第5章 模拟调制系统

m(t) sDSB(t) HVSB() sVSB(t) sVSB(t) sP(t) LPF
So(t)
S(t)=cosct (a)
s(t) (b)
图5 - 9VSB调制和解调器模型

Analog Modulation
M()
-2B
O
(a)
2B

DSB() - c O

Analog Modulation
残留边带调制(VSB)
残留边带调制（Vestigial-side band）是介于SSB与 DSB之间的一种调制方式， 它既克服了DSB信号占用频 带宽的缺点，又解决了SSB信号实现上的难题。在VSB中， 不是完全抑制一个边带，而是逐渐切割，使其残留一小部 分。

Analog Modulation
5.2 幅度调制的原理及抗噪声性能 一、幅度调制的原理 幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号作 线性变化的过程。 s(t) 正弦型载波 s(t) = Acos(ωct+ φ0) ωc：载波频率； φ0 ：载波的初始相位； S(ω) A ：载波的幅度。
SSB调制方式不但可节省载波发射功率，而且所占用的频 带宽度为BSSB=fH，只有AM、 DSB的一半，因此，它目 前已成为短波通信中的一种重要调制方式。 SSB信号的解调和DSB一样不能采用简单的包络检波，因 为SSB信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接 反映调制信号的变化， 所以仍需采用相干解调。
sAM(t)的频谱表达式
设m’(t)M’(ω)，根据欧拉公式 sAM(t) = [m0+m’(t)](e jωct+ e-jωct)/2 而 m0 e jωct2πm0δ(ω-ωc) m’(t) e jωctM’(ω-ωc)
故sAM(t) 的频谱表达式为
S AM () m 0 [( c ) ( c )] 1 [M ( c ) M ( c )] 2
1, Sgnx 1, x0 x0
1
-ω c
ωc

Analog Modulation
单边带信号时域表达式
下边带为例
S SSB () S DSB ()H()
1 S SSB () [M( c ) M( c )]H LSB () 2 1 H LSB () sgn c sgn c 2 1 S SSB () [M( c ) M( c )] 4 1 [M( c ) sgn c M( c ) sgn c ] 4
Analog Modulation
M()-HOFra bibliotekHSM()

上边带
下边带
下边带 上边带
c
O
上边带频谱
c

-c
O
下边带频谱
c

-c
O
c

图5 - 6SSB信号的频谱

Analog Modulation
SSB单边带信号的时域表示
下边带滤波器
1 H LSB Sgn c Sgn c 2
AM波占用的带宽是原始信号带宽的2倍，即2 ωH 。 为了实现不失真的调幅，必须满足两个条件:

对于所有t，必须满足 m0+m’(t) ≥ 0
载波频率应远大于m’(t)的最高频率分量,即ωc>ωH。

Analog Modulation
双边带(DSB)信号
如果输入基带信号没有直流分量，且h(t)是理想带通滤波 器，则得到的输出信号便是无载波分量的双边带调制信号， 或称双边带抑制载波（ Double Side BandSuppressed Carrier）调制信号，简称DSB信号。

Analog Modulation
下边带信号的时域表示式
1 1 ˆ s LSB t mt cos c t mt sin c t 2 2
上边带信号的时域表示式
1 1 ˆ s USB t mt cos c t mt sin c t 2 2
m(t ) 是m(t)的希尔伯特变换。
1 m( ) ˆ m(t ) H[m(t )] t d ˆ m(t ) H 1 [m(t )] 1 m( ) d ˆ t


2H
sDSB(t)
O
载波反相点
t
-c
O
c

图5-3DSB信号的波形和频谱

Analog Modulation
由时间波形可知，DSB信号的包络不再与调制信
号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检
波来恢复调制信号，需采用相干解调(同步检波)。
在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有


Analog Modulation
模拟调制的分类
模拟调制通常采用正弦波作为载波，调制方式有：
线性幅度调制：载波的幅度随基带调制信号成比例变 化；从频谱上来看，已调信号的频谱与基带信号频谱 呈线性搬移的关系。如调幅AM，双边带DSB，单边带 SSB等。 非线性角度调制：载波的频率或相位随基带调制信号 成比例变化。已调信号的频谱不再保持原来基带调制 信号频谱的结构，而产生新的频谱分量。如调频FM和 调相PM。
H() 1
-c
0 (a) H() 1
c

1, H USB () 0,
1, H LSB () 0,
| | c | | c
| | c | | c

-c
0 (b)
c

图5 –5 形成SSB信号的滤波特性

Analog Modulation
SSB单边带信号的滤波法生成
产生SSB信号最直观的方法是让双边带信号通过一个边 带滤波器，保留所需要的一个边带。将带通滤波器H(ω) 设计成理想低通HLSB(ω)或理想高通HUSB(ω)，就可分别 取出下边带信号频谱SLSB(ω)或上边带信号频谱SUSB(ω)
(b)
c

SSB() O
(c)
- c
c

VSB() O
(d)
- c
c

图5 - 8DSB、SSB和VSB信号的频谱

Analog Modulation
VSB信号的时域表达式为：
SVSB(t) = SDSB(t) * hVSB(t)=（m(t)cosωct）* hVSB(t)

Analog Modulation
调幅（AM）信号
基带信号中含有直流分量
mt
mo
m ' t cosc t
sm t
sAM (t ) m(t ) cosct [m0 m' (t )]cosct
m0 : 调制信号中的直流成分
m’(t) : 需传送的原始信号

Analog Modulation
相移法生成SSB信号
1 m(t) 2 1 m(t) cos t c 2 cosct Hh() 1 m(t) 2 1 m(t)sin t c 2
图5 –7 相移法形成单边带信号

2
+
sSSB(t)

Analog Modulation
m''(t)
O
t
m0+m''(t)
O
cosc(t)
O
t
1
M()
t
sAM(t)
O t
- H
m0
1 2
0
H

SAM()
m
0
- c
0
c

图5 - 2AM信号的波形和频谱

Analog Modulation
Analog Modulation
图5 - 1 称为调制器的一般模型，在该模型中， 适当选择滤波器的特性h(t) ，便可以得到各种幅度 调制信号。 标准调幅（AM)：h(t)为全通网络， m(t) 有 直流成分； 抑制载波双边带（DSB）：h(t)为全通网络， m(t) 无直流成分； 单边带（SSB）：h(t)为截止频率为fc的高通 或低通滤波器； 残留边带（VSB）：h(t)为特定的互补特性 滤波器。

Analog Modulation
1 1 [M( c ) M( c )] m(t ) cosc t 4 2 1 [M( c ) sgn( c ) M( c ) sgn( c )] 4 1 ˆ mt sinc t 2
180°的突变。功率利用律提高了，但频带宽度
仍为两倍信号带宽。

Analog Modulation
单边带调制（SSB）
抑制载波的双边带调幅尽管节省了载波功率,但 与常规双边带调幅一样，上下两个边带是完全对称 的，所携带的信息完全相同，而用一个边带就可以 传输全部信息，这样就产生了单边带调制(Single side band )。 SSB不仅节省了载波功率，而且还节省了一半 传输频带。
时域表达式：sDSB(t)=m(t)cosωct m(t)M(ω)
频谱表达式：
sDSB(ω)=1/2[M(ω-ωc) + M(ω+ωc)]

Analog Modulation
S()
S(t)
O
t
- c
O M()
c

m(t)
O
t
- H
O
H
SDSB()
5.1 引言
调制：按基带调制信号的变化规律去改变高频载波某些参 数的过程。
调制器
m(t)
调制信号