第5章模拟调制系统-1
第五章模拟调制系统PPT课件
1 m(t)
2
1 2
m(t
)
sin
c
t
1
sS S B (t)2m (t)co sct
1 2m ( t)sin ct
“－” 表示 上边带信号 ， “＋” 表示 下边带信号
m
(t)
是 m (t) 的 希尔伯特变换 。Leabharlann 黄超制作SSB技术实现难点：
第5章 模拟调制 第
12
页
➢ 滤波法：理想低通或高通滤波器难以实现
3、 改善系统抗噪声性能；
黄超制作
调制的分类
正弦波调制
调制
脉冲调制
模拟调制 数字调制
第5章 模拟调制 第
3 页
t
t
黄超制作
5.1 幅度调制原理 1、AM调制
m(t )
＋
第5章 模拟调制 第
4 页
sAM (t )
A0
cosc t
AM 调制模型
s A M ( t ) A 0 m ( t ) c o sc t A 0 c o sc t m ( t ) c o sc t
sDSB (t )
+
SDSB(t)+ni(t)
BPF
×
第5章 模拟调制 第
18 页
解调器
LPF
噪声n(t)
从图中可以看出
cos ct m(t)n(t)
o
o
输出信号S功m率 2(t)
oo
输出噪声N功n率 2(t)
oo
输入信号S 功 s2率(t) 输入噪声N功n率 2(t)
i DSB
ii
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(1)输入信号S功 s2率(t) i DSB
黄超制作
樊昌信《通信原理》(第7版)名校考研真题(模拟调制系统)【圣才出品】
第5章 模拟调制系统 一、填空题1．AM 、SSB 、FM 系统中，有效性最好的是 __，可靠性最好的是 __。
[华中科技大学2002研]【答案】SSB ；FM【解析】AM 、SSB 、FM 系统的带宽及调制制度增益如表5-1所示。
表5-12．用基带信号m （t ）＝2cos4000πt 对载波c （t ）＝20cos2πf c t 进行调频，若调频的调制指数是βf ＝9，则调频信号的时域表达式s （t）＝______，其信号带宽B ＝______Hz 。
[北京科技大学2010研]【答案】；B ＝40000【解析】（1）若调制信号为单一频率的正弦波，即，则调频信号的时域表达式为()cos()m m m t A t ω=由题意可知 A 0＝20，，βf ＝9，ωm ＝4000π所以（2）带宽B ＝2（1＋）f m ，又f m ＝，所以B ＝40000。
3．模拟通信系统中，若载波的幅度由模拟基带信号()m t 的变化规律去控制，则称为幅度调制；若载波的频率由模拟基带信号()m t 的变化规律去控制，则称为______。
[北科2011研]【答案】频率调制【解析】模拟通信系统中，可以把调制信号的消息载荷于载波的幅度变化中，也可以载荷于载波的频率中，前者称为幅度调制，后者称为频率调制。
4．模拟通信系统中，己调信号带宽与有效性之间的定性关系为______，接受机输出信噪比与可靠性之间的定性关系为______。
[华中科技大学2002研]【答案】已调信号带宽越宽，有效性越差；接收机输出信噪比越高，可靠性越好。
【解析】模拟通信系统中，有效性可用有效传输频带来度量，同样的信息所用的调制方式不同，调制信号的频带宽度也不同，带宽越大，有效性越差。
可靠性通常用接收端解调器输出的信噪比来度量，输出的信噪比越高，通信质量就越好。
0()cos[sin()]c f m s t A t t ωβω=+2c c f ωπ=f β20002m =πω二、判断题1．标准调幅AM信号的包络调制解调属于线性解调方式。
西南大学通信原理第五章模拟调制系统1
电路与通信教研室 高渤
第一节 幅度调制（线性调制）的原理
一、调幅（AM） 1、AM调制器模型
m t
sm t
A0 cosct
2、时域表达式
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。
西南大学通信原理第五 章模拟调制系统1
2021/5/24
学习内容
第五章 模拟调制系统
1 幅度调制（线性调制）的原理 2 线性调制系统的抗噪声性能 3 非线性（角度调制）的原理 4 调频系统的抗噪声性能
5 各种模拟调制系统的比较
6 频分复用和调频立体声
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
学习内容
第五章 模拟调制系统
1 幅度调制（线性调制）的原理 2 线性调制系统的抗噪声性能 3 非线性（角度调制）的原理 4 调频系统的抗噪声性能
5 各种模拟调制系统的比较
6 频分复用和调频立体声
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
Sm ()
A M (
2
c ) M
c )
可见，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。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。
注意，这里的“线性”并不意味着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。
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
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。
通信原理练习题专科
第一章 绪论一、填空题1、数字通信系统的主要性能指标是 传输速率 和差错率。
码元速率R B 定义是每秒传送码元的数目，单位Baud 。
信息速率定义是每秒钟传送的信息量，单位bit/s 。
2、数字通信系统的有效性用 传输速率 衡量，可靠性用 差错率 衡量。
3、模拟通信系统的有效性用 传输带宽 衡量，可靠性用 信噪比 衡量。
4、在等概条件下，八元离散信源能达到最大熵是3bit/符号，若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为6k bit/s 。
5、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为 传输带宽 ，对于数字通信系统为 传输速率 。
6、衡量通信系统可靠性的指标对于模拟通信系统为 信噪比 对于数字通信系统为差错率 。
7、一个M 进制基带信号，码元周期为T S 秒，则传码率为 1/T S 波特 ，若码元等概出现，一个码元所含信息量为 log 2M (bit) 。
8、通信系统模型中有两个变换，它们分别是 非电量与电量之间的变换和 基带信号与频带信号之间的变换 。
9、模拟信号是指信号的参量可 连 续 取值的信号，数字信号是指信号的参量可 离散 取值的信号。
10根据信道中所传输信号特征的不同，通信系统可分为 模拟 通信系统和 数字 通信系统。
二、画图1、画出模拟通信系统的一般模型。
2、画出通信系统的简化模型。
三、计算题1、现有一个由8个等概符号组成的信源消息符号集，各符号间相互独立，每个符号的宽度为0.1ms 。
计算：（1）平均信息量；（2）码元速率和平均信息速率；（3）该信源工作2小时后所获得的信息量；（4）若把各符号编成二进制比特后再进行传输，在工作2小时后发现了27个差错比特（若每符号至多出错1位），求传输的误比特率和误符号率。
解：（1）符号）/(38log log 22bit M H ===（2）T s =0.1ms ，所以B aud 10000R s T 1B ==30kbit/s 310000H R R B b =⨯=⋅=（3）216Mbit/s 3600210303=⨯⨯⨯=⋅=t R I b（4）误比特率 561025.11021627-⨯=⨯=b P 2小时传送的码元数为7B 107.23600210000t R N ⨯=⨯⨯== 误码率为：561075.3107227-⨯=⨯=e P 2、某消息源的符号集由32个等概的符号组成，每符号宽度为2ms ，编为5位。
《通信原理B》 第5章模拟调制系统 作业
第5章 模拟调制系统 作业
5-1已知调制信号()()cos 2000m t t π=，载波为42cos10t π，直流信号01A =，（1）分别写出AM 、DSB 、USB 、LSB 信号的时域表达式；
（2）画出AM 、DSB 、USB 、LSB 信号的频谱图；
（3）计算AM 、DSB 、USB 、LSB 信号的带宽。
5-2设模拟调制系统信道和接收端模型如图所示。
已知信道噪声()n t 为加性高斯白噪声，单边谱密度为6010/n w Hz -=，()m s t 为已调信号，载波频率1c f MHz =，对应的调制信号()m t 的最高频率为5H f kHz =。
试分析USB （1i s kw =，相干解
调）、AM （边带功率1s p kw =，载波功率4c p kw =，包络检波）两种情况下的下
列参数：
（1）带通滤波器的中心频率0f 、带宽B ；
（2）解调器输入端的信噪比/i i S N ；
（3）解调器输出端的信噪比/o o S N 。
解：
5-3某二级调制系统，副载波采用DSB 调制，主载波采用FM 调制。
如果有60路等幅的音频输入通路，每路载频限制在3.3kHz 以下，保护频带为0.7kHz 试求：
（1）试画出二级调制原理框图；
（2）FDM 信号带宽；
（3）假设最大频偏为800kHz,试求FM 信号带宽。
第5章思考题：5-2、5-5、5-9、5-11、5-14、5-15、5-18
(i m s t ()t。
第5章模拟调制系统
So No
解调器输出有用信号的平均功率 解调器输出噪声的平均功率
mo2 (t) no2 (t)
输出信噪比反映了解调器的抗噪声性能。显然，输出信噪比越大越好。
• 解调器输入信噪比Si /Ni 的定义是：
• 制度增益定义：
用
G
便
于
比
较
同
类
调
制
系G统
采
S0 / N0 用S不i /同N解i
调
器
时
的
性
能
。
23
• 波形图 • 由波形可以看出，当满足条件： |m(t)| A0 时，其包络与调制信号波形相同， 因此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。但是，可以 采用其他的解调方法，如同步检波。
m t A0 mt
载波
sAM t
第6页/共95页
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。
16
第17页/共95页
第5章 模拟调制系统 • 残留边带（VSB）调制 • 原理：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：
第5章 模拟调制系统
• 制度增益
GDSB
So / No Si / Ni
2
由此可见，DSB调制系统的制度增益为2。也就是说，DSB信号的解调器使 信噪比改善一倍。
28
第29页/共95页
• SSB调制系统的性能 • 噪声功率NO
这里，B = fH 为SSB 信号的带通滤波器的带宽。
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(模拟调制系统)【圣才出品】
第5章模拟调制系统思考题5-1 何谓调制？调制在通信系统中的作用是什么？答：（1）调制是指把信号转换成适合在信道中传输的一种过程。
广义的调制分为基带调制和带通调制（又称载波调制）。
（2）调制在通信系统中的作用：①将基带信号的频谱搬至较高的频率上，提高发射效率；②将多个基带信号分别搬移到不同的载频处，实现信道的多路复用，提高信道利用率；③扩展信号带宽，提高系统抗干扰能力。
5-2 什么是线性调制？常见的线性调制方式有哪些？答：（1）线性调制又称幅度调制，是指由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。
波形上，幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化；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）。
（2）常见的线性调制有调幅、双边带调制、单边带调制和残留边带调制。
5-3 AM信号的波形和频谱有哪些特点？答：（1）AM信号的波形特点：AM波的包络与调制信号的形状完全一样。
（2）AM信号的频谱特点：①AM信号的频谱有载频分量、上边带和下边带三部分组成；②上边带的频谱结构和原调制信号的频率结构相同，下边带是上边带的镜像；③带宽是基带信号带宽的2倍。
5-4 与未调载波的功率相比，AM信号在调制过程中功率增加了多少？答：由于AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成，而只有边带的功率才与带宽相关，也就是说载波分量并不携带信息，因此AM信号在调制过程中功率增加了调制信号的功率。
5-5 为什么要抑制载波？相对AM信号来说，抑制载波的双边带信号可以增加多少功效？答：（1）抑制载波的原因：抑制载波可以提高调制效率，节省载波功率，若不存在载波分量，信号的调制效率是100%，即全部功率都用于信息传输。
（2）对于AM信号，抑制载波的双边带可以使其调制效率提高到100%。
5-6 SSB信号的产生方法有哪些？各有何技术难点？答：（1）SSB信号的产生方法：①滤波法，滤波法是指先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号；②相移法，相移法是指利用相移网络，对载波和调制信号进行适当的相移，以便在合成过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号。
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怎样调制 ？
基带信号m(t)
高频载波信号为c(t) = A cos (ct + )
让它的三个基本参量分别按基带信号变化：
1、AA(t)=A0+ kAm(t)； 称为调幅----线性调制。
2、c (t)= 0+ kFm(t)； 称为调频-----角度调制。
3、 (t)= 0+ kPm(t)； 称为调相-----角度调制。
m(t) Am cost;
Am A0;
Am 叫调幅系数
A0
则：m2(t)
1 2
Am2
Am2 / 2 A02 Am2 /
2
2 AM
2
2 AM
1 3
调制效率
边带功率和总平均功率之比叫调制效率，它反映发送的功率 中有多少比例是花在了信息上。
AM调制信号举例
单音信号
m(t) Am cost;
Am A0;
调制的分类
调制信号：m(t) 载波信号：c(t) 已调信号：s(t) 1、根据m(t)的不同分：模拟调制和数字调制； 2、根据c(t)不同分：连续载波和脉冲载波调制； 3、根据c(t)被调制的参数不同：幅度调制、
频率调制和相位调制。 4、按频谱特性分：线性和非线性调制。
幅度调制 (线性调制)原理
(1)抬高基带信号m(t)的电平，使m(t)+A0恒为正，即要 求 A0 |m(t)|max (2)产生高频等幅载波 c(t) = cos ct // cos (ct+ ) (3)相乘：SAM(t)=[A0+m(t)] cos ct
AM调制信号的时域表达和波形
SAM(t)=[A0+m(t)] cos c t
相干解调
收滤波器 SDSB(t)
Sd(t) LPF
S0(t)
cosc t
载波同步
SDSB(t)= m(t)cosωt Sd(t)=m(t)cos2ωt m(t)
单边带调幅 (SSB)
上
下
SDSB(ω)
下
上
HL(ω)
-ωC
ωC
SLSB(ω)
HU(ω)
SUSB(ω)
若基带-ω信C号最高频率m=2fm ，则单边带信号带宽为ωC：B=fm 。
ω
SDSB(ω)
LSB USB
-ωC
ωC
ω
双边带调制信号带宽仍然为 B=2fm
DSB调制信号的功率和调制效率
DSB信号的平均功率
P S2 (t)m2(t)co2st 1m2(t)P
DSB DSB
C2
f
只有边带Pf功 率 ，无载波 PＣ 功率
DSB信号的调制效率
DSB
Pf P
100%
DSB
DSB信号解调方法
S()1[M ( ) M ( )]
2 DSB
c
c
G 2 c()1 2[S(g n c)S(g n c)]
sgn(c) c 0
sgn(c)
m(t)
c(t)
SAM(t)
A0
-A0
AM调制信号的频谱和带宽
SAM(t)=A0cos ct+ m(t)cos ct
S A ( M ) A 0 [( c ) ( c ) 1 2 ] [ M ( c ) M ( c )]
M(ω)
1
若基带信号最高频率m=2fm，
则AM调制信号带宽为：B=2fm
第五章 模拟调制系统
主要内容
• 幅度调制的原理 • 幅度调制的抗噪性能 • 角度调制原理 • 角度调制的抗噪原理 • 各种模拟调制系统的比较
什么是调制？
• 调制：把信号转换成适合在信道中传输 的形式的一种过程。
为什么要调制？
• 适合信道的需要，完成远距离传输。 • 多路复用，提高传输效率。 • 改善信噪比，提高传输质量。通过扩展
Am 叫调幅系数
A0
则：m2(t)
1 2
Am2
Am2 / 2 A02 Am2 /
2
2 AM
2
2 AM
1 3
调制效率
边带功率和总平均功率之比叫调制效率，它反映发送的功率 中有多少比例是花在了信息上。
常规调幅的缺点
常规调幅方式效率很低，原因在于直流成分A0在已 调信号中成为“空载波”，浪费的能量超过了有用 信号。如果没有直流成分A0效率将会达到百分之百。
USB LSB
-ωm 0 ωm ω SAM(ω)
½
LSB πA0 USB
-ωC
0
ωC
ω
2ωm
AM已调信号的功率和调制效率
AM已调信号的功率
PS2 (t)1A21m 2(t)
AM AM
20 2
基带信号能量为
1 m 2 (t) 2
调制效率
m2(t) 50%
A2 0
m2(t)
AM调制信号举例
单音信号
发送信号带宽（为代价）来增加抗噪声 性能。如FM、CDMA系统。
调制的定义
• 定义：让载波的某个参数（或几个）随调制信 号（原始信号）的变化而变化的过程或方式称 为调制。
• 基带信号（调制信号）：来自信源的消息信号。 • 载波：一种用来搭载原始信号（信息）的高频
信号，它本身不含有任何有用信息。 • 已调信号：载波调制之后的信号。
• 线性调制：已调信号s(t)的频谱和输入基带信 号m(t)的频谱之间满足线性搬移的关系。
• 幅度调制又分为四种具体的调制方法：
– 常规调幅（AM） – 双边带调制（DSB） – 单边带调制（SSB） – 残留边带调制（VSB）
常规调幅（AM）
m(t)
＋
×
BPF
sAM (t)
A0
cosct
调制方法
m(t)
×
BPF
sDSB (t)
cosct
DSB调制信号时域表达与波形
SDSB(t)=m(t)cos c t
载波反相点
DSB调制信号的频谱和带宽
SDSB(t)=m(t)cos c t
SD(S B )1 2[M (c)M (c)]
M()
除了没有冲击谱线之 外，与AM完全相同。
USB LSB
-ωm 0 ωm
滤波法产生单边带信号
f (t)
sDSB(t)
单边带滤波器 sSSB(t)
HSSB()
c(t)＝cosct
SS 下 S(B )SDS(B )HL(); HL() 1 0 SS 上 S(B )SDS(B )HU(); HU() 1 0
||c ||c
||c ||c
单边带信号的时域表达
以下边带为例 S L( S t) B S L( S ) B S D (S ) G B 2 c ()
m2(t) 50%
A2 0
m2(t)
如果完全去掉直流？
如果没有直流成分，采用包络解调后信号会发生严重的失真。
包络检波
低通滤波
隔断直流
正常调制的解调波形 ：A0 Nhomakorabea过调制的解调产生失真：
A0
只要有办法解决解调后信号的失真问题， 就能大大提高调制效率。
相关解调与双边带调制
双边带调幅(DSB)
调制方法：不加直流电压，直接调制。