1 幅度调制

第三章 模拟调制系统
模块1 幅度调制（ZY3200103001）
【模块描述】本模块介绍了幅度调制的基本概念，包含双边带信号、调幅信号、单边带信号、残留边带信号。

通过波形分析、模型讲解，掌握幅度调制的原理以及线性调制系统对通信系统抗噪声性能的影响。

【正文】
一、调制的基本概念
基带信号不宜直接在信道中传输。

需要将信源发出的原始电信号对频率较高的载波进行调制，才能使有用信号搬移到适合信道的频率范围内进行传输。

而在通信系统的接收端则需要对已调信号进行解调，恢复出原始信号。

以模拟信号为调制信号，对连续的正（余）弦载波进行调制，这种调制方式称为模拟调制。

根据载波参数的不同，分为幅度调制和角度调制。

幅度调制是正（余）弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。

在幅度调制中有常规调幅（AM ）、双边带（DSB ）调制、残留边带（VSB ）调制和单边带（SSB ）调制等方式。

二、调制方式
1．常规调幅（AM ）
设调制信号为)(t m , )(t m 叠加直流0A 后对载波的幅度进行调制，就形成了常规调幅信号，其时间波形表达式为)cos()]([)(00φω++=t t m A t S c AM
式中，0A 为外加的直流分量；通常认为)(t m 的平均值等于0；c ω为载波角频率；0φ为载波的初相位。

图 ZY3200103001-1 AM 信号的波形
AM 信号的波形如图ZY3200103001-1所示。

常规调幅信号的调制效率很低，这是因为载
波分量不携带信息却占据了大部分的功率。

从传输信息的角度来说，载波分量的功率是毫无
意义的。

ω
cos 1/2-ω
ω
-0
1/2A
πS
ω
-ω
-00
O
t t O
m (t )s D SB (t )
O
－ωc
－
－ωc
cos ω0t
O
m (t )
s D SB (t )
O
t
ω
O
ω
ωH
－ωH
S D SB (ω)
O
－ωc
ωc
ω
载波反相点
2ωH
)
cos(t c ω
图 ZY3200103001-2 DSB 信号的波形
2．双边带调制（DSB ）
调制信号为)(t m 上不附加直流分量0A ，直接用)(t m 调制载波的幅度，则输出信号为无载波分量的双边带调制信号，简称DSB 信号。

其时间波形表达式为：
)cos()()(t t m t S c DSB ω=
DSB 信号的波形如图ZY3200103001-2所示。

抑制载波的双边带信号节省了载波功率，但是双边带的上、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，所以完全可以用一个边带来传输。

这样，除了节省载波功率之外，还可节省一半传输频带，这就是单边带调制能解决的问题。

3．单边带（SSB ）调制
产生单边带信号最直观的方法是让双边带信号通过一个单边带滤波器，只保留所需要的一个边带，滤除不要的边带。

这种方法称为滤波法，它是最简单也是最常用的方法。

4．残留边带（VSB ）信号
在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外一个边带的一部分。

对于具有低频及直流分量的调制信号，用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上的困难。

残留边带调制是一种介于单边带调制与双边带调制之间的调制方式，它既克服了DSB 信号占用频带宽的问题，又解决了单边带滤波器不易实现的难题。

三、线性调制系统的抗噪声性能
调制系统的抗噪声性能是利用解调器的抗噪声能力来衡量。

抗噪声能力通常用“信噪比”来度量。

信噪比是有用信号与噪声的平均功率之比。

图ZY3200103001-3是解调器模型。

模型输入端的已调制信号用)(t s m 表示，信道用相加器表示，加性高斯白噪声用)(t n 表示。

)(t s m 、)(t n 在到达解调器之前，通常都要经过一个带通滤波器，滤出有用信号并部分地滤除噪声。

在解调器输入端的信号仍可认为是
)(t s m ，而噪声)(t n 则由白噪声变成带通噪声)(t n i 。

图ZY3200103001-3解调器模型
为了对解调器的抗噪声性能进行评估，通常用解调器的输出信噪比与输入信噪比的比值G （称为调制制度增益）来表述。

即：输入信噪比
输出信噪比
=
G
对于DSB 调制系统而言，调制制度增益G =2。

即：DSB 信号的解调器使信噪比改善一倍。

对于SSB 调制系统而言，调制制度增益为1。

但并不表示双边带系统的抗噪声性能比单边带系统好，这是因为双边带已调信号的平均功率是单边带信号的2倍，所以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。

如果在相同的输入信号功率、相同输入噪声功率谱密度条件下，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。

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【思考与练习】
1．最常用的模拟调制方式可分为哪两种？
2．什么是幅度调制？幅度调制包括哪几种方式？3．什么是信噪比？。