第四章模拟调制系统资料
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chap4 模拟调制系统-new资料
Hilbert滤波器，它实质上是一个宽带相移网络， 对m(t)中的任意频率分量均相移-π/2。
26 通信原理课件 2018/11/12
希尔伯特变换
常用的希尔伯特变换
27
通信原理课件
2018/11/12
例题2 （教材P91习题4-4）
各点频谱变换关系（不计系数1/2）： A点：
m(t ) M ( )
消息信号频谱 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
USSB信 号 频 谱 2
1.5
1
0.5
0 -200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
33
通信原理课件
2018/11/12
例题3 （教材P91习题4-1）
解：AM信号：
18
通信原理课件
2018/11/12
DSB－SC
频谱特点
1、上、下边带均包含调制信号的全部信息，在 载频处无载波分量，这就是抑制载波的效果 ； 2、幅度减半，带宽加倍，BDSB＝2fm； 3、线性搬移。
19
通信原理课件
2018/11/12
消息信号频谱 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -200
1 M c M c 2
c点
c
j ˆ ˆ M c M c 2
d点
c
c
SUSB ( )
c
e点
c
S LSB ( )
第四章09--模拟调制系统知识讲解
SM（t）为已调信号。 第5章3、 线性调制的分类
1）、线性调制模型 由式(3)可以得出线性调制的一般方法，其模型如图所示。
AM: A+m(t) DSB,VSB,SSB: m(t)
S(t) H(f)
C(t) coswc t h(t)
Sm(t) m(t) = 0 fL ~ fH
2）、线性调制方法
利用模型中h(t)的不同特性，可以得到各种幅度调制信号。如 AM，DSB，SSB和VSB等信号。
S
调制效率定义:
式中：
第5章
4、AM信号的解调 解调：从已调信号中恢复信号的 过程。 AM解调方法： 相干解调 、非相 干解调
1）、非相干解调（包络检波） 2）、相干解调
与DSB的相干解调相同，在DSB 中介绍。
5、AM系统的特点及其应用 优点：解调方便（包络检波）， 缺点：占用频带宽，（消息信号的两倍），调制效率低（发射功 率大） 应用：广播。
wwwww ww ww S A (M ) = A c c 1 2 [ M ( c ) M ( c )]
第5章
c(t) 载波
调制
m(t)
信号
已调 信号
sm(t)
C(f) f
-f c
0
fc
M(f)
f
-f H -fL 0 f L
fH
S(f)
f
-f c
0 f c-f H
fc
f c+f H
特点：信号的频谱经过AM调制后形状未变，仅仅是幅度下降的一半， 位置发生了变换，搬移到了±ωc。带宽由原始消息信号的fH变为2fH。 在这个频谱搬移过程中没有出现新的频率分量，因此，该调制为线性 调制。
第5章
5.1 幅度调制
1）、线性调制模型 由式(3)可以得出线性调制的一般方法，其模型如图所示。
AM: A+m(t) DSB,VSB,SSB: m(t)
S(t) H(f)
C(t) coswc t h(t)
Sm(t) m(t) = 0 fL ~ fH
2）、线性调制方法
利用模型中h(t)的不同特性，可以得到各种幅度调制信号。如 AM，DSB，SSB和VSB等信号。
S
调制效率定义:
式中：
第5章
4、AM信号的解调 解调：从已调信号中恢复信号的 过程。 AM解调方法： 相干解调 、非相 干解调
1）、非相干解调（包络检波） 2）、相干解调
与DSB的相干解调相同，在DSB 中介绍。
5、AM系统的特点及其应用 优点：解调方便（包络检波）， 缺点：占用频带宽，（消息信号的两倍），调制效率低（发射功 率大） 应用：广播。
wwwww ww ww S A (M ) = A c c 1 2 [ M ( c ) M ( c )]
第5章
c(t) 载波
调制
m(t)
信号
已调 信号
sm(t)
C(f) f
-f c
0
fc
M(f)
f
-f H -fL 0 f L
fH
S(f)
f
-f c
0 f c-f H
fc
f c+f H
特点：信号的频谱经过AM调制后形状未变，仅仅是幅度下降的一半， 位置发生了变换，搬移到了±ωc。带宽由原始消息信号的fH变为2fH。 在这个频谱搬移过程中没有出现新的频率分量，因此，该调制为线性 调制。
第5章
5.1 幅度调制
模拟调制系统
2．AM信号的调制数学模型
图4-2 AM信号的调制数学模型
3．AM信号的效率总平均功率
PAM
2 AM
(t
)
A02 cos2 ct
f 2 (t) cos2 ct
2A0 f (t) cos2 ct
由于cos2
ct
1 2
(1
c,os
20t)
cos 2ct 0
假设 f (t不) 含直流分量，则
。f (t) 0
S
( )
1 2
F
'
(
c
)
F
'
(
c
)H
(
)
在该模型中，适当选择 和A带0 通滤波器的传输函数 ，
便可H (得)到各种线性调制信号。
当
A0
f (，t) 且 max
的H通(频) 带宽度大于两倍调制信号带宽时，得
到的是AM信号。当 保持H (不)变而 时，得A0 到 0的是DSB信
号。当 的通频H带()宽度只能允许一个边带通过，且
准确同步时，解调输出信号
ud (t)
1 2
f
(t)
S DSB (t )
1 f (t) 2
cosct
图4-8 DSB相干解调的数学模型
4．3 单边带调制
双边带调制中两个边带包含相同的信息。进一步节 省发送功率和节省带宽，只传输一个边带就能发送调制 信号所包含的全部信息，这就是单边带（SSB）调制。
得到SSB信号，最简单的办法就是用滤波器把DSB信 号滤除一个边带。
SDSB(t) f (t) cos0t
频谱
SDSB ( )
1 2
[ F (
0
模拟调制系统ch431
m
g
c3
c2
c1 0 c1
c
2
c
3
图4-14 频分复用信号的频谱结构
2018年10月24日星期 三 《通信原理》--信息学院王学伟 6
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
f c i1 f ci f m f g , i 1, 2,
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
4.5 频分复用(FDM)
“复用”的概念
一种若干个彼此独立的信号合并为一 个可在同一信道上传输的复合信号的 方法,并在输出可分离 。 例如： 电话系统的语音, 电视系统的图像。 方法： ——使信号的频谱调制到不同的频段,合并在 一起不受影响,在接收端彼此分离开来。
BPF2
×
LPF
2
m2 t
c
图4-13 频分 复用系 统组成方框图 m
LPF ×
n
SBFn
BPFn
×
n
LPF
n
t
c c 说明: ►复用信号共有n路 每路信号首先通过低通滤波器LPF,限制各路信号最 高角频率 m. 2018年10月24日星期
三 《通信原理》--信息学院王学伟
2018年10月24日星期 三
《通信原理》--信息学院王学伟
2
第四章 模拟调制系统（analog modulative system） m1 t m1 t SBF1 BPF1 LPF × × LPF
m2 t
c
1
c
1
LPF
×
SBF2
2
c
mn t
g
c3
c2
c1 0 c1
c
2
c
3
图4-14 频分复用信号的频谱结构
2018年10月24日星期 三 《通信原理》--信息学院王学伟 6
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
f c i1 f ci f m f g , i 1, 2,
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
4.5 频分复用(FDM)
“复用”的概念
一种若干个彼此独立的信号合并为一 个可在同一信道上传输的复合信号的 方法,并在输出可分离 。 例如： 电话系统的语音, 电视系统的图像。 方法： ——使信号的频谱调制到不同的频段,合并在 一起不受影响,在接收端彼此分离开来。
BPF2
×
LPF
2
m2 t
c
图4-13 频分 复用系 统组成方框图 m
LPF ×
n
SBFn
BPFn
×
n
LPF
n
t
c c 说明: ►复用信号共有n路 每路信号首先通过低通滤波器LPF,限制各路信号最 高角频率 m. 2018年10月24日星期
三 《通信原理》--信息学院王学伟
2018年10月24日星期 三
《通信原理》--信息学院王学伟
2
第四章 模拟调制系统（analog modulative system） m1 t m1 t SBF1 BPF1 LPF × × LPF
m2 t
c
1
c
1
LPF
×
SBF2
2
c
mn t
通信原理第四章
• 2、调幅（AM）信号 如果输入的基带信号带有直流分量，h(t) 是理想理想低通滤波器，得到的输出信 号是有载波分量的双边带信号，表示为：
m(t) m0 m(t)
如果满足m0＞∣m,(t) ∣max 调幅（AM）信号
其时域与频域的表示为：
Sm (t) m(t) cosc
m0 m(t)cosc
c f
3 108 20 103
1.5 104 (m)
式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度 （光速）（m/s）；f为音频（Hz）。
• 可见，要将音频信号直接用天线发射出 去，其天线几何尺寸即便按波长的百分 之一取也要150米高（不包括天线底座或 塔座）。因此，要想把音频信号通过可 接受的天线尺寸发射出去，就需要想办 法提高欲发射信号的频率（频率越高波 长越短）
Sm
()
1 2
M
(
c
)
M
(
c
)H
()
• 确定H（ω）
•从接收端入手
•VSB信号的解调和SSB信号一样不能用包络 检波，而要采用相干解调法
•通过解调的公式推导说明残留边带滤波器 的传输函数在载频附近必须具有互补对称 特性
• Sm(t)
LPF
m(t)
•
S (t ) =cosωct
－c 0
c
(f) 已 调 信 号 频 谱
调幅AM示意图
• 3、单边带（SSB）信号
从上述的双边带调制（AM和DSB）中可知，上 下两个边带是完全对称的，即两个边带所包含 的信息完全一样。那么在传输时，实际上只传 输一个边带就可以了，而双边带传输显然浪费 了一个边带所占用的频段，降低了频带利用率。 对于通信而言，频率或频带是非常宝贵的资源。 因此，为了克服双边带调制这个缺点，人们又 提出了单边带调制的概念。
现代通信原理模拟调制系统
现代通信原理 Principle of Modern Communications
现代通信原理
第四章 模拟调制系统
-1-
本章知识点
4.1 引言 调制的概念 调制的分类 调制的作用 4.2 幅度调制(线性调制） 幅度调制基本原理 线性调制系统性能分析 4.3 角度调制（非线性调制） 基本概念 调频信号表达式 调相信号表达式 单音调制 调频信号的产生与解调方法 4.5 频分复用FDM 4.6 复合调制与多级调制
用滤波发产生SSB信号
m(t) hSSB（t） sSSB(t)
cos(ct)
HSSB（）
滤波法
sssb t mt cosct hssb t
1 S SSB ( ) [ M ( c ) M ( c )]H SSB ( ) 2
-25-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
-2-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
现代通信原理 Principle of Modern Communications
4.1 引言
调制的基本概念 m(t) 调制信号
调制器 sm(t) 已调信号
c(t) 载波信号 调制：按 调制（基带）信号的变化规律去改变高频 载波某一（些）参数，把基带信号搬移到给定信道 通带（处在较高频段）内的过程。
T 2
T 2
m(t )dt
PAM
载波功率Pc
2 m0 m'2 t 2 2
边带功率PS
-19-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
现代通信原理
第四章 模拟调制系统
-1-
本章知识点
4.1 引言 调制的概念 调制的分类 调制的作用 4.2 幅度调制(线性调制） 幅度调制基本原理 线性调制系统性能分析 4.3 角度调制（非线性调制） 基本概念 调频信号表达式 调相信号表达式 单音调制 调频信号的产生与解调方法 4.5 频分复用FDM 4.6 复合调制与多级调制
用滤波发产生SSB信号
m(t) hSSB（t） sSSB(t)
cos(ct)
HSSB（）
滤波法
sssb t mt cosct hssb t
1 S SSB ( ) [ M ( c ) M ( c )]H SSB ( ) 2
-25-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
-2-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
现代通信原理 Principle of Modern Communications
4.1 引言
调制的基本概念 m(t) 调制信号
调制器 sm(t) 已调信号
c(t) 载波信号 调制：按 调制（基带）信号的变化规律去改变高频 载波某一（些）参数，把基带信号搬移到给定信道 通带（处在较高频段）内的过程。
T 2
T 2
m(t )dt
PAM
载波功率Pc
2 m0 m'2 t 2 2
边带功率PS
-19-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
模拟调制系统.doc
第四章模拟调制系统4.1 引言由消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号大多不适宜直接传输。
必须先经过在发送端调制才便于信道传输。
而在接收端解调。
所谓调制，就是按原始信号（基带信号、调制信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程。
①将基带信号频谱搬移到载频附近，便于发送接收；调制的作用：②实现信道复用，即在一个信道中同时传输多路信息信号；③利用信号带宽和信噪比的互换性，提高通信系统的抗干扰性。
常用调制方式分类：连续波调制模拟调制数字调制幅度调制频率调制振幅键控（ASK）频移键控（FSK）脉冲幅度调制模拟调制脉冲宽度调制脉冲位置调制脉冲调制数字调制脉冲编码调制（PCM）增量调制（?M）4.2 幅度调制（线性调制）原理幅度调制是高频正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。
一、线性调制器的一般模型所谓线性调制：波形上，幅度随基带信号呈正比例变化；频率上，简单搬移。
但是，已调信号和基带信号之间非线性。
58s t A cos tc正弦型载波：振幅载波角频率基带调制信号（消息信号）：m t M用消息信号（调制信号）m t 去调制正弦型载波s t A cos c t ，或者说正弦载波的幅度随消息信号作线性变化。
已调信号：m t A cosAtc 2M Mc c已调信号的频谱，smt ~已调信号可看出M 频率搬移了。
第一章讲过，消息信号m t 类比货物，A tcos（可看成幅度 A 1）c类比火车，货物m t 承载在火车带通滤波器h ts mtc os t 上，发送给接收方，类比到c cos tc达站上海车站，到站后卸货，即接图：线性调制器的一般模型收机解调。
已调信号s tm 的产生方法如图：（即线性调制器的一般模型）带通滤波器的传递函数：H ，带通滤波器的冲激响应：H h t 线性调制器的输出：时域表示：s m t m t cos c t h t频域表示：1 Sm 2 M M Hc c在该模型中，适当地选择带通滤波器的传递函数，可得到不同的幅度调制信号：普通调幅AM双边带信号（DSB—SC）单边带信号（SSB）59(1) 普通调幅（AM ）AM 的时域表示：s AM m0 m' t cos c t m cos c t m' t cos c t载波项双边带信号DSB式中：m t 0 0m m' t ,m m t max为作图方便，m' t 画成单音频正弦波，AM 的时域信号波形见下图。
第4章模拟调制系统
s AM ( t )
A0
A0 f (t )max
0
t
A0 f (t )max
过调制示意图
单音调制(单频调制)的调制信号为:
s AM (t ) ( A0 Am cos m t )cos 0 t A0 (1
AM 调幅指数
f (t ) Am cos m t
Am A0
A0
m
0
S
m
AM ( )
1/2 0
A0
带宽： BAM 2m
0
0
2 m
已调信号的带宽是基带信号带宽的两倍。 注意：带宽是指频谱的正频率部分。
AM信号的频谱
由于已调信号的频谱只是把基带信号的频谱搬移到±ω0 处， 而没有产生新的频谱成分，因此AM属于线性调制。
三、 调幅信号的功率分配
f (t )
f ( t ) cos 0 t
×
cos 0 t
/ 2 / 2
sin 0 t
希尔伯特变换：
t j 0 F ( ) F H ( ), H ( ) j 0
s SSB ( t )
(t ) f
× f ( t ) sin c t
3.按调制实现的功能不同来划分：
①幅度调制：载波信号的幅度随调制信号线性变化的调制。 ②频率调制：载波信号的频率随调制信号线性变化的调制。
③相位调制：载波信号的相位随调制信号线性变化的与输入调制信号的频谱之间是线性搬移
②非线性调制：已调信号频谱与输入调制信号的频谱之间是非线性搬移 注意：线性并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性 关系，实际上任何一种调制过程都是非线性变换过程
A0
A0 f (t )max
0
t
A0 f (t )max
过调制示意图
单音调制(单频调制)的调制信号为:
s AM (t ) ( A0 Am cos m t )cos 0 t A0 (1
AM 调幅指数
f (t ) Am cos m t
Am A0
A0
m
0
S
m
AM ( )
1/2 0
A0
带宽： BAM 2m
0
0
2 m
已调信号的带宽是基带信号带宽的两倍。 注意：带宽是指频谱的正频率部分。
AM信号的频谱
由于已调信号的频谱只是把基带信号的频谱搬移到±ω0 处， 而没有产生新的频谱成分，因此AM属于线性调制。
三、 调幅信号的功率分配
f (t )
f ( t ) cos 0 t
×
cos 0 t
/ 2 / 2
sin 0 t
希尔伯特变换：
t j 0 F ( ) F H ( ), H ( ) j 0
s SSB ( t )
(t ) f
× f ( t ) sin c t
3.按调制实现的功能不同来划分：
①幅度调制：载波信号的幅度随调制信号线性变化的调制。 ②频率调制：载波信号的频率随调制信号线性变化的调制。
③相位调制：载波信号的相位随调制信号线性变化的与输入调制信号的频谱之间是线性搬移
②非线性调制：已调信号频谱与输入调制信号的频谱之间是非线性搬移 注意：线性并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性 关系，实际上任何一种调制过程都是非线性变换过程
通信课件4模拟调制系统.
第 4 章 模拟调制系统
信道可分为:低通信道和带通信道。 低通信道：用于传输低通（基带）信号，这称为基带传输。 带通信道：用于传输带通信号，这称为频带传输。 基带信号不能直接通过带通信道传输，要使基带信号通过带通信道进行
传输，就必须对基带信号进行变换，变换为适合带通信道传输的频带信 号的形式。 调制：将基带信号变换为频带信号的过程。调制就是让基带信号去控制 载波的某个（或某些）参数，使该参数按照基带信号的规律变化。载波: 正弦波或脉冲序列。正弦信号作载波的调制叫连续波（CW）调制。 连续波调制已调信号
0
t
-1
-ω 0
0
ω0 ω
Ud(t)
1 2
A0
0
1 2
f(t)
(b) Up(ω ) Ud(ω )
LPF特性 12π A0δ (ω +2ω 0) 14F(ω +2ω 0)
π A0δ (ω ) 1F(ω ) 2
1π 2
A0δ
(ω -2ω 0)
t (c)
-2ω 0
-Wm 0 Wm
2ω 0
ω
第 4 章 模拟调制系统
(3) 带宽：2Wm。 (4) 要求
f (t) max A0
保证已调波的包络和f ( t )的形状完全相同，否则出现过调制，产生包络失 真。
第 4 章 模拟调制系统
【例】调制信号 f ( t ) = Am cosωmt 求已调信号表达式及频谱。
解： AM (t) (A0 Am cosmt)cos0t
f (t)sin(0
)]
1[ 2
f
(t) cos(20t
0
)
信道可分为:低通信道和带通信道。 低通信道：用于传输低通（基带）信号，这称为基带传输。 带通信道：用于传输带通信号，这称为频带传输。 基带信号不能直接通过带通信道传输，要使基带信号通过带通信道进行
传输，就必须对基带信号进行变换，变换为适合带通信道传输的频带信 号的形式。 调制：将基带信号变换为频带信号的过程。调制就是让基带信号去控制 载波的某个（或某些）参数，使该参数按照基带信号的规律变化。载波: 正弦波或脉冲序列。正弦信号作载波的调制叫连续波（CW）调制。 连续波调制已调信号
0
t
-1
-ω 0
0
ω0 ω
Ud(t)
1 2
A0
0
1 2
f(t)
(b) Up(ω ) Ud(ω )
LPF特性 12π A0δ (ω +2ω 0) 14F(ω +2ω 0)
π A0δ (ω ) 1F(ω ) 2
1π 2
A0δ
(ω -2ω 0)
t (c)
-2ω 0
-Wm 0 Wm
2ω 0
ω
第 4 章 模拟调制系统
(3) 带宽：2Wm。 (4) 要求
f (t) max A0
保证已调波的包络和f ( t )的形状完全相同，否则出现过调制，产生包络失 真。
第 4 章 模拟调制系统
【例】调制信号 f ( t ) = Am cosωmt 求已调信号表达式及频谱。
解： AM (t) (A0 Am cosmt)cos0t
f (t)sin(0
)]
1[ 2
f
(t) cos(20t
0
)
通信原理-第4章-模拟调制系统——角度调制
ϕ 为瞬时频率偏移， 为瞬时相位， dϕ (t ) / dt 为瞬时频率偏移， (t ) + θ 0 为瞬时相位，或
相位。 相位。
4
相位调制(PM)：瞬时相位偏移随调制信 ： 相位调制 号作线性变化。 ϕ (t ) = K PM f (t ) 号作线性变化。
式中K 调相灵敏度， 式中 PM－ 调相灵敏度，含义是单位调制信号 幅度引起PM信号的相位偏移量，单位是rad/V。 信号的相位偏移量，单位是 幅度引起 信号的相位偏移量 。 将上式代入一般表达式 得到PM信号表达式 s (t ) = A cos[ω c t + ϕ (t )] 信号表达式 得到
16
AM与NBFM频谱图： 与 频谱图： 频谱图
为使AM波不致过调，边频幅度不得超过载频幅度之半； 波不致过调，边频幅度不得超过载频幅度之半； 为使 波不致过调 为使NBFM满足窄带条件，边频幅度应远小于载频幅度。 满足窄带条件， 为使 满足窄带条件 边频幅度应远小于载频幅度。
17
矢量图
ωm
△ϕ
sin K FM ∫ f (t )dt ≈ K FM ∫ f (t )dt cos K FM ∫ f (t )dt ≈ 1 因此： 因此： sNBFM (t ) ≈ Acosωc t − AK FM ∫ f (t )dt sinωc t
且均值为0， 设 f (t ) 的频谱为 F (ω ) ，且均值为 ，即 F (0) = 0 则有： 则有：SNBFM (ω ) = π A[δ (ω − ωc ) + δ (ω + ωc )]
9
调 相 波 频 波
调
瞬时频率 ω ( t ) =
dθ (t ) df (t ) = ω c + K PM dt dt
(优选)第模拟调制系统
宽的两倍，即
BAM 2Bm 2 f H
●上边带、下边带。都含有原调制信号的完整信息 。
●包络检波不发生失真条件 A0 m(t) 0
或
A0
m(t) max
过调制。
2.AM信号的功率分配及调制效率
已调信号功率为：
PAM sAM 2 (t) [A0 m(t)]2 cos 2 ct
A02 cos 2 ct m2 (t) cos 2 ct 2A0m(t) cos 2 ct
4.1.2 常规双边带调幅（AM）
1. AM信号的表达式、频谱及带宽 条件（在一般模型的基础上） ：
滤波器为全通网络：H( )=K(=1);
调制信号：m(t)外加直流分量A0，且 m(t) 0
（2）表达式
（1）模型
m(t)
＋
sAM (t)
×
A0
cosct
图 3-2 AM图 图 图 图 图
sAM (t) [A0 m(t)]cosc (t)
H () h(t)
表达式：
sm (t) [m(t) cos ct] * h(t)
Sm
( )
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]H
()
表达式：
模型：
sm (t) [m(t) cos ct] * h(t)
m(t)
×
sm (t)
h(t)
Sm
()
1 2
[M
(
cosct
图 4-1 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图
0
A0 m(t)
0
cosct
0
sAM (t)
t
M ( ) 1
第4章模拟调制系统ch41资料
正弦载波为：
s t A cos ct 0 4.2-1
c 为载波角频率; 0为载波的初始相位; A为载
波的幅度.
2020年10月9日星期五
《通信原理》--信息学院王学伟
4
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号作 线性变化的过程。幅度已调信号可表示成：
频移特性，已调信号sm t 的频谱 Sm
sm
t
Am t e jct
e jct 2
Sm F sm t
A 2
M
c
M
c
4.2-3
幅度已调信号的频谱
－是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移.
这种搬移是线性的,因此,幅度调制又称为
线性调制.
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载波的分类 －用正弦信号作为载波；用脉冲串或一组数 字信号作为载波。
2020年10月9日星期五
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2
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
调制的两种方式 －模拟(连续调制)和数字调制.
调制在通信系统中的作用 －进行频谱搬移,将调制信号转换:1)适合于信 道传输; 2)已调信号便于信道多路频分复用.
sm t m t cosct m0 mt cosct
m0 cosct mt cosct
4.2-6
载波信号 DSB－SC信号
频域表示: M m t
Sm m0 c c
1 2
M
c
M
c
4.2-7
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s t A cos ct 0 4.2-1
c 为载波角频率; 0为载波的初始相位; A为载
波的幅度.
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第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号作 线性变化的过程。幅度已调信号可表示成：
频移特性，已调信号sm t 的频谱 Sm
sm
t
Am t e jct
e jct 2
Sm F sm t
A 2
M
c
M
c
4.2-3
幅度已调信号的频谱
－是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移.
这种搬移是线性的,因此,幅度调制又称为
线性调制.
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载波的分类 －用正弦信号作为载波；用脉冲串或一组数 字信号作为载波。
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2
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
调制的两种方式 －模拟(连续调制)和数字调制.
调制在通信系统中的作用 －进行频谱搬移,将调制信号转换:1)适合于信 道传输; 2)已调信号便于信道多路频分复用.
sm t m t cosct m0 mt cosct
m0 cosct mt cosct
4.2-6
载波信号 DSB－SC信号
频域表示: M m t
Sm m0 c c
1 2
M
c
M
c
4.2-7
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通信原理第四章 模拟调制
式中， m(t)— 基带调制信号，即携带消息的原始信号，均值为0； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。
要求 A0+m(t)≥0（包络检波不失真条件）
第4章 模拟调制
m t
t
M
A 0 mt
H
t
载波
S
t
sAM t
t
c
0
第4章 模拟调制
2．频谱与带宽
m(t ) M ( f ) A0 m(t ) 2 A0 f M ( f ) cos ct C ( f ) f f c f f c 1 f1 (t ) f 2 (t ) F1 ( f ) F2 ( f ) 2 1 S AM (t ) [A 0 m(t)]cos c t A0 f f c f f c 2 M f fc M f fc
1 m(t ) m(t ) t
第4章 模拟调制
M ( ) j sgn( )M ( )
1 m(t ) sin c t j sgn( ) M ( ) j ( c ) ( c ) 2 1 1 sgn( c ) M ( c ) M ( c ) sgn( c ) 2 2
第4章 模拟调制
SSB信号的频谱
SSSB () SDSB () H
SDSB
上边带频谱图:
c
0
c
H USB
B=fm
c
0
S USB
c
c
0
c
第4章 模拟调制
3．表达式推导： 由频谱形成入手
要求 A0+m(t)≥0（包络检波不失真条件）
第4章 模拟调制
m t
t
M
A 0 mt
H
t
载波
S
t
sAM t
t
c
0
第4章 模拟调制
2．频谱与带宽
m(t ) M ( f ) A0 m(t ) 2 A0 f M ( f ) cos ct C ( f ) f f c f f c 1 f1 (t ) f 2 (t ) F1 ( f ) F2 ( f ) 2 1 S AM (t ) [A 0 m(t)]cos c t A0 f f c f f c 2 M f fc M f fc
1 m(t ) m(t ) t
第4章 模拟调制
M ( ) j sgn( )M ( )
1 m(t ) sin c t j sgn( ) M ( ) j ( c ) ( c ) 2 1 1 sgn( c ) M ( c ) M ( c ) sgn( c ) 2 2
第4章 模拟调制
SSB信号的频谱
SSSB () SDSB () H
SDSB
上边带频谱图:
c
0
c
H USB
B=fm
c
0
S USB
c
c
0
c
第4章 模拟调制
3．表达式推导： 由频谱形成入手
通信原理第4章 模拟调制系统
n(t)
sm(t)
＋
带通 sm(t) 滤波器 ni(t)
解调 器
mo(t) no(t)
图4-9 分析解调器抗噪声性能的模型
线性调制系统的抗噪声性能分析
图4-9中为已调信号（如AM、DSB、SSB 、 VSB），为信道加性噪声，它是均值为零的高 斯白噪声
带通滤波器的作用是滤除已调信号频带以外的噪声，因此解调器 输入端的信号仍为，噪声变为窄带高斯噪声，根据第二章概念， 它表示成
返回
单边带(SSB)信号
单边带调制中只传输双边带信号中的一个边 带。因此产生SSB信号的最直观方法是将 图4-1中的带通滤波器设计成如图4-4所示 传输特性。图4-4（a）将产生上边带信号， 图4-4（b）将产生下边带信号。相应的频谱 图4-5所示。
H( )
1
－ c
0
c
(a)
H( )
1
（2）比较 式（4-21）和式（4-26）：GDSB 2GSSB 。 但不能说双边带系统的抗噪声性能优于单边带系统性
条件： m(t) 0 ，
m(t) ma x
A0
S
AM
()
A0
[
(
c
)
(
c
)]
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
m(t) O
A0＋m(t)
O cos c(t)
O
sAM (t)
O
t
t
M( )
1
t
－ H
0
H
SAM( )
A0
sm(t)
＋
带通 sm(t) 滤波器 ni(t)
解调 器
mo(t) no(t)
图4-9 分析解调器抗噪声性能的模型
线性调制系统的抗噪声性能分析
图4-9中为已调信号（如AM、DSB、SSB 、 VSB），为信道加性噪声，它是均值为零的高 斯白噪声
带通滤波器的作用是滤除已调信号频带以外的噪声，因此解调器 输入端的信号仍为，噪声变为窄带高斯噪声，根据第二章概念， 它表示成
返回
单边带(SSB)信号
单边带调制中只传输双边带信号中的一个边 带。因此产生SSB信号的最直观方法是将 图4-1中的带通滤波器设计成如图4-4所示 传输特性。图4-4（a）将产生上边带信号， 图4-4（b）将产生下边带信号。相应的频谱 图4-5所示。
H( )
1
－ c
0
c
(a)
H( )
1
（2）比较 式（4-21）和式（4-26）：GDSB 2GSSB 。 但不能说双边带系统的抗噪声性能优于单边带系统性
条件： m(t) 0 ，
m(t) ma x
A0
S
AM
()
A0
[
(
c
)
(
c
)]
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
m(t) O
A0＋m(t)
O cos c(t)
O
sAM (t)
O
t
t
M( )
1
t
－ H
0
H
SAM( )
A0
模拟调制系统概述
第四章数字信号的基带传输由消息转换过来的原始信号所具有的频带称为基本频带（或基带）。
对基带信号的频谱不做搬移的传输称为基带传输。
一、数字基带信号的基本波形1 •单极性不归零码图例。
1和0分别对应于正电压（或负电压）和零电压，只能用于极短距离传送。
①有直流成分；②判决电平在1/2处，较难稳定；③同步问题不能解决；④ 需要解决接地（零电平）问题。
2 •双极性不归零码图例。
1和0分别对应于正电压和负电压，可用于低速数据传送如RS-232。
①统计平均1和0出现各一半时无直流成分；②判决电平为0电平，容易稳定；③ 不需要解决接地（零电平）问题；④同步问题仍然不能解决；⑤1和0不等概率分布时有直流成分。
3. 单极性归零码图例。
1对应于一个宽度小于码元宽度T的正脉冲，0无脉冲，/T称为占空比。
可提取同步信号。
4. 双极性归零码图例。
1和0分别对应于一个宽度•小于码元宽度T的正脉冲和负脉冲。
相邻脉冲必有零电平，可提取同步信号。
5. 差分码图例。
以相邻码元电平极性的改变表示1,否则表示0。
（“ 1”差分码）6. 多进制码每一个码元可表示若干二进制数。
如四进制码。
图例。
二、数字基带信号的线路编码对原始基带信号作编码转换时需要遵循的原则：无直流分量，尽量在中频带；包含定时信息；与信源统计特性无关；一定的错误检测能力；误码增殖小；转换设备简单；传输效率高。
1．曼彻斯特码每个码元用两个连续且极性相反的脉冲来表示，比如用“正+负”脉冲表示1，用“负+正”脉冲表示0。
直流分量被完全消除，在连续1 和连续0 都有码元间隔。
图例。
2．差分曼彻斯特码图例。
每个码元用两个连续且极性相反的脉冲来表示，以相邻码元电平极性的改变表示0，否则表示1。
（“0”差分双相码）3．CMI 码（Coded Mark Inversion）用“负+正”脉冲（编码01）表示0，用“负+负”脉冲（00）“正+正”脉冲（11）表示1。
规定接续的码元1（不管是否有0 将它们隔开）须由交替反转的00 或11表示。
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ωc ω
现代通信原理
• 已调信号可表示成： sm(t) = Am(t)cos(ωct+φ0)
m(t) ：基带调制信号
m(t)
h(t) (t)
图4–1 幅度调制器的一般模型
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
图 4 - 1 之所以称为调制器的一般模型，是因为在 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。 根据h(t)特性及所包含频谱成分的不同，幅度调制可分 为： 1) 调幅（AM)：h(t)为全通网络， m(t) 有直流成分； 2) 抑制载波双边带（DSB）：h(t)为全通网络，m(t) 无直 流成分； 3) 单边带（SSB）：h(t)为截止频率为fc的高通或低通滤 波器； 4) 残留边带（VSB）：h(t)为特定的互补特性滤波器。
现代通信原理
第四章 模拟调制系统
4.1 引言 4.2 幅度调制的原理及抗噪声性能 4.3 非线性调制的原理及抗噪声性能 4.4 各种模拟调制系统的比较 4.5 频分复用（FDM） 4.6 复合调制及多级调制的概念
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
4.1 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。
频谱表达式：
sDSB(ω)=1/2[M(ω-ωc) + M(ω+ωc)]
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
S() S(t)
O
t
-c
O
c
M()
m(t)
O
t
sDSB(t)
O
t
载波反相点
-H O H
SDSB()
2H
-c
O
c
图 4-3 DSB信号的波形和频谱
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
❖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)。另外，在调制信号 m(t)的过零点处，高频载波相位有180°的突 变。
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
4.2 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； A ：载波的幅度。
t
S(ω)
第四章 模拟调制系统
-ωc
❖ 调制的目的
调制器
m(t)
调制信号
sm(t) 已调信号
c(t)
载波信号
将基带调制信号变换成适合在信道中传输的已 调信号
有效地利用频带，实现信道的多路复用传输
提高通信系统抗噪声/干扰性能
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
基带信号和载波信号 ❖ 基带信号(调制信号)
包含信息、需要被传输的原始信号，具有频率 较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不适 宜直接进行传输。 ❖ 载波信号(被调制信号) 在信道中传输、其某些参数受调制信号控制的 特定信号。载波信号可以分为两类：用正弦型 信号作为载波；用脉冲串或一组数字信号作为 载波。
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
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。
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
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 Band-Suppressed Carrier）调 制信号，简称DSB信号。 时域表达式： sDSB(t)=m(t)cosωct m(t)M(ω)
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
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。
➢ 标准调幅信号的频谱包含两个频带且|sAM(ω) |对于±ωc 是对称的。通常把大于ωc或小于- ωc的频带叫做上边带 (USB)，把大于- ωc且小于ωc的频带叫做下边带(LSB)。
➢ 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:
(a) 对于所有t，必须满足 m0+m’(t) ≥ 0 (b) 载波频率应远大于m’(t)的最高频率分量,即ωc>ωH。
m’(t) e jωctM’(ω-ωc) 故sAM(t) 的频谱表达式为
S AM () m 0[( c ) ( c )]
1 [M( 2
c
)
M(
c
)]
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
AM的特点
➢ 调幅过程使原始频谱M( ω )搬移了±ωc，且频谱中包含 载频分量πm0 [ δ(ω-ωc)+ δ(ω+ωc) ] 和边带分量 1/2[ M’(ω-ωc) + M’(ω+ωc)] 两部分。
m0+m''(t)
O
cosc(t)
O
sAM(t)
O
现代通信原理
t
t
M()
1
t
-H 0 H
m0
t
-c
SAM()
1 2
0
m
0
c
图 4 - 2 AM信号的波形和频谱
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
❖ 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)
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
调幅（AM）信号
❖ 基带信号中含有直流分量
mo
mt
sm t
m't cosc t
s AM (t) m(t)cos ct [m0 m' (t)]cos ct
m0 : 调制信号中的直流成分 m’(t) : 需传送的原始信号
第四章 模拟调制系统
m''(t) O
第四章 模拟调制系统
现代通信原理
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H(谱) SLSB(ω)或上边带信号频谱SUSB(ω)