第五讲 调幅系统
调幅原理
调幅原理用调制信号去控制高频载波的振幅、使载波的振幅按调制信号的规律变化，便可得到调幅波。
这一过程中，载波、调制波和已调波的波形如图Z0901（补图）所示。
由图可见，连接已调波幅值各点所形成的包络线，反映了调制波的特点。
显然，已调波已经不是纯粹的正弦波了，这表明已调波的获得是一个频率变换过程，只有通过非线性元件才能实现。
图Z0902是调幅的原理电路，它由非线性器件二极管和谐振频率为ω0的LC并联谐振回路组成。
uC 为载波电压，um为调制电压。
由于二极管的伏安特性可以近似地用一个n次多项式来表示，即：io =a0＋a1u＋a2u2＋a3u3+…，系数a0、a1、a2、a3等的大小和符号取决于二极管伏安特性的特点。
而该多项式的项数取决于信号u的大小和对分析结果所要求的精确度，信号愈大或者所要求的精确度愈高，所取的项数就应愈多。
通常，取前三项就足以反映出二极管的非线形特点，即：io = u＋a1u +a2u2 （式中iO即iD）GS0901 若：uC = Ucmcosω0tum = UmmcosΩt则作用于电路的总电压u（即ua）为：u = uC + um= Ucmcosω0t + UmmcosΩt代入式GS0901可得：io = a0＋a1（Ucmcosω0t+ UmmcosΩt）+a2（Ucmcosω0t+UmmcosΩt）2 GS0902将GS0902式展开，可得：显然，当ω0 >>Ω 时，只有ω0 及ω0±Ω这三种频率的信号才能在固有频率为ω0的LC并联谐振回路上产生较大的压降，于是LC回路两端的电压为：式中Z0表示谐振回路的谐振阻抗。
利用三角函数关系式不难将式GS0904变换为：式GS0905就是已调波的数学表达式它表明已调波的振幅为，是按调制波的特点而变化的，已调波的重复频率等于载波频率ω0，ma称为调幅系数，又叫调幅度。
由式GS0907可知，它与调制电压的幅度成正比，是一个反映调幅程度的量。
通信原理课件模拟调制调幅系统PPT46页
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
46
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
调幅系统试验课程设计
调幅系统试验课程设计一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握调幅系统的原理、特点及其应用；技能目标要求学生能够运用所学知识对调幅系统进行分析和设计；情感态度价值观目标要求学生培养对调幅技术的兴趣，提高创新意识和团队合作能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括调幅系统的原理、调幅电路的设计、调幅信号的解调、调幅系统的性能分析等。
教学大纲按照教材的章节进行安排，具体内容包括：第1章调幅系统的基本原理；第2章调幅电路的设计与分析；第3章调幅信号的解调与检测；第4章调幅系统的性能评估。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
讲授法用于传授基本原理和知识点，讨论法用于激发学生思考和探讨，案例分析法用于分析实际问题和解决方案，实验法用于锻炼学生的动手能力和实践技能。
通过多样化的教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
教材为学生提供系统性的知识体系，参考书为学生提供更多的学习资料，多媒体资料为学生提供形象的视觉感受，实验设备为学生提供动手实践的机会。
教学资源的选择和准备要根据教学内容和教学方法的需求进行，以支持教学的顺利进行，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与、提问、讨论等，占总评的30%；作业主要包括练习题和案例分析，占总评的20%；考试包括期中考试和期末考试，占总评的50%。
评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
六、教学安排本课程的教学进度安排如下：第1周至第4周，学习调幅系统的基本原理；第5周至第8周，学习调幅电路的设计与分析；第9周至第12周，学习调幅信号的解调与检测；第13周至第16周，学习调幅系统的性能评估。
教学时间安排为每周4课时，共计16周。
教学地点安排在教室和实验室。
AM调幅系统
AM调幅系统D制信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号；wc =2∏f c 为载波信号的角频率；k 为载波信号的起始相位，为简便起见，通常设为0。
常规AM通常可以用图1表示的系统来实现。
A0 A0Cos(wct) cos(wct +k) f(t) Sam(t) = [A0+f(t) ]cos(wct +k)图 1 常规AM 调制系统原理对于AM 的解调既可以用异步解调方法，如包络检波法，也可以用同步解调法，现在我们来使用同步解调法，即将已调信号和一个与载波信号同频率的信号相乘，在通过一个理想低通滤波器就可以得到原始信号m (t)。
为简便起见，我们将这个与载波信号同频率的信号定义为与载波信号相同的形式，即cos(wct +k)，其中k 为0。
A0 A0Cos(wct) n(t)低通滤波器cos(wct +k) f(t)r(t)coswct图2 常规AM解调系统原理框其中，n(t) 为高斯噪声，最后的输出信号r(t)，由于不可能取得完全理想的低通滤波器，所以r(t)只能是近似为原始信号m (t) 。
三、参数选择因为载波频率要远远高于调制信号的频率，所以可以选择如下的数据。
而采样速率一般选择为载波频率的10倍，但是为了适中只选了20000HZ。
采样点数设为n(t) :std Deviation =1; =20000;No.of Sample =1024;四、总体电路图1、在SystemView下连接的AM 调幅系统的调制电路如图3所示，解调电路如图4所示。
图3 AM调幅系统的调制电路图 4 AM 调幅系统的解调电路1、器件介绍: 产生一个正弦波，y(t)=Asin(2∏fct+0);：增益，对输入信号进行放大；：乘法器；：加法器；：分析器；：低通滤波器；：高斯噪声，产生一个具有高斯分布的噪声；2、调制电路的仿真结果调制电路经过仿真，调制信号的波形如图5所示，相应的频谱图如图6所示。
载波信号波形如图7所示，相应的频谱如图8所示。
05西南大学-通信原理-第五章_模拟调制系统1
2、计算： AM、DSB、SSB、PM、FM的表达式；功率和带宽的计
算；AM、DSB、SSB、FM抗噪声性能分析和G的计算与比较；
单音调频的调频指数、相偏及频偏；卡森公式。
西南大学电子信息工程学院
4
电路与通信教研室 高渤
学习目标
通信原理【 第五章：模拟调制系统 】
难点
1、调制信号、载波和已调信号。 2、抗噪性能分析。 3、相干解调是否存在门限效应。
3、频谱表示式:无载频分量 。
SDSB ()
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
西南大学电子信息工程学院
18
电路与通信教研室 高渤
第一节 幅度调制（线性调制）的原理
通信原理【 第五章：模拟调制系统 】
Southwestern University
t
M
sDSB t
西南大学电子信息工程学院
2、数字调制 常见的数字调制：ASK、FSK、PSK、DPSK调制等。
西南大学电子信息工程学院
9
电路与通信教研室 高渤
第一节 幅度调制（线性调制）的原理
通信原理【 第五章：模拟调制系统 】
Southwestern University
引 言——什么是线性调制？
1、表示式：
设正弦载波为 c(t) Acosct 0
西南大学电子信息工程学院
10
电路与通信教研室 高渤
第一节 幅度调制（线性调制）的原理
Southwestern University
通信原理【 第五章：模拟调制系统 】
2、频谱
设调制信号m（t）频谱为M（），则已调信号的频谱为
调幅的基本原理
调幅的基本原理调幅的概念调幅（Amplitude Modulation，AM）是一种用于无线电通信的调制技术，它将音频信号（调制信号）通过改变载波信号的振幅来传输。
在调幅中，载波信号的频率和相位保持不变，只有振幅随着调制信号而改变。
基本原理调幅的基本原理可以分为三个步骤：调制、传输和解调。
1. 调制调制是将音频信号转换为适合无线传输的形式。
在调幅中，音频信号被用来改变载波信号的振幅。
这可以通过将音频信号与载波信号相乘来实现。
具体而言，载波信号由一个高频振荡器产生，其频率通常在几十千赫兹到几百兆赫兹之间。
音频信号则由麦克风或其他声音源提供，其频率范围通常在几十赫兹到几千赫兹之间。
在乘法器中，音频信号和载波信号相乘。
这将导致两个副产品：一个是两倍载波频率的正弦波（上边带），另一个是载波频率的负弦波（下边带）。
这些副产品可以通过滤波器来去除，只保留原始音频信号和调制后的载波信号。
2. 传输在调幅中，调制后的载波信号通过天线无线传输。
这要求发送和接收设备之间有一条无线电信道。
在传输过程中，调制后的载波信号会受到各种噪声和干扰的影响。
这些干扰可能来自其他无线电设备、大气条件或其他原因。
为了提高通信质量，通常会使用一些技术来减少干扰，例如频谱分析、信道编码和差错纠正等。
3. 解调解调是将接收到的调幅信号还原为原始音频信号的过程。
解调器是用于解调的主要设备。
在解调器中，接收到的调幅信号被分离成两个部分：一个是原始音频信号，另一个是载波信号。
这可以通过使用滤波器实现，在滤波器中选择适当的频率范围来消除上下边带并保留原始音频信号。
得到的音频信号可以放大并发送到扬声器或其他音频设备中。
调幅的特点和应用调幅具有以下特点和应用：特点1.调幅是一种简单且易于实现的调制技术，适用于低成本的通信系统。
2.调幅信号可以通过常规的无线电设备进行传输和接收。
3.调幅信号可以在长距离传输中保持较好的质量，但受到噪声和干扰的影响。
应用1.广播电台：调幅广播是最常见的广播形式之一。
信号的调幅与解调-PPT
14
三.调幅信号的频谱
u AM (t) U cm (1 M a cos t) cosct
Ucm cosct UcmM a cos t cosct
U cm
cosct
1 2
M aU cm
cos(c
)t
1 2
M aU cm
cos(c
)t
载频 上边频 下边频
载频 上边频
复杂调制信号调幅的频谱
调幅波的频带宽度为： BW=2Fn
下边带 上边带
调制过程为频谱的线性搬移过程，即将调制信号的频谱 不失真地搬移到载频的两旁。因此，调幅称为线性调制。 调幅电路则属于频谱的线性搬移电路。
18
复杂调制信号调幅的频谱
1.调幅的实质是频谱的线性搬移 2.调幅必须采用非线性电路实现
19
有新的频率产生
频率变换作用
线性电路
没有新的频率产生
非线性电路
有新的频率产生
27
1.非线性元件的频率变换作用 一个信号通过线性元件和非线性元件
产生频率：
ω，2ω，3ω等谐波
28
两个信号通过线性元件和非线性元件
产生组合频率： ω =|±pω1 ±qω2| (p、q =0，2，3 ……)
29
结论
1.一个正弦信号通过非线性元件产生基波和多 次谐波。
11
调幅系数
Ucm (1 M a cos t) cosct
Umax表示调幅波包络的最大值，Umin表示调幅波包络的 最小值。
Ma 表 明 载 波 振 幅 受 调 制 控 制 的 程 度 ， 一 般 要 求 0≤Ma≤1，以便调幅波的包络能正确地表现出调制信 号的变化。Ma>1的情况称为过调制,
现代通信原理(罗新民)指导书 第五章 幅度调制系统 习题详解
第五章 幅度调制系统5-1以占空比为1:1、峰 — 峰值为2m A 的方波为调制信号，对幅度为A 的正弦载波进行标准幅度调制，试① 写出已调波()AM S t 的表示式，并画出已调信号的波形图；② 求出已调波的频谱()AM S ω, 并画图说明。
解：① 令方波信号为2()(1)2m mT A nT t nT f t T A nT t n T⎧+ <<+⎪⎪=⎨⎪- +<<+⎪⎩ 0,1,2,...n = ± ± ，则000()cos 2()[()]cos ()cos (1)2m AMm T A A t nT t nT s t A f t t T A A t nT t n Tωωω⎧+ ≤<+⎪⎪=+=⎨⎪- +≤<+⎪⎩ 其中0,1,2,...n = ± ± 。
② 取方波信号一个周期的截断信号02()02m T mT A t f t T A t ⎧+ <<⎪⎪=⎨⎪- -<<⎪⎩，求得其傅里叶变换为()()sin()44T m TTF jA T Sa ωωω=-则根据式（2.17）可以得到方波信号的傅里叶变换为1(1)2()2()nmn n F j A nTπωδω+∞=-∞--=--∑所以已调信号的傅里叶变换为 00001()()[()()][()()]2(1)122[()()][()()]AM nm o o o o nF F A n n jA A nTTωωπδωωδωωπδωωδωωπππδωωδωωπδωωδωω=*-+++-++-- =--++-+-++∑时域及频域图如下所示：A π2/m j A π-0w 0w Tπ+02w T π+w()AM S w ()AM s t t()f t tT2T mA5-2已知线性调制信号表示如下： ①10()cos cos S t t t ω=Ω ②20()(10.5sin )cos S t t t ω=+Ω设Ω=60ω，试分别画出S 1(t)和S 2(t)的波形图和频谱图。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为了便于衡量同类调制系统不同解调器 对输入信噪比的影响，还可用输出信噪比和 输入信噪比的比值G（信噪比增益）来表示， 即
S0 / N 0 G= Si / N i
2、DSB系统相干解调的抗噪声性能 相干解调的抗噪声性能 mo(t)=
4、其它系统的性能
G AM
GVSB = 1
2 = （大信噪比情况下） 3
1 m(t ) 2
2 So= m0 (t ) = 1 m 2 (t ) 4
ni(t)=nc(t) cosωct-ns(t) sinωct 它与相干载波cosωct相乘后，得 ni(t) cosωct=［nc(t) cosωct-ns(t) sinωct］cosωct
1 1 = nc (t ) + [nC (t ) cos 2wc t − ns (t ) sin 2 wc t ] 2 2
第五讲 调幅系统的 性能分析
Байду номын сангаас容回顾
1、模型 2、解调方法
第五讲 调幅系统的性能分析
1、分析模型
n(t) sm(t) 带通 滤波器 sm(t) n i(t) mo(t) n o(t)
＋
解调器
带通滤波器的作用是滤除已调信号频带以 外的噪声，因此经过带通滤波器后, 到达解调 器输入端的信号仍可认为是sm(t)，噪声为 ni(t)。解调器输出的有用信号为mo(t)，噪声为 no(t)。 对于不同的调制系统，将有不同形式的 信号sm(t),但解调器输入端的噪声ni(t)形式是相 同的，它是由平稳高斯白噪声经过带通滤波 器而得到的。当带通滤波器带宽远小于其中 心频率，为ω0时，ni(t)即为平稳高斯窄带噪 声。
2 m 2
∴ GDSB
S0 / N 0 =2 S1 / N1
3、SSB系统相干解调的抗噪声性能 相干解调的抗噪声性能 与相干载波相乘后， 再经低通滤波可得解调器 输出信号 mo(t)= 1/4 m(t) 1 2 因此， 2
s0 = m0 (t ) =
1 Q si = s (t ) = [m(t ) cos c t m m(t ) sin w t ]2 c 4
Ni为解调器输入噪声ni(t)的平均功率。若白噪 声的双边功率谱密度为n0/2，则 Ni=n0B 为了使已调信号无失真地进入解调器，同时又 最大限度地抑制噪声，带宽B应等于已调信号的频 带宽度，当然也是窄带噪声ni(t)的带宽。 评价一个模拟通信系统质量的好坏，最终是要 看解调器的输出信噪比。输出信噪比定义为
经低通滤波器后， 解调器最终的输出噪声为 1 nc (t ) no(t)=
2
故输出噪声功率为 No=
1 2 1 1 2 n (t ) = nc (t ) = ni (t ) = no B 4 2 4
2 0
1 2 S i = s (t ) = [m(t ) cos wc t ] = m (t ) 2 1 2 m (t ) si = 2 Ni 2n0 B
2 m
16
m (t )
∧
1 2 ∴ si = m (t ) 4
1 2 m (t ) 2 s0 16 m (t ) = = 1 N0 4n0 B n0 B 4
1 2 m (t ) m 2 (t ) si = 4 = Ni n0 B 4n0 B
∴ GSSB
S0 / N 0 = =1 Si / N i
说明：在上述讨论中，虽然双边带信噪比增益 是单边带信号的 2 倍，但是两者的输出信噪比 是在不同的输入信号功率情况下得到的。 如果 我们在相同的输入信号功率Si，相同输入噪声 功率谱密度n0，相同基带信号带宽fH条件下， 对这两种调制方式进行比较， 可以发现它们的 输出信噪比是相等的。因此两者的抗噪声性能 是相同的。