通原-第5章【模拟调制系统】
第五章模拟调制系统PPT课件
1 m(t)
2
1 2
m(t
)
sin
c
t
1
sS S B (t)2m (t)co sct
1 2m ( t)sin ct
“－” 表示 上边带信号 ， “＋” 表示 下边带信号
m
(t)
是 m (t) 的 希尔伯特变换 。Leabharlann 黄超制作SSB技术实现难点：
第5章 模拟调制 第
12
页
➢ 滤波法：理想低通或高通滤波器难以实现
3、 改善系统抗噪声性能；
黄超制作
调制的分类
正弦波调制
调制
脉冲调制
模拟调制 数字调制
第5章 模拟调制 第
3 页
t
t
黄超制作
5.1 幅度调制原理 1、AM调制
m(t )
＋
第5章 模拟调制 第
4 页
sAM (t )
A0
cosc t
AM 调制模型
s A M ( t ) A 0 m ( t ) c o sc t A 0 c o sc t m ( t ) c o sc t
sDSB (t )
+
SDSB(t)+ni(t)
BPF
×
第5章 模拟调制 第
18 页
解调器
LPF
噪声n(t)
从图中可以看出
cos ct m(t)n(t)
o
o
输出信号S功m率 2(t)
oo
输出噪声N功n率 2(t)
oo
输入信号S 功 s2率(t) 输入噪声N功n率 2(t)
i DSB
ii
黄超制作
(1)输入信号S功 s2率(t) i DSB
黄超制作
樊昌信《通信原理》(第7版)名校考研真题(模拟调制系统)【圣才出品】
第5章 模拟调制系统 一、填空题1．AM 、SSB 、FM 系统中，有效性最好的是 __，可靠性最好的是 __。
[华中科技大学2002研]【答案】SSB ；FM【解析】AM 、SSB 、FM 系统的带宽及调制制度增益如表5-1所示。
表5-12．用基带信号m （t ）＝2cos4000πt 对载波c （t ）＝20cos2πf c t 进行调频，若调频的调制指数是βf ＝9，则调频信号的时域表达式s （t）＝______，其信号带宽B ＝______Hz 。
[北京科技大学2010研]【答案】；B ＝40000【解析】（1）若调制信号为单一频率的正弦波，即，则调频信号的时域表达式为()cos()m m m t A t ω=由题意可知 A 0＝20，，βf ＝9，ωm ＝4000π所以（2）带宽B ＝2（1＋）f m ，又f m ＝，所以B ＝40000。
3．模拟通信系统中，若载波的幅度由模拟基带信号()m t 的变化规律去控制，则称为幅度调制；若载波的频率由模拟基带信号()m t 的变化规律去控制，则称为______。
[北科2011研]【答案】频率调制【解析】模拟通信系统中，可以把调制信号的消息载荷于载波的幅度变化中，也可以载荷于载波的频率中，前者称为幅度调制，后者称为频率调制。
4．模拟通信系统中，己调信号带宽与有效性之间的定性关系为______，接受机输出信噪比与可靠性之间的定性关系为______。
[华中科技大学2002研]【答案】已调信号带宽越宽，有效性越差；接收机输出信噪比越高，可靠性越好。
【解析】模拟通信系统中，有效性可用有效传输频带来度量，同样的信息所用的调制方式不同，调制信号的频带宽度也不同，带宽越大，有效性越差。
可靠性通常用接收端解调器输出的信噪比来度量，输出的信噪比越高，通信质量就越好。
0()cos[sin()]c f m s t A t t ωβω=+2c c f ωπ=f β20002m =πω二、判断题1．标准调幅AM信号的包络调制解调属于线性解调方式。
西南大学通信原理第五章模拟调制系统1
电路与通信教研室 高渤
第一节 幅度调制（线性调制）的原理
一、调幅（AM） 1、AM调制器模型
m t
sm t
A0 cosct
2、时域表达式
sAM (t) [ A0 m(t)]cosct A0 cosct m(t) cosct
式中， m（t） —— 调制信号，均值为0；
A0 —— 常数，表示叠加的直流分量。
西南大学通信原理第五 章模拟调制系统1
2021/5/24
学习内容
第五章 模拟调制系统
1 幅度调制（线性调制）的原理 2 线性调制系统的抗噪声性能 3 非线性（角度调制）的原理 4 调频系统的抗噪声性能
5 各种模拟调制系统的比较
6 频分复用和调频立体声
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
学习内容
第五章 模拟调制系统
1 幅度调制（线性调制）的原理 2 线性调制系统的抗噪声性能 3 非线性（角度调制）的原理 4 调频系统的抗噪声性能
5 各种模拟调制系统的比较
6 频分复用和调频立体声
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
电路与通信教研室 高渤
Sm ()
A M (
2
c ) M
c )
可见，在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频
域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通
常又称为线性调制。
注意，这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之
间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性
的变换过程。
通信原理【 第五章：模拟 调制系统 】
大学课程通信原理第5章-模拟调制系统课件
调制信号：原始基带信号
模拟调制：调制信号取值连续 数字调制：调制信号取值离散
正弦波模拟调制
载波：携带调制信号的信号
正弦波调制：正弦型信号作为载波 脉冲调制：脉冲串作为载波
正弦波数字调制 脉冲模拟调制 脉冲数字调制
2
1 调制的定义和分类(2)
正弦波模拟调制
调制信号：模拟信号：m(t)
0 0
A 2
M
c
M
c
已调信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移。
线性调制
4
2.1 幅度调制的原理(2)
幅度调制器的一般模型
mt
ht
sm t
ht H
cos ct
sm t m t cos ct h t
Sm
1 2
M
c
M
c
H
m t ,ht 不同
双边带调幅(DSB) 标准调幅(AM)
载波分量
DSB分量
m ' t
sAM t
m0
S AM
m0
c
c
1 2
M
'
c
M
'
c
where m ' t M ' .
12
2.1 幅度调制的原理(8)
调幅系数
m ' t
AM
max 1 m0
已调信号的包络与调 制信号成比例变化.
m't
sAM t
m0
m0 m '(t )
sAM t m0 m '(t)
单边带调幅(SSB)
残留边带调幅(VSB) 5
常规调幅AM：H(ω)为全通网络，m(t) 有直流成 分。
通信原理第5章
(2)
三、实际抽样 ------自然抽样
自然抽样的特点
平顶抽样：
5.2 脉冲编码调制（PCM）
脉冲编码调制(PCM)简称脉码调制，它是一种用一组二进 制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。 由于这种通信方式抗干扰能力强，它在光纤通信、数字微波通 信、卫星通信中均获得了极为广泛的应用。 PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式。首 先，在发送端进行波形编码(主要包括抽样、量化和编码三个过 程)，把模拟信号变换为二进制码组。编码后的PCM码组的数 字传输方式可以是直接的基带传输，也可以是对微波、光波等 载波调制后的调制传输。在接收端，二进制码组经译码后还原 为量化后的样值脉冲序列，然后经低通滤波器滤除高频分量， 便可得到重建信号 x(t ) 。
1 Ts= 是最大允许抽样间隔，它被称为奈奎斯特间隔，相对 2 fH 应的最低抽样速率fs=2fH称为奈奎斯特速率。
混叠现象
信号的重建
该式是重建信号的时域表达式， 称为内插公式。 它说 明以奈奎斯特速率抽样的带限信号x(t)可以由其样值利用内
插公式重建。这等效为将抽样后信号通过一个冲激响应为
际标准中取μ=255。另外，需要指出的是μ律压缩特性曲线 是以原点奇对称的， 图中只画出了正向部分。
2、A律压扩特性
Ax 1 ln A ,0 x 1 / A z 1 ln( Ax) ,1 / A x 1 1 ln A
• • •
x——压缩器归一化输入电压 z——压缩器归一化输出电压 μ ——压缩器参数
量化的物理过程
q7
x q x q x (t)
q
信号的实际值
6
量化误差
6
信号的量化值
《通信原理B》 第5章模拟调制系统 作业
第5章 模拟调制系统 作业
5-1已知调制信号()()cos 2000m t t π=，载波为42cos10t π，直流信号01A =，（1）分别写出AM 、DSB 、USB 、LSB 信号的时域表达式；
（2）画出AM 、DSB 、USB 、LSB 信号的频谱图；
（3）计算AM 、DSB 、USB 、LSB 信号的带宽。
5-2设模拟调制系统信道和接收端模型如图所示。
已知信道噪声()n t 为加性高斯白噪声，单边谱密度为6010/n w Hz -=，()m s t 为已调信号，载波频率1c f MHz =，对应的调制信号()m t 的最高频率为5H f kHz =。
试分析USB （1i s kw =，相干解
调）、AM （边带功率1s p kw =，载波功率4c p kw =，包络检波）两种情况下的下
列参数：
（1）带通滤波器的中心频率0f 、带宽B ；
（2）解调器输入端的信噪比/i i S N ；
（3）解调器输出端的信噪比/o o S N 。
解：
5-3某二级调制系统，副载波采用DSB 调制，主载波采用FM 调制。
如果有60路等幅的音频输入通路，每路载频限制在3.3kHz 以下，保护频带为0.7kHz 试求：
（1）试画出二级调制原理框图；
（2）FDM 信号带宽；
（3）假设最大频偏为800kHz,试求FM 信号带宽。
第5章思考题：5-2、5-5、5-9、5-11、5-14、5-15、5-18
(i m s t ()t。
通信原理模拟调制系统
通信原理模拟调制系统一、模拟调制系统的基本原理模拟调制系统的基本原理是将数字信号通过调制技术转换为模拟信号，然后通过信道传输，并在接收端使用解调技术将模拟信号还原为数字信号。
模拟调制系统由三个基本组成部分组成，分别是源编码器、调制器和信道。
源编码器将输入的数字信号进行编码处理，调制器将编码后的数字信号转换为模拟信号，并通过信道传输，接收端的解调器将模拟信号还原为数字信号。
二、常用的调制技术1.幅度调制（AM）幅度调制是一种常用的调制技术，通过改变载波信号的幅度来传输数字信号。
具体实现时，将载波信号与数据信号相乘，得到一个幅度变化的信号，然后通过信道传输。
发射端的解调器使用包络检测器将幅度调制信号解调为原始数据。
2.频率调制（FM）频率调制是一种将数字信号转换为模拟信号的调制技术。
频率调制有两种常用的方式，即调频调制（FM）和相位调制（PM）。
在调频调制中，数字信号的变化会导致载波信号频率的变化，而振幅保持不变。
接收端的解调器使用频率解调器将模拟信号还原为数字信号。
3.相位调制（PM）相位调制也是一种将数字信号转换为模拟信号的调制技术。
在相位调制中，数字信号的变化会导致载波信号相位的变化，而频率和振幅保持不变。
接收端的解调器使用相位解调器将模拟信号还原为数字信号。
三、调制解调器调制解调器是模拟调制系统中的关键设备，用于实现数字信号与模拟信号的相互转换。
调制解调器在发射端将数字信号转换为模拟信号，并通过信道传输。
在接收端，调制解调器将模拟信号还原为数字信号，以便进行解码和处理。
四、模拟调制系统的应用模拟调制系统广泛应用于音频和视频信号的传输。
在电视广播中，模拟调制系统被用于将图像和声音信号转化为模拟信号，然后通过无线或有线信道传输。
在手机通信中，模拟调制系统被用于将语音信号转化为模拟信号，然后通过无线信道传输。
总结：模拟调制系统是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，常用于音频和视频信号的传输。
它包括源编码器、调制器和信道等组成部分，并通过调制解调器实现数字信号与模拟信号的相互转换。
通信原理-05模拟信号的数字传输
极性码 段落码 段内码
C1
C2C3C4
C5C6C7C8
Q=256
2021/8/17
24
段号 段落码
1
000
2
001
3
010
4
011
5
100
6
101
7
110
8
111
2021/8/17
段号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
段内码
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
(c)
t
f
s
1 Ts
0 (f)
f
图 7.2.3 取 样 定 理 的 时 间 函 数 和 对 应 的 频 谱 图
奈奎斯特取样速率 fs 2fH奈奎斯特取样间隔 Ts 1/ fs
2021/8/17
9
2021/8/17
M(f)
fH (d) fH Ts ( f )
f
s
1 Ts
(e)
Ms(f )
f
s
1 Ts
2021/8/17
输入x 1
20
2021/8/17
21
2021/8/17
22
5.1.3 编码
量化电平编号
自然二进制码
折叠二进制码
格雷码
0
0000
0111
0000
1
0001
0110
0001
2
0010
0101
0011
3
0011
樊昌信《通信原理》(第7版)课后习题(模拟调制系统)【圣才出品】
第5章模拟调制系统思考题5-1 何谓调制？调制在通信系统中的作用是什么？答：（1）调制是指把信号转换成适合在信道中传输的一种过程。
广义的调制分为基带调制和带通调制（又称载波调制）。
（2）调制在通信系统中的作用：①将基带信号的频谱搬至较高的频率上，提高发射效率；②将多个基带信号分别搬移到不同的载频处，实现信道的多路复用，提高信道利用率；③扩展信号带宽，提高系统抗干扰能力。
5-2 什么是线性调制？常见的线性调制方式有哪些？答：（1）线性调制又称幅度调制，是指由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。
波形上，幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而呈正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移（精确到常数因子）。
（2）常见的线性调制有调幅、双边带调制、单边带调制和残留边带调制。
5-3 AM信号的波形和频谱有哪些特点？答：（1）AM信号的波形特点：AM波的包络与调制信号的形状完全一样。
（2）AM信号的频谱特点：①AM信号的频谱有载频分量、上边带和下边带三部分组成；②上边带的频谱结构和原调制信号的频率结构相同，下边带是上边带的镜像；③带宽是基带信号带宽的2倍。
5-4 与未调载波的功率相比，AM信号在调制过程中功率增加了多少？答：由于AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成，而只有边带的功率才与带宽相关，也就是说载波分量并不携带信息，因此AM信号在调制过程中功率增加了调制信号的功率。
5-5 为什么要抑制载波？相对AM信号来说，抑制载波的双边带信号可以增加多少功效？答：（1）抑制载波的原因：抑制载波可以提高调制效率，节省载波功率，若不存在载波分量，信号的调制效率是100%，即全部功率都用于信息传输。
（2）对于AM信号，抑制载波的双边带可以使其调制效率提高到100%。
5-6 SSB信号的产生方法有哪些？各有何技术难点？答：（1）SSB信号的产生方法：①滤波法，滤波法是指先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号；②相移法，相移法是指利用相移网络，对载波和调制信号进行适当的相移，以便在合成过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号。
通信原理第5章
相干解调适用于所有线性调制信号的解调。 20
5.1 线性调制
相干解调性能分析——以单边带调制为例
单边带信号的一般表达式为：
与相干载波相乘：
1 1 ˆ (t ) sin c t sSSB (t ) m(t ) cos c t m 2 2
s p (t ) sSSB (t ) cosct
5.2 线性调制系统的抗噪性能
讨 论
能否根据 GDSB 2， GSSB 1 ，判断DSB系统的 抗噪性能优于SSB系统呢？
不能！
因为计算的前提条件不一致，不能直接比较。 若设定相同的前提条件，二者抗噪性相同，而 SSB只需DSB的一半带宽，因而应用普遍。
31
5.3 非线性调制
调制分类
1 1 1 ˆ (t ) sin 2c t m(t ) m(t ) cos 2c t m 4 4 4
经低通滤波器滤波，得到：
1 sd (t ) m(t ) 4
21
5.1 线性调制
包络检波
适用条件
AM信号，且要求|m(t)|max A0
原
理
直接从已调信号的幅度中提取信号，sd t A0 m(t ) 隔去直流，就得到原调制信号m(t)。
n t
窄带 高斯噪声
mo(t) － 输出有用信号 no(t) － 输出噪声
25
5.2 线性调制系统的抗噪性能
解调器输出信噪比定义
2 So 解调器输出有用信号的平均功率 mo (t ) 2 No 解调器输出噪声的平均功率 no (t )
解调器输出信噪比是模拟通信系统的主要质量指标， 显然输出信噪比越大越好。
载波参量
幅 度
通信原理教程5-模拟调制系统
调制 信号
s(t) H(f)
已调 信号
滤波输出： s(t)
m(t)
s(t)
用“”表示傅里叶变换：
Acos0t
m(t) M ( f ) 式中， m(t) Acos0t S ( f )
M(f)
S (
f
)
A [M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]
S(f)
f
0
(a) 输入信号频谱密度
-f0
S(
f
)
A[M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]H (
f
)
现在，求出为了得到VSB信号， H( f )应满足的条件：
若仍用右图解调器， 接收
则接收信号和本地载波相乘
信号 s(t)
r(t)
H’(f)
基带 信号
m(t)
后得到的r (t)的频谱为：
cos0t
1 S( f
2
f0) S( f
f0 )
将已调信号的频谱
r0 ri
E
1 2
m'2 (t) A2
1 m'(t)2
/ nc2 (t) A2 / n2
(t)
E
2m'2 [1 m'
(t) (t)]2
由于m(t) 1，显然上式比值r0/ri小于1，即检波后信噪比下降 了。
这是因为检波前信号中的大部分功率被载波占用，它没 有对检波后的有用信号做贡献．
-2f0
-fm 0 fm
f 2f0
【例】已知线性调制信号表示式如下
（１）
cos t cos w0t
第5章模拟调制系统ppt课件
t
状完全一样，因此用包络检波 A 0 m ( t )
的方法就很容易从已调信号中
O
恢复出原始调制信号；
cos ct
t
O
如果调制信号
m(t) max
A0，
t
就会出现“过调幅”现象，这 s A M ( t )
时用包络检波将会发生失真，
O
需要采用其他的解调方法。
t
s(5t).1T li 幅m T1度TT调/2/2s(制t)d(t线性cos调2c制t )1原co理2s2ct
5.1 幅度调制(线性调制)原理
幅度调制 是 用 调制信号 去控制 高频载波 的 幅 度 ，使之 随 调制信号 作线性 变化的过程 。幅度调制 器 的一般模型 如图所示 ：
m(t )
×
h(t )
sm (t )
c(t ) Acos(ct 0 )
图 5-0 幅度调制器的一般模型
图中，m(t) 是 基带信号，h(t) 是 滤波器 的 冲激响应 ；
A0 m(t )
O
cosc t
O
sAM (t )
H
载频
A0
O H
SAM ( )
载频
A0
1
t
c
2 O
下边带
c
t
上边带
O
t
BAM 2fH
图5-2 AM 信号的 波形 和 频谱
5.1 幅度调制(线性调制)原理
通过调制信号的波形可以
看出，如果
m(t) max
A0
，则AM
m (t)
O
பைடு நூலகம்
波的包络与调制信号 m(t)的形
S m ()1 2[M (c)M (c)]
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(模拟调制系统)【圣才出品】
4 / 63
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【答案】FM、SSB／DSB、AM
【解析】在模拟通信系统中，可靠性的指标为解调器输出信噪比 S0/N0，信噪比越大，
可靠性越高。
即为窄带调频的带宽。
3．AM 系统在______情况下会出现门限效应。 【答案】包络检波且小信噪比 【解析】门限效应是由包络检波器的非线性解调作用所引起的，AM 系统在包络检波的 非线性解调作用中，当输入信噪比低于门限值时（输入信号幅度远小于噪声幅度），将会出 现门限效应，这时解调器的输出信噪比将急剧恶化，有用信号被噪声扰乱，系统无法正常工 作。
2．下面列出的方式当中，（ ）属于非线性调制。 A．单边带调制 SSB B．双边带调制 DSB C．残留边带调制 VSB D．频率调制 FM 【答案】D 【解析】线性调制是指已调信号的频谱是调制信号频谱的搬移。ABC 三项，均属于线
1 / 63
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号取 4kHz 作为标准带宽。
二、填空题 1．残留边带滤波器的传输特性 H（ω）应满足______。 【答案】H（ω＋ωc）＋H（ω－ωc）＝常数，｜ω｜≤ωH；或者说，在载频两边具有 互补对称特性 【解析】残留边带滤波器的 H（ω）应在载频两边具有互补对称（奇对称）特性，即需 满足 H（ω＋ωc）＋H（ω－ωc）＝常数，|ω|≤ωH。
5．在多路载波电话系统中，采用单边带方式进行频分多路复用，其一个标准的 12 路 基群信号的副载波间隔是（ ）。
2 / 63
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A．3.8kHz
十万种考研考证电子书Hz
通信原理第5章 模拟调制系统
幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带 角度调制：频率调制、相位调制
.
3
第5章 模拟调制系统
5.1幅度调制（线性调制）的原理
一般原理
表示式： c(t)Acosct0
设：正弦型载波为
式中，A — 载波幅度；
c — 载波角频率； 0 — 载波初始相位（以后假定0 ＝ 0）。
通信原理
.
1
通信原理
第5章 模拟调制系统
.
2
第5章 模拟调制系统
调制的目的 提高无线通信时的天线辐射效率。 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实 现信道的多路复用，提高信道利用率。 (调频)扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落 能力，还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
常见的模拟调制
t
时，其包络与调制信号波形相同， A0 mt
因此用包络检波法很容易恢复出原
始调制信号。
t 载波
否则，出现“过调幅”现象。这时用 t
包络检波将发生失真。但是，可以
采用其他的解调方法，如同步检波。sAM t
t
.
7
第5章 模拟调制系统
频谱图 由频谱m 可t 以看出，AM信号的频谱由
载频分量
t
上 下边 边A0 带 带mt
sm t
s p t LPF sd t
c t cosct
.
14
第5章 模拟调制系统
相干解调器性能分析
已调信号的一般表达式为
s m (t) s I(t)c o sc t s Q (t)sinc t
与同频同相的相干载波c(t)相乘后，得
sptsm(t)cosct
第五章模拟调制系统-线性调制原理
PAM
2 A0 m2 (t ) + Pc + Ps 2 2
将常规双边带调幅SAM(t)中不携带信息的载波抑制掉 ，即去掉振幅中的直流分量，可得双边带调幅的时域 表达式：
sDSB (t ) m(t ) coswct
sAM (t ) [ Ac + m(t )] coswct
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§ 5.1 幅度调制的原理
已调信号: sm (t ) c(t )m(t ) Am(t ) cos(ct + 0 ) Am(t ) cos wct
频谱分析： 设m(t ) M ( ) A 则：S m ( ) F [u (t )] [ M ( c ) + M ( + c )] 2
H (w) H (w) e j ( w)
无失真传输（理想恒参信道）条件： a、幅频特性为一条水平直线，即
H (w) K (常数)
b、相频特性是一条通过原点的直线，即
(w) wtd
d ( w) td (常数) dw
( w)
回顾
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频率失真、相位失真均属于线性失真，通常可用线性网络补偿， 这种补偿网络通常称为幅度和相位均衡器。 除以上两种线性失真外，还存在其他失真： 非线性失真、频率偏移（deviation）和相位抖动(phase jitter) （2）随参信道对信号传输的影响 传输特性： H (w, t ) H (w, t ) e j ( w,t ) a、对信号的衰耗随时间而变化 b、传输的时延随时间而变化 c、多径传播——对信号产生的影响称为多径效应
-Wc
W
Wc
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§ 5.1 幅度调制的原理
二、幅度调制特点 （1）波形特点： 幅度随基带信号变化呈正比变化 （2）频谱特点： 从基带简单的搬移到频带上——频谱的搬移是 线性的，所以称为线性调制
通信原理第5章模拟调制系统
10
第五章 模拟调制系统
当调制信号无直流分量时，x(t)=0，且当x(t)是与
载波无关的较为缓慢变化的信号时， 有
PAM
A02 2
x2 (t) 2
Pc
Ps
式中，Pc=A20/2为载波功率，Ps x2 (t) / 2 为边带功率。 由上式可知，AM信号的平均功率是由载波功率和
的 互 补 对 称 性 就 意 味 着 将 HVSB(ω) 分 别 移 动 － ωc 和 ωc就可以到如图9 (c)所示的HVSB(ω+ωc)和HVSB(ω －ωc)，将两者叠加，即
HVSB ( c ) HVSB ( c ) 常数
式中，ωm是调制信号的最高频率。
|ω|≤ωm
30
第五章 模拟调制系统
经双边带调制
i 1
n
sDSB (t) x(t) cosct xi cosit cosct
i 1
如果通过上边带滤波器HUSB(ω), 则得到USB信号
sUSB (t)
n i 1
1 2
xi
cos(i
c )t
1 2
x(t)
cosct
1 2
xˆ(t)
sin
ct
21
第五章 模拟调制系统
如果通过下边带滤波器HLSB(ω), 则得到LSB信号
第五章 模拟调制系统
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制 5.2 模拟信号的非线性调制 5.3 模拟调制方式的性能比较
1
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制
5.1.1 常规双边带调制（AM） 常规双边带调制就是标准幅度调制，它用
第5章模拟调制系统1
由 m(t) 0
c os2
ct
1 2
(c os2 c t
1)
可得： pAM =
A02 + 2
m2 (t) =
2
pc +
ps
边带功率 载波功率
25
定义调制效率：边带功率与总平均功率的
比值，用符号AM表示
AM
Ps
PAM
m2 (t) A02 m2 (t)
一般情况下，AM都小于1，调制效率很低，
载波的振幅随调制信号的变化而变化 设 载波为 c(t) Acos(ct 0 )
式中，A — 载波幅度；c — 载波角频率； 0 — 载波初始相位（以后假定0 ＝ 0）。
调制信号(基带信号)为 m( t )
则 已调信号为: sm (t) Am(t) cos(ct 0 )
频谱 sm (t) Am(t) cosct
M( )
AM 频谱示意图：
0
H
c
0
c
SAM () 下边带
上边带
c H
c
c H
0
c H
c
c H
2 H
从频谱结构上看，SAM ( t ) 的频谱是m( t )的频 谱在频域内的线性搬移,称之为线性调制。
－ H 0 H
(t)
M( )
22
SAM( )
1
A0
A0
1
O
2
－ H 0 H t
33
功率与效率
功率 PDSB sD2 SB(t) m2 (t) cos2 (ct)
1 2
m2 (t)
1 2
m2 (t) cos(2ct)
1 m2 (t) 2
通信原理第5章(樊昌信第七版)
s p t sVSB t 2 cos ct
sVSB t
sp t
LPF
sd t
S p S VSB c S VSB c
S VSB
c(t ) 2 cos c t
1 M c M c H 2
SSB信号的特点
优点之一是频带利用率高。传输带宽为AM/DSB的一半：
BSSB BAM / 2 f H
因此，在频谱拥挤的通信场合获得了广泛应用，尤其在 短波通信和多路载波电话中占有重要的地位。
优点之二是低功耗特性，因为不需传送载波和另一个边 带而节省了功率。这一点对于移动通信系统尤为重要。
m
m(t ) max A0
m<1 正常调幅 m>1 过调幅
m=1 临界状态，满调幅（100）
A m(t )
A
0
A m(t )
A m(t )
A
A
t
0
t
0
t
sAM (t )
sAM (t )
sAM (t )
0
t
t
t
m 1
m 1
m 1
高调幅度的重要性！
AM
Ps m 2 (t ) PAM A02 m 2 (t )
幅度调制 频率调制 相位调制
m(t )
调制器
sm (t )
按载波信号 c(t)的类型分
连续波调制 脉冲调制
c(t )
7
本章研究的模拟调制方式：
——是以正弦信号 c(t ) A cos(c t ) 作为载波的
通信原理(第五章)模拟调制系统
n i =1
mi cos wit
有 m ˆ (t ) = å
n i =1
mi sin wit
二、幅度调制的原理（6）(VSB）
残留边带(VSB) ：信号带宽B介于单边带(SSB)信号和双边带 (DSB)信号之间。 如何确定残留边带滤波器的特性H(ω )？ 先考虑如何解调，即如何从接收信号中来恢复原基带信号？ 设采用同步解调法进行解调，其组成方框图如图5-8 输入信号为 Sm(w) = 1 [ M (w - wc) + M (w +wc)] H (w)
2 (5.1 - 24)
载波为：
s(t ) = cos wct ? S (w) p [d (w +wc) +d (w - wc)]
1 1 [ Sm(w) * S (w)] = [ M (w + 2wc) + M (w)] H (w + wc) 2p 4 1 + [ M (w) + M (w - 2wc )] H (w - wc ) (5.1 - 26) 4
max max
- [ m(t )] min +[ m(t )] min
二、幅度调制的原理（5）(SSB）
SSB信号：
在DSB调制信号的基础上，仅保留一个边带。 将图5-4中的带通滤波器设计成如图5-5b所示的传输特 性。将产生上边带信号，相应的频谱如图5-5c所示。 信号带宽B=fx，其中fx是信号的最高频率)。 如何描述？产生下边带SSB信号的理想低通滤波器可表 示为： ì 1 t >0 ï 1
sm(t ) = A0 cos wct + m(t )cos wct
Sm(w) = p A0[d (w - wc) +d (w +wc)] +
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c
H USB
c
0
S USB
c
c
0
c
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通信原理
第5章 模拟调制系统
滤波法的技术难点 滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性 例如，若经过滤波后的话音信号的最低频率为300Hz，则上 下边带之间的频率间隔为600Hz，即允许过渡带为600Hz。 在600Hz过渡带和不太高的载频情况下，滤波器不难实现； 但当载频较高时，采用一级调制直接滤波的方法已不可能实 现单边带调制。 可以采用多级（一般采用两级）DSB调制及边带滤波的方法， 即先在较低的载频上进行DSB调制，目的是增大过渡带的归 一化值，以利于滤波器的制作。再在要求的载频上进行第二 次调制。 当调制信号中含有直流及低频分量时滤波法就不适用了。
m2 t
max ＝ 1/3
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第5章 模拟调制系统
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5.1.2 双边带调制（DSB）
时域表示式：无直流分量A0
sDSB (t ) m(t ) cosct
频谱：无载频分量 1 S DSB ( ) [ M ( c ) M ( c )] 曲线：
两式仅正负号不同
1 1 1 sUSB (t ) Am cos(C m )t Am cos m cos ct Am sin m sin ct 2 2 若保留下边带，则有 2
1 1 1 Am cos(C m )t Am cos mt cos ct Am sin mt sin ct 2 2 2 北方民族大学电信学院
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t
M
H
t
H
SDSB
sDSB t
t
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c
0
c
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第5章 模拟调制系统
调制效率：100％ 优点：节省了载波功率 缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。
5.1.3 单边带调制（SSB）
m 这样，上式可以改写为 m
ˆ A cos t Am sin mt
1 1 sSSB (t ) Am cos mt cos ct Am c os mt sin ct 2 2
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1 1 sSSB (t ) Am cos mt cos ct Am c os mt sin ct 2 2
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滤波法及SSB信号的频域表示
滤波法的原理方框图 － 用边带滤波器，滤除不要的边带:
m t
sDSB t
H
sSSB t
载波 c t
图中，H()为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高 通特性： 1, c H ( ) H USB ( ) 0, c 则可滤除下边带。 若具有如下理想低通特性： 则可滤除上边带。
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第5章 模拟调制系统
波形图
m t
t
由波形可以看出，当满足条件：
|m(t)| A0 时，其包络与调制信号波形相同，
A mt 0
因此用包络检波法很容易恢复出原
始调制信号。
t
载波
否则，出现“过调幅”现象。这时用 包络检波将发生失真。但是，可以
t
采用其他的解调方法，如同步检波。
sLSB (t )
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第5章 模拟调制系统
将上两式合并： 1 1 s SSB (t ) Am cos m t cos c t Am sin m t sin c t 2 2 式中，“－”表示上边带信号，“+”表示下边带信号。 希尔伯特变换：上式中Am sinmt可以看作是Am cosmt 相移/2 的结果。把这一相移过程称为希尔伯特变换，记为“ ^ ”，则 有
0 — 载波初始相位（以后假定0 ＝ 0）。
则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示 成 sm (t ) Am(t ) cos ct
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式中， m(t)— 基带调制信号。
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频谱 设调制信号m(t)的频谱为M()，则已调信号的频谱为
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基本概念
调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。 广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。 狭义调制 － 仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场合， 调制一词均指载波调制。 调制信号 － 指来自信源的基带信号 载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。 载波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也 可以是非正弦波。 已调信号 － 载波受调制后称为已调信号。 解调（检波） － 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的 调制信号恢复出来。
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5.1.1调幅（AM）
时域表示式
sAM (t ) [ A0 m(t )]cos ct A0 cos ct m(t ) cos ct
式中 m(t) － 调制信号，均值为0； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。 频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为
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相移法和SSB信号的时域表示
SSB信号的时域表示式 设单频调制信号为 m(t ) Am cos m t 载波为 c(t ) cos t c 则DSB信号的时域表示式为
s DSB (t ) Am cos m t cos c t 1 1 Am cos( c m )t Am cos( c m )t 2 2 若保留上边带，则有
－ 边带功率。
Ps m 2 (t ) / 2
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调制效率 由上述可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带功率 两部分。只有边带功率才与调制信号有关，载波分量并不携带 信息。有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功 率的比例称为调制效率：
Sm ( )
A M ( c ) M c ) 2
由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基带 信号的规律而正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完 全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因 子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又 称为线性调制。但应注意，这里的“线性”并不意味着 已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上， 任何调制过程都是一种非线性的变换过程。
2 PAM sAM (t ) [ A0 m(t )]2 cos 2 ct
若 则
2 [ A0 cos 2 ct m2 (t ) cos 2 ct 2 A0 m(t ) cos 2 ct
m(t ) 0
2 A0 m 2 (t ) PAM Pc PS 2/2 2 式中 Pc =2A0 － 载波功率，
sAM t
t
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频谱图
m t 由频谱可以看出，AM信号的频谱由
载频分量 上边带 A mt 0 下边带 三部分组成。
t
M
H
H
载频分量
上边带的频谱结构与原调制 t 载波 信号的频谱结构相同，下边 t 带是上边带的镜像。
调制方式 模拟调制 数字调制 常见的模拟调制 幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带 角度调制：频率调制、相位调制
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5.1幅度调制（线性调制）的原理
一般原理
c(t ) A cos ct 0 表示式： 设：正弦型载波为 式中，A — 载波幅度； c — 载波角频率；
1, c H ( ) H LSB ( ) 0, c
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SSB信号的频谱 SSSB ( ) S DSB ( ) H
上边带频谱图:
c
SDSB
0
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