根据调制器频谱 搬移特性的不同可分为线性调制和非线性调制。
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图3-1 AM信号的数学模型 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图3-4 DSB调制过程的波形及频谱
《通信原理课件》
DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而 不能采用简单的包络检波来恢复调制信号， 需采用相干解
调(同步检波)。另外，在调制信号m(t)的过零点处，高频载 波相位有180°的突变。
除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM 信号的频谱完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。所 以DSB信号的带宽与AM信号的带宽相同，也为基带信号 带宽的两倍， 即