第五章 振幅调制与解调
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所以有线通信也需要将各路语音信号搬移到 不同的频段，以实现多路信号一线传输而又不互 相干扰。
采用调幅
1）由于频率高，可以无线传输；
2）可以实现多路信号一线传输而又不互相 干扰。
预备知识：符号
————高频
———低频
预备知识：三角函数复习
cos cos 1 cos( ) 1 cos( )
cos(ωc
-
Ω)t
载波分量
上边带分量
下边带分量
电 压 振 幅
UΩm
调幅波的频谱图
U cm
MaUcm / 2
MaUcm / 2
0Ω
ωc - Ω ωc ωc + Ω
ω
单音调幅波频谱宽度等于调制信号频率F 的二倍即
2
BWAM 2F
2) 多音调幅波的频谱
频谱宽度是最高频率 Fmax
Ωmax 2π
的二倍即：
BWAM = 2Fmax
4. AM调幅波的功率分配
电
压
振
幅
VΩm
调幅波的频谱图
Vc m
M aVcm /2
M aVcm /2
0
Ω
ωc - Ω ωc ωc + Ω
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ω
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
=
Ucmcosωct
+
MaUcm 2
cos(ωc
+
Ω)t
+
MaUcm 2
cos(ωc
cos(ωc
+
Ω)t
+
MaUcm 2
cos(ωc
-
Ω)t
⑴
载波功率
Po
=
1 2
Uc2m RL
⑵
上下边带功率
PSB
=
2
(
1 2
MaUcm
)2
2RL
=
M
2 a
2
Po
当Ma最大为1时，边带功率只占整个调幅波功率的1/3。
结论：能量传送时，由AM传送改为边带传送可节约能量。
怎样能抑制掉载波，只保留两个边带呢？
第五章 振幅调制与 解调
5.1 概述
载波uc
已调波uAM
振荡器
倍频
高频 放大器
调制
话筒
调制信号 放大器 调制信号 uΩ
无线电通信发射机的组成框图
在无线电通信系统中，将信号从发射端传输到接收 端时，信号的原始形式一般不适合传输，必须进行 调制和解调，所谓调制是将需要传送的信息装载到 某一高频振荡信号（载波）上去的过程。
双边带调幅波的包络已不再反映调 制信号的变化规律。
由于调制抑制了载波，输出功率是 有用信号，它比普通调幅经济。但在频 带利用率上没有什么改进。为进一步节 省发送功率，减小频带宽度，提高频带 利用率，下面介绍单边传输方式。
5.2.3. 抑制载波的单边带调幅信号（SSB）
双边带调制波的上下边带包含的信息相同，两个边 带发射是多余的，为节省频带，提高系统的功率和频带 的利用率，常采用单边带调制系统。
SSB的数学表达式
uSSB
MaUcm 2
cos(ωc
Ω)t
上边带
或
MaUcm 2
cos(ωc
Ω)t
下边带
SSB的波形图与频谱图
残留边带(VSB)调制方式
VSB发射一个完整边带和载频及另一边带 低频部分
在接收端收到了已调波信号后，需要将载波去掉， 还原成原有的信息，即调制信号，这个过程是与调 制相反的过程，称为解调。
调制可分为振幅调制、频率调制和相位调制，简称 为调幅、调频和调相，分别对应的解调有检波、鉴 频和鉴相。
一、调幅
1 .含意----振幅调制就是用低频调制信号去控制高
频载波信号的振幅，使载波的振幅随调制信号成正
uAM(t) UAM(t) cosct Ucm(1 ma cost) cosct
2. 调幅信号的波形
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
包络函数： U AM (t ) = Ucm (1 + MacosΩt )
M aVcm Vcm
0 < Ma 1
Ma < 1 Ma = 1
比地变化。 2.为什么要调制？
c
f
只有天线实际长度与电信号的波长相比拟
时，这时电信号才能以电磁波形式有效地辐射。
若信号频率为1kHz，其相应波长300km，若
采用波1/4波长的天线，就需要75km，制造这样
的天线是很困难的。
这就要求原始电信号必须有足够高的频率。
对于有线通信虽然可以传输语音之类的低频 信号。但一条信道只传输一路信号太不经济，利 用率太低。
2
2
cos2 cos2 sin2
预备知识：数学分析方法
1）幂级数分析法（小信号） 2）折线近似分析法（大信号）
5.2 调幅信号的分析
5.2.1 普通调幅波（普通AM波）
1.AM调幅波的数学表达式
正弦波一般可表示为：u(t) = Umcos(ωt + )
设：单音调制信号 uΩ UΩm cos t
-
Ω)t
将单音调幅波电压加到电阻RL两端，得调幅波各频率
分量在RL上消耗的功率分别是：
⑴ ⑵
载波功率 Po = 上下边带功率
1 Uc2m 2 RL ( 1 PSB = 2 2
MaUcm )2 2RL
=
Ma2 2
Po
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
=
Ucmcosωct
+
MaUcm 2
1）DSB 信号的幅值仍随调制信号而变化，但 与普通调幅波不同， DSB 的包络不再反映调制 信号的形状，仍保持调幅波频谱搬移的特征。
2）在调制信号的正负半周，载波的相位反相， 即高频振荡的相位在 UΩ (t)=0 瞬间有1800 的 突变。
3）信号仍集中在载频 附c近，所占频带为
BWDSB=2Fmax
5.1.2 抑制载波的双边带调幅信号（DSB）
在AM调制过程中，如果将载波分量抑制掉，就可 形成双边带信号。
DSB波数学表达式：
uDSB = MaUcmcosΩtcosωct
=
M aU cm 2
cos(ωc
+ Ω)t
+
M aU cm 2
cos(ωc
- Ω)t
DSB波的波形与频谱：
DSB 的特点
载波 uc = Ucmcosωct ωc >> Ω
调幅信号（已调波）
uAM = UAM (t )cosωct
包络函数
包络函数
UAM (t ) = Ucm + kf uΩ (t )
=
Ucm
(1
+
kf U Ωm Ucm
cosΩt
)
=
Ucm
(1
+
MacosΩt )
Ma 称为调幅度、调幅指数或调制系数。 kf 为比例系数，称为调制灵敏度。
过调幅失真
Ma > 1
调制度
Ma
kUm Ucm
U AM Ucm
包络振幅 载波振幅
Ma
UAM U cm
波峰值-波谷值 波峰值+波谷值
3. AM调幅波的频谱及带宽
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
=
Ucmcosωct
+
M aU cm 2
cos(ωc
+
Ω)t
+
M aU cm 2
采用调幅
1）由于频率高，可以无线传输；
2）可以实现多路信号一线传输而又不互相 干扰。
预备知识：符号
————高频
———低频
预备知识：三角函数复习
cos cos 1 cos( ) 1 cos( )
cos(ωc
-
Ω)t
载波分量
上边带分量
下边带分量
电 压 振 幅
UΩm
调幅波的频谱图
U cm
MaUcm / 2
MaUcm / 2
0Ω
ωc - Ω ωc ωc + Ω
ω
单音调幅波频谱宽度等于调制信号频率F 的二倍即
2
BWAM 2F
2) 多音调幅波的频谱
频谱宽度是最高频率 Fmax
Ωmax 2π
的二倍即：
BWAM = 2Fmax
4. AM调幅波的功率分配
电
压
振
幅
VΩm
调幅波的频谱图
Vc m
M aVcm /2
M aVcm /2
0
Ω
ωc - Ω ωc ωc + Ω
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ω
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
=
Ucmcosωct
+
MaUcm 2
cos(ωc
+
Ω)t
+
MaUcm 2
cos(ωc
cos(ωc
+
Ω)t
+
MaUcm 2
cos(ωc
-
Ω)t
⑴
载波功率
Po
=
1 2
Uc2m RL
⑵
上下边带功率
PSB
=
2
(
1 2
MaUcm
)2
2RL
=
M
2 a
2
Po
当Ma最大为1时，边带功率只占整个调幅波功率的1/3。
结论：能量传送时，由AM传送改为边带传送可节约能量。
怎样能抑制掉载波，只保留两个边带呢？
第五章 振幅调制与 解调
5.1 概述
载波uc
已调波uAM
振荡器
倍频
高频 放大器
调制
话筒
调制信号 放大器 调制信号 uΩ
无线电通信发射机的组成框图
在无线电通信系统中，将信号从发射端传输到接收 端时，信号的原始形式一般不适合传输，必须进行 调制和解调，所谓调制是将需要传送的信息装载到 某一高频振荡信号（载波）上去的过程。
双边带调幅波的包络已不再反映调 制信号的变化规律。
由于调制抑制了载波，输出功率是 有用信号，它比普通调幅经济。但在频 带利用率上没有什么改进。为进一步节 省发送功率，减小频带宽度，提高频带 利用率，下面介绍单边传输方式。
5.2.3. 抑制载波的单边带调幅信号（SSB）
双边带调制波的上下边带包含的信息相同，两个边 带发射是多余的，为节省频带，提高系统的功率和频带 的利用率，常采用单边带调制系统。
SSB的数学表达式
uSSB
MaUcm 2
cos(ωc
Ω)t
上边带
或
MaUcm 2
cos(ωc
Ω)t
下边带
SSB的波形图与频谱图
残留边带(VSB)调制方式
VSB发射一个完整边带和载频及另一边带 低频部分
在接收端收到了已调波信号后，需要将载波去掉， 还原成原有的信息，即调制信号，这个过程是与调 制相反的过程，称为解调。
调制可分为振幅调制、频率调制和相位调制，简称 为调幅、调频和调相，分别对应的解调有检波、鉴 频和鉴相。
一、调幅
1 .含意----振幅调制就是用低频调制信号去控制高
频载波信号的振幅，使载波的振幅随调制信号成正
uAM(t) UAM(t) cosct Ucm(1 ma cost) cosct
2. 调幅信号的波形
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
包络函数： U AM (t ) = Ucm (1 + MacosΩt )
M aVcm Vcm
0 < Ma 1
Ma < 1 Ma = 1
比地变化。 2.为什么要调制？
c
f
只有天线实际长度与电信号的波长相比拟
时，这时电信号才能以电磁波形式有效地辐射。
若信号频率为1kHz，其相应波长300km，若
采用波1/4波长的天线，就需要75km，制造这样
的天线是很困难的。
这就要求原始电信号必须有足够高的频率。
对于有线通信虽然可以传输语音之类的低频 信号。但一条信道只传输一路信号太不经济，利 用率太低。
2
2
cos2 cos2 sin2
预备知识：数学分析方法
1）幂级数分析法（小信号） 2）折线近似分析法（大信号）
5.2 调幅信号的分析
5.2.1 普通调幅波（普通AM波）
1.AM调幅波的数学表达式
正弦波一般可表示为：u(t) = Umcos(ωt + )
设：单音调制信号 uΩ UΩm cos t
-
Ω)t
将单音调幅波电压加到电阻RL两端，得调幅波各频率
分量在RL上消耗的功率分别是：
⑴ ⑵
载波功率 Po = 上下边带功率
1 Uc2m 2 RL ( 1 PSB = 2 2
MaUcm )2 2RL
=
Ma2 2
Po
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
=
Ucmcosωct
+
MaUcm 2
1）DSB 信号的幅值仍随调制信号而变化，但 与普通调幅波不同， DSB 的包络不再反映调制 信号的形状，仍保持调幅波频谱搬移的特征。
2）在调制信号的正负半周，载波的相位反相， 即高频振荡的相位在 UΩ (t)=0 瞬间有1800 的 突变。
3）信号仍集中在载频 附c近，所占频带为
BWDSB=2Fmax
5.1.2 抑制载波的双边带调幅信号（DSB）
在AM调制过程中，如果将载波分量抑制掉，就可 形成双边带信号。
DSB波数学表达式：
uDSB = MaUcmcosΩtcosωct
=
M aU cm 2
cos(ωc
+ Ω)t
+
M aU cm 2
cos(ωc
- Ω)t
DSB波的波形与频谱：
DSB 的特点
载波 uc = Ucmcosωct ωc >> Ω
调幅信号（已调波）
uAM = UAM (t )cosωct
包络函数
包络函数
UAM (t ) = Ucm + kf uΩ (t )
=
Ucm
(1
+
kf U Ωm Ucm
cosΩt
)
=
Ucm
(1
+
MacosΩt )
Ma 称为调幅度、调幅指数或调制系数。 kf 为比例系数，称为调制灵敏度。
过调幅失真
Ma > 1
调制度
Ma
kUm Ucm
U AM Ucm
包络振幅 载波振幅
Ma
UAM U cm
波峰值-波谷值 波峰值+波谷值
3. AM调幅波的频谱及带宽
uAM = Ucm (1 + MacosΩt )cosωct
=
Ucmcosωct
+
M aU cm 2
cos(ωc
+
Ω)t
+
M aU cm 2