第2章 模拟调制技术

模拟通信技术：
“昨日黄花，芳香犹在”
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第2章 模拟调制技术

本章重点讨论用取值连续的调制信号去控制正 弦载波的参数（幅度、频率或相位）的模拟调制 （分为幅度调制和角度调制）。 主要内容有：
各种已调信号的时域表达式、 调制与解调的原理、性能特点。

第2章 模拟调制技术
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7
S AM s(t ) cos ct Sp o (t ) S AM cos c t
经低通滤波器后，可 过滤出s(t)。
1 s(t ) cos ct cos ct s(t ) (1 cos 2ct ) 2
数字通信原理
2016年4月8日星期五
相干解调法说明

数字通信原理 2016年4月8日星期五
包络检波法说明


包络检波法的优点:
解调电路简单。 AM调制在无线电短波广播中得到广泛的应用。

包络检波法的缺点: ① 准确性不太好，抗噪声性能较差。
② 在相同误码率情况下，信噪比较相干解调要高 1dB； ③ 抗噪声性能稍差于相干解调；
解调方法－（2）相干解调法
例：AM调制后的频谱变化
频域表示：
S AM ( ) A0 ( c ) ( c ) 1 F ( c ) F ( c ) 2
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已调信号功率：
2 PAM sAM (t ) [ A0 m(t )]2 cos2 ct
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四、调制分类
DSB：抑止载波双边带调幅 线性调制 AM：常规双边带调幅 (幅度调制) SSB：单边带调制 模拟调制 VSB：残留边带调制 调 (连续调制) 制 非线性调制 FM：频率调制 技 (角度调制) PM：相位调制 术 PCM：脉冲编码调制 数字调制 2ASK、2PSK等 数字载波调制 多进制键控系统 (键控系统) 改进型数字调制

（4）对于AM信号的解调可以采用非相干解调（包络 检波法）和相干解调（同步解调）。

（5）为了使调制不失真，必须满足两个条件: (a) 对于所有t，必须满足 A0+f(t) ≥ 0，否则会出现 包络失真。 (b) 载波频率应远大于f(t)的最高频率分量,即 ωc>ωm ，否则会出现频率交叠。
1 3
22
说明

（1）调制后频谱在形状上没有改变，只是位置搬移 了±ω c，而幅度降为原来的一半。

（2）AM已调信号的带宽是基带信号带宽的两倍，即
BAM 2 fm 2Bb

（3）AM已调信号除连续谱外，还包括离散谱线（即 载波信号分量）。离散谱线不携带信息，但会占用一 定的发送信号功率，因此AM的调制效率较低。
Pc载波功率 Ps边带功率
令调制效率： AM
Ps m 2 (t ) 2 PAM A0 m 2 (t )
2
2 Am 若调制信号：m(t ) Am cos mt, m (t ) 2
且： Am A0 （100%调制）
则 Am
且A0 f ( t ) max
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振幅调制
则当基带信号通过调制后，得到AM信号为：
S AM (t ) S (t ) cosct ( A0 f (t )) cosct
S(t) SAM(t) cosωct
调制信号
数字通信原理
已调信号
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第一章 复习
1、什么是通信？ 信息的传送 2、通信分类及工作方式 单工、半双工、全双工 3、通信系统组成 模拟通信系统和数字通信系统 4、主要性能指标 有效性和可靠性 5、信息及其度量 I log 2 6、码率、比特率、两者关系 7、误码率、误信率
1 log 2 P ( x) P( x)
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§2.2 振幅调制（AM调制）
AM调制又称为常规调幅。AM（Amplitude modulation）中的调制信号必须包含一定的直 流分量。 1、调制原理 设AM的基带信号：
S ( t ) A0 f ( t )
设载波信号为：
cos c t
数字通信原理
中提取调制信号
解调方法

1. 相干解调 ① 适用所有的线性调制信号（对于AM、DSB、 SSB及VSB都适用），没有门限效应 ② 必须使用相干载波 2. 非相干解调

非相干解调实现起来非常简单。 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


由于相干解调需要在接收端提供本地载波信号，且该 信号要和已调信号中的载波分量同频同相，所以要求 采用载波同步技术。 该技术需要准确判别某个载波信号的频率和相位，要 求比较高，设备比较复杂。
缺点：
实现困难；
技术要求高，设备复杂；
AM调制的优点与不足：

不足
功率利用率低 频率利用率低 抗噪声性能不佳
(f) 已调 信号频 谱

DSB调制效率
1 2 (t ) m (t ) cos ct m (t ) Ps 2
2 2
PDSB s
2 DSB
DSB
Ps 1 100% PDSB
已调信号的频谱将产生频谱的非线性变换，会有新的频率 分量产生。
2.1 模拟调制概述
二、模拟调制的目的
1、信道传输频率特征的需要。 2、实现信道复用。
3、改善系统的抗噪声性能，或通过调制来提高系统频带
利用率。采用不同的调制技术对系统性能将产生很大的
影响。
三、调制模型
载波信号的三要素： 振幅、频率、相位
A02 cos 2 ct m 2 (t ) cos 2 ct 2 A0 m(t ) cos 2 ct
令： m(t ) 0，即假设调制信号无直流
1 1 而 cos ct (1 cos 2c t ) 2 2
2
则 PAM
2 A0 m2 (t ) Pc Ps 2 2
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
解调方法－包络检波法示意图
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解调方法－（1）包络检波法
SAM(t) BPF LED LPF S(t)
AM信号的包络检波法电路框图
BPF：为带通滤波器，其作用是在保证信号顺利通过 的前提下，最大限度地限制噪声进入。 【注】带通滤波器的响应函数，会把已调信号的频谱 重新搬移回去。 LED：是检波电路（半波或全波整流器），它的输出 与输入信号的包络很相近。 LPF：是低通滤波器，作用是滤除检波后信号中的高 频成分。

优点 简单易行，成本低廉 应用示例：中波无线电广播。
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§2.3 双边带调制（DSB）

DSB－Duble side band AM功率利用率很低。为提高功率利用率，必须去 除AM的载波，即采用DSB。 又称为抑制载波双边带调制DSB/SC。该调制信号 中不含直流分量，即频谱中无离散谱。不能采用包 络检波法
调幅AM示意图(波形和频谱)
c(t) 0 －c C() t 0
c

A＋f (t)
(a) 载波
(d) 载波 频谱
F()
A
0 t －H 0
H

(b) 调制 信号
s AM(t)＝(A＋f (t))c(t)
(e) 调制 信号频 谱
SAM() 2H
0
t
－c
0
c

(c) 已调 信号
(f) 已调 信号频 谱

【注意】只有信号的频带在信道的频带允许
范围内，才能够在信道中传输。 大部分需传送的信号都位于较低的频带上， 而传输信道（如电缆、光缆等）的适用传输频率， 一般都位于高频范围。因此，需调制解决二者的 不匹配。
2.1 模拟调制概述
一、基本概念
3.调制
把信号频谱搬移到较高频率范围以适应信道频率传输特 性的过程。

f(t)的最大幅度应小于或等于载波振幅的一半。 调幅系数 A 为调制深浅程度的指标，考虑受 0 限条件β≤1，当β>1时，若采用包络检波法会造成解 调后信号失真。
f (t ) max

例：已知调制信号f(t)=3cos20t，载波信号 c(t)=cos(20000t+ /2)，试写出当调制系数分别为 1.5和0.5的完全调制信号是s(t) 。
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DSB调制的示意图-波形和频谱
c(t) C()
0
t
－c
0
c

(a) 载波
f (t)
(d) 载波 频谱 F()
0
t
－H
0
H

(b) 调制 信号
s m(t)＝c(t) f (t) 0
(e) 调制 信号频 谱
Sm() 2H t －c 0
c

(c) 已调 信号
Rb R B log 2 M
(b/s)
Pe
接收错误码元数目 传输码元数目
接收错误比特数目 Peb 传输比特总数目
第2章 模拟调制技术
数字通信原理
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模拟通信系统模型
引言

调制技术的发展主流是数字调制

为什么还要学习模拟调制技术？ 理解通信技术发展历程 从整体上把握通信系统各要素 掌握通信／电子系统分析评价方法 目前仍存在不少模拟广播／通信系统