通信原理教案-ch5-模拟调制系统

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通信原理-Ch5-模拟调制系统(李建雄2012年版) (2)

第四章信道
m(t)
+
×
SAM (t) [m(t) m0 ]cosct
m0 cosct
严谨严格求实求是
第四章信道
AM的优点是能采用包络解调，因此AM 调制的接收机非常简单。
AM的调制效率低，因为AM信号中存在不携带信息的载波分量。为了提高调制的效率，可将不携带信息的载波分量抑制掉，只传输携带信息的两个边带，这就是抑制载波双边带调制(DSB)。
§5.1 调制的分类
调制
按照载波类型
正弦波调制
按照调制信号
脉冲调制
模拟调制数字调制
第四章信道
t t
严谨严格求实求是
第四章信道
高频正弦波有三个参数：振幅、频率和相位，所以根据调制信号所控制参数的不同，模拟连续波调制可分为调幅、调频和调相。
幅度调制：用调制信号去控制高频载波振荡电压的幅度，使其随调制信号呈线性变化的过程。
即ni (t) nc (t) cosct ns (t) sin ct
nc (t)和ns (t)均属于低频噪声
而no (t)是ni (t)乘以载波后再经过低通的结果
ni (t) cosct [nc (t) cosct ns (t) sin ct]cosct

1 2
nc
(t)
f1(t) f2 (t)

1
2
F1 ( )

F2 ()
1 2
[M
(

c
)
sgn(

c
)

M
(

c
)
sgn(

c
)]

(通信原理课件)第5章模拟调制系统

通信原理课件第5章模拟调制系统
目录
• 引言 • 模拟调制系统的基本原理 • 模拟调制系统的性能指标 • 模拟调制系统的实现方式 • 模拟调制系统的应用实例 • 总结与展望
01 引言
模拟调制系统的定义
模拟调制系统
利用连续的模拟信号调制载波信号，以实现信息的传输。
模拟调制系统的基本原理
通过改变载波信号的幅度、频率或相位，将模拟信息信号附加到载波上，实现信息的传输。
软件库
使用软件库来实现调制算法，这些库通常提供易于使用的函数和工具来简化开发过程。
3
数字信号处理算法
利用数字信号处理算法来实现模拟调制，例如使用快速傅里叶变换（FFT）进行频谱分析。
混合实现方式
数字与模拟结合
结合数字和模拟技术来实现调制系统，例如在发射机中使用数字信号处理技术进行调制，而在接收机中使用模拟技术进行解调。
模拟调制系统的应用场景
广播通信
调频广播和调相广播等。
卫星通信
利用地球同步卫星进行信号传输。
移动通信
早期的模拟移动通信系统如AMPS等。
模拟调制系统的重要性
早期的通信系统多采用模拟调制技术，具有简单、可靠和经济等优点。
模拟调制系统在某些特定应用场景中仍具有不可替代的作用，如广播电台的信号传输等。
频带利用率
频带利用率
频带利用率是衡量模拟调制系统传输效率的另一个重要指标，它表示单位频带内传输的信息量。
频带利用率计算
频带利用率通常用比特率与信号带宽的比值来表示，即比特率/带宽。
影响因素
频带利用率受到信号的调制方式、信噪比和带宽限制等多种因素的影响。
抗噪声性能
抗噪声性能

通信原理-Ch5-模拟调制系统(李2014年版)

×
载波
已调信号频带信号
cosct
严谨严格求实求是
第四章信道
调制的目的
1. 将基带信号变换为适合于信道传输的频带信号； 2. 改善系统的抗噪声性能； 3. 实现信道复用，提高信道利用率。(第10章)

解调

在接收端，则需要把载波所携带的信号取出来，而得到原基带信号。这个过程实际上是调制的逆过程。
下边带情况
SSSB下()
c
分解
1 4
c
1 4

M ( c )
1 m(t ) cos c t 2
M ( c )
c

1 ˆ (t )sin ct m 2
1 4

c
1 4
c

c

M ( c )sgn( c )
M ( c )sgn( c )
m0
cosct
严谨严格求实求是
第四章信道
AM的优点是能采用包络解调，因此AM 调制的接收机非常简单。

AM的调制效率低，因为AM信号中存在
不携带信息的载波分量。为了提高调制的效率，可将不携带信息的载波分量抑制掉，只传输携带信息的两个边带，这就是抑制载波双边带调制(DSB)。
严谨严格求实求是
严谨严格求实求是
第四章信道
2、DSB信号的产生
m(t )
×
SDSB (t ) m(t )cosct
cosct
严谨严格求实求是
第四章信道
§5.2.3 单边带调幅(SSB)

我们在高频电路中学过，单边带的产生有多种方法，比较直接的方法是滤波法

【经典】第5章模拟调制系统通信原理第6版教学课件

So / N o G Si / N i
上式中，分母为输入信噪比，其定义为：
S i 解调器输入已调信号的平均功率 Ni 解调器输入噪声的平均功率
在相同的输入功率条件下，不同系统的信噪比增益
不同，系统的抗噪声性能不同。
信噪比增益愈高，则解调器的抗噪声性能愈好。
（a）DSB调制相干解调由于 ni (t ) nI (t )cosct nQ (t )sinct 所以有： s(t ) n (t ) cos t i c
1 1 1 nI (t )cos(0 c )t nQ (t )sin(0 c )t nQ (t )sin(0 c )t 2 2 2 经低通后输出为：
1 1 1 so (t ) no (t ) f (t ) nI (t )cos( W t ) nQ (t )sin( W t ) 4 2 2
DSB

SSB

VSB
fc
0
fc

滤波法产生残留边带信号
残留下边带信号
残留上边带信号
6、线性调制信号解调的一般模型 1.相干解调
•适用所有的线性调制信号 •必须使用相干载波已调信号和相干载波相乘：
sp (t ) s(t ) cos c t
线性调制相干解调的一般模型
s I (t ) cos c t sQ (t ) sin c t cos c t
nI (t ) cos 0t nQ (t ) sin 0t
其中 nI (t ) V (t )cos (t )
nQ (t ) V (t )sin (t )
由随机过程理论可知： ni (t ) nI (t ) nQ (t ) 0

通信原理精品课件第5章模拟调制系统

第5章模拟调制系统
5.2 线性调制系统
在模拟调制系统中幅度调制包括标准调幅(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB)、单边带调制(SSB) 以及残留边带调制 (VSB)，它们都属于线性调制。
幅度调制是用调制信号m(t)控制高频载波c(t)的振幅，使载波的振幅随调制信号作线性变化。数学模型如图5.2.1所示。
所以，AM的带宽为BAM=2×3F =6F(Hz)。其频谱如图5.2.5所示。
第5章模拟调制系统
图5.2.5 频谱图
第5章模拟调制系统
3. AM信号的功率和调制效率
AM信号在1Ω电阻上的平均功率应等于sAM(t)的均方值。当
m(t)为确知信号时，sAM(t)的均方值为
PA
M

lim
T
第5章模拟调制系统
5.1.1 调制的作用 (1) 调制是为了有效辐射。调制把基带信号的频谱搬移到
载频附近，以适应信道频带要求，使信号特性与信道特性相匹配，便于发送和接收。如无线传输时必须将基带信号调制到高频载波上，才能将电磁能量有效地向空间辐射(基带信号的低频分量丰富，如果直接传送则信号损耗太大)。而天线能有效发射电磁波的另一条件是，所发射的信号波长与天线的尺寸相比拟。载波的频率较高(波长较短)，发射天线易于制作。
第5章模拟调制系统
图5.2.1 幅度调制器的一般模型
第5章模拟调制系统
图中，H(t)是滤波器的冲激响应，它的传输特性用H(f )表示。适当选择滤波器的传输特性H(f )，便可以得到各种幅度调制信号。例如，AM、DSB、SSB及VSB信号等。
第5章模拟调制系统
图中，载波c(t)=A0 cos(2πf ct+θ0)，调幅信号(已调信号)的时域一般表示式为

通信原理教程模拟调制系统课件

调频（FM）的实现方法
01
02
03
调相信号的数学表达式
调相信号的数学表达式为$s(t) = Acos(2pi ft + varphi(t))$，其中$varphi(t)$为调相信号，与调制信号成正比。
调相信号的产生
调相信号的产生可以通过线性调制器实现，将调制信号输入到线性调制器的输入信号中，通过改变调制信号的幅度或相位来改变载波的相位。
通信原理教程模拟调制系统课件
目录
模拟调制系统概述模拟调制系统的基本原理模拟调制系统的实现方法模拟调制系统的性能分析模拟调制系统的应用实例
01
CHAPTER
模拟调制系统概述
模拟调制系统的定义与特点
定义
模拟调制系统是指利用连续变化的信号（如音频、视频信号）调制载波信号，实现信号传输的通信系统。
调频信号的产生
调频信号的产生可以通过线性调制器实现，将调制信号输入到线性调制器的输入信号中，通过改变调制信号的幅度或相位来改变载波的频率。
调频信号的解调
调频信号的解调可以采用相干解调或非相干解调方法。相干解调需要使用本地载波信号与接收信号进行相乘运算，再通过低通滤波器取出解调信号；非相干解调可以使用限幅器和低通滤波器实现。
特点
模拟调制系统具有信号传输实时性好、抗干扰能力较强、传输距离较远等优点，但易受到信号失真、噪声干扰和信道容量限制等问题的影响。
利用调频（FM）或调相（PM）方式传输音频信号，实现广播节目的传输与接收。
广播通信
电视通信
无线电通信
利用调频或调相方式传输视频信号，实现电视节目的传输与接收。
利用调频或调相方式传输语音、数据等信息，实现无线电通信。
调相调频通信系统的应用实例

第4章模拟调制系统通信原理教学课件_953

cosct h（）m（t cd
S m （） 1 2 M （ c ） M （ c ） H （）
式中，h（t）、 H（）是滤波器的冲 m（ t）
h（ t）
S m（ t）
激响应和传输函数，适当选取便
cos c t
可得到各种线性调制信号。
图4.1.1 线性调制器模型
调幅（AM）信号
♣ 调幅信号的产生
在图4.1.1中，假设调制信号 m（t）迭加了直流分量 A0 后与
载波信号相乘，滤波器为全通网络，即 h （ t）（ t） H （、） 1，
则得
s m （ t ） A 0 m （ t ） c c t o A 0 c s c t o m （ t ） c s c t os
♣ 调制的模型
调制器模型如图4.0.1所示。调制信号调制信号、载波信号和已调信号分别表示为
调制器
已调信号
载波信号
m（ t）s、（ t）s、 m （ t）。图4.0.1 调制器模型
4.1 幅度调制的原理及抗噪声性能
4.1.1 幅度调制的原理
幅度调制是用调制信号去控制正弦载波的振幅，使其按调制信号的规律而变化的过程。或者说，幅度调制是正弦型载波信号的幅度随调制信号进行线性变化的过程。
♣ 载波调制按照调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程，称为载波调制。调制用载波一般为两类，一类是正弦型信号，另一类是脉冲串或一组数字信号。
♣ 调制的作用调制的实质是频谱搬移。
♠ 把基带信号频谱搬移到一定频率，适应信道的要求。 ♠ 便于辐射。发射天线一般采用半波折合振子天线（天线长度约1/4波长），基带信号频率太低，要求天线长度太大，一般无法实现，故需把基带信号调制到较高频率。

通信原理电子教案第3章(模拟调制)

2
1 1 f (t ) f (t ) cos 2ct 2 2
(2―3)
第3章
模拟调制系统
该式表明，接收端只要对接收到的抑制载波双边
带调幅信号再用与原载波同频同相的载波“调制”一下，即可得到含有原始信号分量的已调信号。对于上
式中的二倍频载波分量，可以用一个低通滤波器滤除
掉，剩下的就是原始信号分量。这种在接收端利用同频同相载波对抑制载波双边带调幅信号直接相乘进行解调的方法就叫相干解调或同步解调。解调框图见下图
f (t)
sD SB(t)
cos ct
抑制载波的双边带调幅模型图
第3章
模拟调制系统
DSB信号的解调
对于抑制载波双边带调幅信号的解调通常采用相干解调法。
从数学的三角函数变换公式中可知
1 1 cos c t cos c t cos c t cos 2c t 2 2
2
第3章
A
t

-fm
fm
f
C(f)
载波功率
上边带功率
下边带功率
t
-A

-f0 f0
f
s(t)
S (f)
t

2fm
-f0
2fm
f0
f
第3章
模拟调制系统
– AM信号的解调：
由于载波中并不包含有用信息，因此发送载波对信息的传送
没有意义，而且造成功率浪费。那么多用一些功率发射载波分量
有什么好处呢？其优点体现在解调上。根据相干解调的原理， AM信号同样可以采用相干解调法解调。但我们之所以要多“浪费”一些功率去发射没有信息的载波分量，就是要在解调上“拣个便宜”，也就是要在解调上省点事儿。而这个“便宜”就是包络解调法或叫包络检波法。

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系部：信电学院任课教师：
课时安排：理论6课时
正弦载波：s(t) = Acos(ω0t + φ0)
振幅调制表示式：sm(t) = Am(t) cos(ω0t + φ0)
若m(t) ⇐⇒ M(ω), s(t) ⇐⇒ S(ω), sm(t) ⇐⇒ Sm(ω)，则
Sm(ω) = (1/2π)[M(ω) ∗ S(ω)]
由于S(ω) = AF(cos ω0t) = Aπ[δ(ω − ω0) + δ(ω + ω0)]，因此
Sm(ω) = (A/2)[M(ω − ω0) + M(ω + ω0)]
M(ω)基带谱线性搬移至±ω0 频率处，谱形不变，因此称为线性调制。

(但请注意；线性调制≠线性变换，任何调制都是非线性变换！)
由此可得出线性调制的一般模型—由乘法器+带通滤波器组成：
线性调制的一般模型
考虑到H(ω)的带通滤波作用，输出Sm(ω)可表示为(这里将幅度A归一化为1)
Sm(ω) = (1/2)[M(ω − ω0) + M(ω + ω0)] · H(ω)
适当选择H(ω)，可得到如下几种幅度调制方式与信号：
1. 抑制载波双边带信号(DSB)
输入调制信号无直流，即M(0) = 0，且为带宽2fH的理想带通滤波器，
输出为sm(t) = m(t) cos ω0t，为双边带抑制载波DSB-SC
时域
频域
2. 有载波的双边带调幅信号(AM)
输入调制信号含直流，即M(0)≠ 0，设m(t) = m0, m(t) = m0 + m′(t)，其中m′(t)为交流分量，sm(t) = [m0 + m′(t)] cos ω0t，H(ω)同上为理想带通滤波器，类似于上面的分析有
时域、频域波形。