模拟线性调制系统
第三章模拟调制系统-1DSB_SSB
则已调信号的频谱为： 则已调信号的频谱为：
1 SAM(ω) = πA0 [δ(ω − ωc ) + δ(ω + ωc )] + [F(ω − ωc ) + F(ω + ωc )] 2
12 教师:黄晗
1. 形状相同，位置搬移； 形状相同，位置搬移；
已调信号的频谱图： 已调信号的频谱图：
数字调制： 数字调制：ASK、FSK、PSK 、 、
3 教师:黄晗
调制的目的
提高无线通信时的天线辐射效率。 提高无线通信时的天线辐射效率。 传输频率： 传输频率：3kHz，天线高度：25km ，天线高度： 传输频率： 900MHz ，天线高度：8cm 传输频率： 天线高度： 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处， 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。 实现信道的多路复用，提高信道利用率。 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力， 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。 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
2 教师:黄晗
信号、传输方式、调制方式的分类
电信号
携带有用信息的信号，未调制） 基带信号 （携带有用信息的信号，未调制） 基带信号经过某种调制） 频带信号 （基带信号经过某种调制）
传输方式
基带传输 调制（频带） 调制（频带）传输
模拟调制
线性调制：AM、DSB、SSB、VSB 线性调制： 、 、 、 非线性调制： 非线性调制：PM、FM调制 、 调制
β AM = f (t ) max / A0
11 教师:黄晗
当载波初相为0时 已调信号为： 当载波初相为 时，已调信号为： sAM (t ) = [ A0 + f (t ) ] cosω ct 频 域 = A0 cosω ct + f (t )cosω ct 特 性 分 析 若有： 若有：
线性调制
第3章模拟线性调制系统 3.1 概述3.1.1 调制的目的.频谱搬移 － 适应信道传输、合并多路信号； 提高抗干扰性。
3.1.2 基本概念基带信号：由消息直接变换成的电信号。
频带从零频开始，低频端谱能量大，不宜在信道中远距离传输。
调 制：按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程叫调制。
（频谱搬迁）调制信号：f(t)载 波：c(t)=Acos[ωc t+θ0] 已调信号：s(t)=m (t)·c(t) =A(t)cos[ωc t+φ(t)+θ0] 模拟调制：当调制信号为模拟基带信号m(t)，载波为连续的正弦或余弦高频信号c(t)=Acos[ωc t+θ0]时，称模拟调制。
3.1.3 调制的分类数字调制3.2 双边带调幅一. 常规调幅１． 时域表达式：调制信号f(t)（平均值)(t f ＝0）加直流后对载波幅度调制（称标准或完全调幅）s AM (t)= [A 0+f(t)]·cos[ωc t+θc ]ωc 载波角频率， θc 载波初相位()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧成比例变化随常数，调相：成比例变化随常数，调频：非线性调制角度调制为常数成比例变化随线性调制幅度调制模拟调制t f t t A t f dt t d t A VSB SSB DSBAM t t f t A φφφ)(,波形图3-1当调制信号f(t)为单频信号时：f(t)= A m cos(ωm t+θm ) 则： s AM (t)= [A 0+ A m cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]= A 0 [1+βAM cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]A A mAM =β称调幅指数，х100%叫调制度 ⎪⎩⎪⎨⎧><=过调幅通常取正常调幅满调幅...1-60%)-30%(...1......1AMβ ２．频域表达式θc =0的时域表达式：s AM (t)= [A 0+ f (t)]cosωc t = A 0 cosωc t+ m (t) cosωc t因m(t) F (ω)A 0 cosωc t [])()(000ωωδωωδπ++-↔A注： ))((21cos )(t j t j c c c e e t f t t f ωωω-+=t j t j c c e t f e t f ωω-+=)(21)(21其付氏变换为因为根据平移故S AM (ω) 的频域表达式为：[])]()([21)()()(00000ωωωωωωδωωδπω++-+++-=F F A S AM 频谱图：()()00ωωω-↔F e t f t j ()()0021ωωωω++-F F [])()(21cos )(00ωωωωω++-↔F F t t f c频谱搬迁到适合通信系统传输的频率范围。
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
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
实验一(模拟调制系统调制及解调模拟)
实验一：模拟调制系统调制及解调模拟实验要求：1、 学生按照实验指导报告独立完成相关实验的内容；2、 上机实验后撰写实验报告，记录下自己的实验过程，记录实验心得。
3、 以电子形式在规定日期提交实验报告。
实验指导一、线性调幅1. 普通调幅原理介绍： 普通调幅即：AM 幅度调制 ，常规双边带幅度调制(Double-SideBand Modulation Passband) 其中输入信号是u(t),输出信号是y(t)，y(t)是个实信号，若u(t)=0cos u t Ω，则有()(())cos(2)()(cos())cos(2)c c c a c a cy t u t U f t y t U m t f t u m U απθαπθ=++=+Ω+=① 其中，α是输入信号的偏移，c f 是载波频率，θ是初始相位（设θ=0），c U 是载波幅度，a m 是调制指数。
传输载波时，α=1；不传输载波时，α=0。
()(1cos )cos ()cos cos()cos()22c a c a a c c c c y t U m t tm m y t U t t tωωωω=+Ω=++Ω+-Ω ② 由②得出，幅度调制的结果含有：载波c ω、上边带()c ω+Ω、下边带()c ω-Ω的成分，双边带幅度调制的输出包含了载频高端和低端的频率成分。
参数说明：DSB AM Modulator Passband(双边带频带幅度调制器)的主要参数DSB AM Demodulator Passband(双边带频带幅度解调器)的主要参数系统仿真框图：本例中信源是一个幅度为0.7，频率为8HZ的正弦信号。
各模块的参数设置：结果显示：AM幅度调制后信号的频域图：（可见载频两旁的边带成分）AM幅度调制后信号的时域图：系统仿真中示波器的波形图：（分别为调解波形、原始波形和调制波形）2.双边带调制原理介绍：即：双边带抑制载波幅度调制，为了提高调制效率，在双边带幅度调制的基础上抑制掉载波分量，使总功率全部包含在双边带中，这样就形成了双边带抑制载波幅度调制。
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
线性调制
第3章模拟线性调制系统 3.1 概述3.1.1 调制的目的.频谱搬移 － 适应信道传输、合并多路信号； 提高抗干扰性。
3.1.2 基本概念基带信号：由消息直接变换成的电信号。
频带从零频开始，低频端谱能量大，不宜在信道中远距离传输。
调 制：按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程叫调制。
（频谱搬迁）调制信号：f(t)载 波：c(t)=Acos[ωc t+θ0]已调信号：s(t)=m (t)·c(t) =A(t)cos[ωc t+φ(t)+θ0] 模拟调制：当调制信号为模拟基带信号m(t)，载波为连续的正弦或余弦高频信号c(t)=Acos[ωc t+θ0]时，称模拟调制。
3.1.3 调制的分类数字调制3.2 双边带调幅一. 常规调幅１． 时域表达式：调制信号f(t)（平均值)(t f ＝0）加直流后对载波幅度调制（称标准或完全调幅）s AM (t)= [A 0+f(t)]·cos[ωc t+θc ]ωc 载波角频率， θc 载波初相位()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧成比例变化随常数，调相：成比例变化随常数，调频：非线性调制角度调制为常数成比例变化随线性调制幅度调制模拟调制t f t t A t f dt t d t A VSBSSB DSBAM t t f t A φφφ)(,波形图3-1当调制信号f(t)为单频信号时：f(t)= A m cos(ωm t+θm )则： s AM (t)= [A 0+ A m cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]= A 0 [1+βAM cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]A A m AM =β称调幅指数，х100%叫调制度⎪⎩⎪⎨⎧><=过调幅通常取正常调幅满调幅...1-60%)-30%(...1......1AMβ ２．频域表达式θc =0的时域表达式：s AM (t)= [A 0+ f (t)]cosωc t = A 0 cosωc t+ m (t) cosωc t因m(t) F (ω)A 0 cosωc t [])()(000ωωδωωδπ++-↔A注： ))((21cos )(tj tj c c c eet f t t f ωωω-+=tj tj c c et f et f ωω-+=)(21)(21其付氏变换为因为根据平移故S AM (ω) 的频域表达式为：[])]()([21)()()(00000ωωωωωωδωωδπω++-+++-=F F A S AM频谱图：()()00ωωω-↔F et f tj ()()0021ωωωω++-F F [])()(21cos )(00ωωωωω++-↔F F t t f c频谱搬迁到适合通信系统传输的频率范围。
通信原理第三章 模拟调制系统
当载波为cosωct时
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t LSB c c 2 2
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t U SB c c 2 2 当载波为sinωct时
w
w
w
w
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t L SB c c 2 2 1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t U SB c c 2 2
w) , h(t) = H(w) = jsgn(
1
t
3）、Hilbert变换的性质: （1）、信号和它的希尔波特变换具有相同的能量谱密度或相 同的功率谱密度。 推论： （2）、信号和它的希尔波特变换的能量(或功率)相同。 （3）、信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数。 （4）、信号和它的希尔波特变换互为正交。 4）、Hilterb变换的用途： 在单边带调制中，用来实现相位选择，以产生单边带信号
1 S ( w ) = A w w w w [ M ( w w ) M ( w w )] A M c c c c 2
c(t) 载波 调制 信号 已调 信号 m(t)
-f
H
C(f)
-f c 0 fc
f
M(f)
f
-fL 0 f
L
fH
sm(t)
第三章 模拟调制系统
引言 3.1 幅度调制 标准调幅（AM） 双边带调幅（DSB） 单边带调幅（SSB） 残留边带调幅（VSB） 3.2 角度调制原理 3.3 抗噪声性能 各种幅度调制系统的噪声性能 非线性调制系统的抗噪性能 模拟系统比较
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
邯郸学院
§ 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
实验三 模拟线性调制系统实验
实验三模拟线性调制系统实验一、实验目的：1、掌握模拟线性调制AM、DSB、SSB的原理2、掌握模拟线性调制AM、DSB、SSB的仿真方法3、掌握模拟线性调制AM、DSB、SSB的性能二、实验原理：1、幅度调制2、调幅(AM)调制3、双边带（SBS）调制4、单边带调幅（SSB）5、相干解调三、实验内容：设调制信号是频率为2Hz，振幅为1的正弦波，载波信号频率为10Hz，振幅为1的正弦波。
分析并绘制当A=3时的AM调制信号时频特性图、AM信号时频图、解调信号时频图，滤波后信号的时频图，并比较接收信号和原发送信号。
分析并绘制DSB调制信号时频特性图、DSB信号时频图、解调信号时频图，滤波后信号的时频图，并比较接收信号和原发送信号。
分析并绘制SSB调制信号时频特性图、SSB信号时频图、解调信号时频图，滤波后信号的时频图，并比较接收信号和原发送信号。
AM调制DSP调制SSP调制实验四角度调制实验一、实验目的1、掌握调频与调相以及解调的基本原理2、理解模拟通信系统以及模拟调制在通信系统中的作用3、进一步掌握傅立叶变换的原理二、实验原理1、角度调制：（1）角度调制（2）频率调制（3）相位调制2、非相关解调：三、实验内容设载波频率为150Hz，幅度为1；当调频信号为频率为20，幅度为1的正弦波，当调频灵敏度为50时，分析并绘制调频信号的时频域波形，计算带宽，分析并绘制该调频信号的解调波形，并与原波形比较；当调相信号为频率为20，幅度为1的正弦波，当调相灵敏度为50时，分析并绘制调频信号的时频域波形，计算带宽；分析并绘制该调相信号的解调波形，并与原波形比较；当调频灵敏度为10，其余条件不变，重复步骤2；当调相灵敏度为10，其余条件不变，重复步骤3；kf=10kp=50改为kp=10。
模拟调制
4.2.4 单边带调制（ＳＳＢ）
１）滤波器形成单边带信号
图4-4
图4-5
技术难点
❖要求滤波器具有陡峭的截 止特性。
单边带信号的形成
设单频调制信号为 m(t) cost
载波信号为
c(t) cosct
sDSB (t) cost cosc t
1 2
cos(
c
)t
1 2
cos(
c
)t
上边带
下边带
第四章 模拟调制系统
§4.2 幅度调制（线性调制）原理及抗噪 声性能
§4.3 线性调制系统的性能分析 §4.4 角度调制（非线性调制）原理及抗
噪声性能 §4.6 模拟调制系统比较 §4.7 频分复用（FDM）
目的和要求
❖掌握调制的定义及其分类；
❖掌握线性和非线性调制解调原理；
❖掌握利用系统模型进行抗噪声性 能分析的方法；
❖了解各种模拟调制系统性能比较 的结果。
§4.1 概 述
定义：使载波的一个或几个参量随基带 信号改变的过程。
调制的目的： ➢ 频谱搬移 － 适应信道传输 ➢ 实现信道的多路服用，提高信道利用率 ➢ 提高抗干扰性
模拟调制的分类： ➢ 线性调制：调幅、单边带、双边带、残留边带… ➢ 非线性调制（角度调制）：频率调制、相位调制
sm (t) Am(t) cos(ct 0 ) * h(t)
Sm
()
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]H
()
其中：
m(t) F M ()
sm (t) F Sm ()
4.2.2 调幅（AM）
１）原 理
滤波器为全通网络。调制信号叠加直流后与载 波相乘，即形成调幅信号。
模拟线性调制相干解调的一般模型-Read
03
相干解调器设计与
实现
相干解调器结构框图
输入信号预处理
对接收到的信号进行放大、滤波等预处理操作， 以提高信号质量和解调性能。
本地振荡器
产生一个与输入信号频率相同的本地振荡信号， 用于与输入信号进行混频。
混频器
将输入信号与本地振荡信号进行混频，产生包含 原始信号信息的差频信号。
相干解调器结构框图
根据实验需求，设置合适 的调制方式、解调方式、 信噪比等参数，以模拟实 际通信环境中的情况。
数据采集与处理过程描述
数据采集
通过模拟信号发生器产生不同频 率和幅度的正弦波信号，并对其 进行调制处理，生成模拟调制信
号。
数据处理
对采集到的模拟调制信号进行相干 解调处理，提取出原始信号的相关 信息，并进行后续的数据分析和处 理。
研究背景
随着通信技术的不断发展，模拟线性调制相干解调作为一种重要的信号处理技术，在无线通信、光纤通信等 领域得到了广泛应用。然而，目前对于该技术的研究多集中于特定应用场景下的性能分析，缺乏一般性模型
和理论支持。因此，本文旨在填补这一研究空白，为模拟线性调制相干解调技术的发展提供理论支持。
论文主要内容和结构
分析方法
通过理论推导和仿真实验，可以得到不同信噪比和调制方式下的误 码率曲线，进而评估系统的误码率性能。
抗干扰能力评估
抗干扰能力定义
抗干扰能力是指系统在存在干扰信号的情况下，仍能保持正常通信 的能力。
影响因素
干扰信号的类型、强度、频率等都会影响系统的抗干扰能力。
分析方法
可以通过在系统中加入不同类型的干扰信号，观察系统的误码率、信 噪比等指标的变化情况，来评估系统的抗干扰能力。
讨论与总结
模拟电路相位调制
模拟电路相位调制相位调制（Phase Modulation，简称PM）是一种常见的调制方式，在模拟电路领域有着广泛应用。
它通过改变信号的相位来传递信息，具有抗干扰性强、带宽利用效率高等优点。
本文将详细介绍模拟电路相位调制的原理和应用。
一、相位调制的原理相位调制是将基频信号与调制信号相乘后，通过改变调制信号的相位来改变基频信号的相位。
具体而言，相位调制可以分为线性相位调制（PM）和非线性相位调制（FM）两种。
1. 线性相位调制（PM）线性相位调制中，相位的变化与调制信号的幅值成正比。
常见的线性相位调制方法有频率调相（Frequency Modulation，简称FM）和全相调制（Phase Modulation，简称PM）。
2. 非线性相位调制（FM）非线性相位调制中，相位的变化与调制信号的幅值的平方成正比。
非线性相位调制的一个典型例子是调频调制（Frequency Modulation，简称FM）。
二、相位调制的应用相位调制广泛应用于通信系统、无线电和广播等领域。
以下是相位调制的几个典型应用示例：1. 模拟调制解调系统相位调制通常用于模拟调制解调系统中，实现信息的传输。
例如，调频广播系统中，音频信号通过相位调制的方式传输到载波信号中，然后在接收端进行解调。
2. 调频收音机调频收音机中使用的广播信号就是经过相位调制的信号。
调频收音机通过接收、解调并放大信号，使用户能够收听到各类广播节目。
3. 数字调制相位调制也可以应用于数字通信中。
数字调制中使用的相位调制技术（如相位偏移键控调制，Phase Shift Keying, PSK）可以将二进制数字转化为相位差不同的信号波形，实现高速数据传输。
4. 雷达系统雷达系统中的信号也经常使用相位调制的方式进行传输。
雷达系统通过改变发射信号的相位来实现测量目标物体的距离和速度。
总结：相位调制是一种常见的调制方法，通过改变信号的相位来传递信息。
相位调制具有抗干扰性强、带宽利用率高等优点，广泛应用于通信系统、无线电和广播等领域。
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)] +
第三章 模拟调制系统(通信原理)
例题
21
单边带调幅—SSB
DSB信号虽然节省了载波功率，调制效率提高了， 但频带宽度仍是调制信号带宽的两倍，同AM信号 DSB信号的上、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 仅传输双边带信号中一个边带。 节省发送功率，节省一半传输频带。 产生SSB信号的方法：
c
下边带（LSB）调制
23
SSB—滤波法
SSB信号的频谱
SSSB ( ) S DSB ( ) H
SDSB
上边带频谱图:
c
0
c
H USB
c
0
S USB
c
c
0
c
24
SSB—滤波法（技术难点）
用滤波法形成SSB信号的技术难点是：
滤波法产生SSB的多级频率搬移过程
26
SSB—相移法
1 H ( ) sgn( c ) sgn( c ) 2
S SSB ( ) 1 M ( c ) M ( c )H ( ) 2 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) M ( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4
滤波法 相移法
22
SSB—滤波法
m t
sDSB t
H
sSSB t
载波 c t
第3章模拟信号的调制与解调
3）复合调制：对同一载频进行两种或更多种的调制称为复合调制。
例如：对同一个载波进行一次调频后再进行一次振幅调制，所得结 果为调频调幅波；在这里两次调制的调制信号可以不相同。
4）多级调制：用同一调制信号实施两次或更多次的调制过程，如
AM/FM是先用m(t)进行AM调制，再用此AM信号对另一载波进行FM调制。
频及相位调整后就可得c 到同步载频信号。
-2f c
0
f 2f c
d
-f H
0
f fH
DSB—SC信号相干解调器原理频域说明图
13
第 3 章 模拟信号的调制与解调
3.1.2.3 单边带(SSB)已调波的解调原理：
·相干解调：解调方框图同AM相干解调。 ·插入强载波—包络检波：
就是将与发端载频同步的正弦信号和SSB信号混合后再用包 络检波法完成SSB信号的解调。
输 入 端 A m(t) F 2A ( f ) M ( f )
信号的
频谱： coswct F C( f ) = f fc f fc
乘法器输出信号的频谱：
S '(t) F S '( f ) = 1 M f fc M f fc A f fc f fc
2
S(t)
F
=
1 2
m(t) coswc t
1 2
) m(t)
sinwc
t
1 2
m(t)
coswc
t
1 2
m) (t)sinwct
1 2
m(t)
cosw c t
1 2
m) (t)
sinwc
t
=
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课程设计报告课程设计名称：通信系统原理系：三系****：**班级：13通信工程2班学号：***********成绩：指导教师：吴琼开课时间：2015-2016学年一学期一、设计任务书 (3)二、课程设计选题 (5)三、具体要求 (5)四、进度安排及成绩评定 (6)五、课程设计内容 (6)5.1普通调幅（AM） (6)5.1.1 AM信号调制 (6)5.1.2 AM信号波形特点 (7)5.1.3 AM信号解调 (7)5.2双边带调制（DSB） (8)5.2.1 DSB信号调制 (8)5.2.2 DSB信号解调： (8)5.2.3 DSB信号的特点： (9)5.3单边带调制（SSB） (9)5.3.1 SSB信号调制： (9)5.3.2 SSB信号解调： (10)5.4普通调频（FM） (11)5.4.1 FM信号的调制 (11)5.4.2 FM信号解调： (11)5.5.MATLAB 仿真及程序调制 (12)5.5.1 AM波形仿真 (12)5.5.2 DSB波形仿真 (13)5.5.3 SSB波形仿真 (14)5.5.4 FM波形仿真 (15)六、运行程序过程中产生的问题及采取的措施 (16)七、总结和展望 (17)八、参考文献17一、设计任务书二、课程设计选题选题一：模拟调制系统的设计与性能分析（1）AM信号的调制解调与性能分析；（2）DSB信号的调制解调与性能分析；（3）SSB信号的调制解调与性能分析；（4）FM信号的调制解调与性能分析。
三、具体要求a.设计具体部分：仿真出AM信号的波形、分析其频谱、带宽、平均功率，计算调制效率、解调方法，性能评价；b.仿真出DSB信号的波形、分析其频谱、带宽、平均功率，计算调制效率、解调方法，性能评价；c.仿真出SSB信号的波形、分析其频谱、带宽、平均功率，计算调制效率、解调方法，性能评价；d.仿真出FM信号的波形、分析其频谱、带宽、平均功率，计算调制效率、解调方法，性能评价；四、进度安排及成绩评定课程设计从第17周开始：星期一 图书馆查阅资料，确定选题和软件，思考总体设计方案星期二 熟悉软件的编程环境，总体设计方案的确定与设计星期三 各部分的具体实现，星期四 程序调试并程序注释星期五 整理完成设计报告，答辩，打印并上交成绩评定根据课程设计任务书中的成绩评定办法执行。
五、课程设计内容课程设计题目：模拟调制系统的设计与性能分析5.1普通调幅（AM ）5.1.1 AM 信号调制设调制信号m(t)叠加直流分量A 后与载波相乘，滤波器为全通滤波器，就形成了AM （调幅）信号。
AM 调制器模型如下图所示。
图2.1 AM 调制器模型AM 信号的时域和频域表达式分别为（5-1）（5-2） 式中，A o 为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即0)(=t m —。
AM 信号的典型波形和频谱分别如下图5.2所示，图中假定调制信号m(t)的上限频率为w H 。
显然，调制信号m(t)的带宽为f B m H =。
)(cos )()(cos )(cos )]([)(t w c t m t w c A t w c t m A o t s o AM +=+=)]()([21)]()([)(w c w M w c w M w c w w c w A o t s AM -+++-++=δδπ图5.2 AM 信号的典型波形和频谱图由图5.2可见，AM 信号波形的包络与输入基带信号m(t)成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。
但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足 max )(t m A o ≥，否则将出现过调幅现象而带来失真。
5.1.2 AM 信号波形特点由它的频谱图可知，AM 信号的频谱)(t s AM 是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。
上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。
显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。
故AM 信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即f B m B H AM 22== 式中，f B m H =为调制信号m(t)的带宽，fH 为调制信号的最高频率。
调制效率最大为三分之一，为载波功率/平均功率。
平均功率为s_am 的均方值。
5.1.3 AM 信号解调调制过程的逆过程叫做解调。
AM 信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。
AM 信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
5.2双边带调制（DSB ）在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络，调制信号m(t)中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB ）调制信号，简称双边带（DSB ）信号。
5.2.1 DSB 信号调制DSB 调制器模型如图5.3所示。
可见DSB 信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为图5.3 DSB 调制模型器图w c t m t s DSB cos )()(= （5-3） （5-4） 可见 ，DSB 信号的包络不再与m(t)成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调；除不再含有载频分量离散谱外，DSB 信号的频谱与AM 信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。
故DSB 信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM 信号相同，也为基带信号带宽的两倍， 即fB m B B H DSB AM 22=== （5-5） 式中，f B m H =为调制信号带宽，f H 为调制信号的最高频率。
5.2.2 DSB 信号解调：DSB 信号只能运用相干解调，其模型与AM 信号相干解调时完全相同，如图5.3所示。
此时，乘法器输出（5-6）经低通滤波器滤除高次项，得（5-7） )]()([21)(w c w M w c w M t s DSB -++=t w c t m t m w c t m t w c t s DSB 2cos )(21)(21cos 2)(cos *)(+==)(21)(t m t m o =即无失真地恢复出原始电信号。
抑制载波的双边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；调制电路简单，仅用一个乘法器就可实现。
缺点是占用频带宽度比较宽，为基带信号的2倍。
5.2.3 DSB 信号的特点：1、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)。
2、在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有180°的突变。
3、由频谱图可知，DSB 信号节省了载波功率，功率利用率提高了，但它的频带宽度仍是调制信号带宽的两倍，与AM 信号带宽相同。
调制效率为100%，由于DSB 信号的上、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，因此仅传输其中一个边带即可，这就是单边带调制能解决的问题5.3单边带调制（SSB ）由于DSB 信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就够了。
这就又演变出另一种新的调制方式――单边带调制（SSB ）。
5.3.1 SSB 信号调制：产生SSB 信号的方法很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。
（1）用滤波法形成SSB 信号用滤波法实现单边带调制的原理图如图所示，图中的)(w H SSB 为单边带滤波器。
产生SSB 信号最直观方法的是，将)(w H SSB 设计成具有理想高通特性)(w H H 或理想低通特性)(w H L 的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。
产生上边带信号时)(w H SSB 即为)(w H H ，产生下边带信号时)(w H SSB 即为)(w H L 。
显然，SSB 信号的频谱可表示为 (2-8))()]()([21)()()(w H w c w M w c w M w H w S w S SSB SSB DSB SSB -++==图5.4 SSB 信号的滤波法产生用滤波法实现SSB 信号，原理框图简洁、直观，但存在的一个重要问题是单边带滤波器不易制作。
这是因为，理想特性的滤波器是不可能做到的，实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带。
滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值愈小，分割上、下边带就愈难实现。
而一般调制信号都具有丰富的低频成分，经过调制后得到的DSB 信号的上、下边带之间的间隔很窄，要想通过一个边带而滤除另一个，要求单边带滤波器在附近具有陡峭的截止特性――即很小的过渡带，这就使得滤波器的设计与制作很困难，有时甚至难以实现。
为此，实际中往往采用多级调制的办法，目的在于降低每一级的过渡带归一化值，减小实现难度。
可以证明，SSB 信号的时域表示式为 （5-9） 式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移称∧)(t m 是 )(t m的希尔伯特变换。
根据上式可得到用相移法形成SSB 信号，如图5.5所示。
图中，)(w H k 为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对)(t m 中的任意频率分量均相移。
图5.5 相移法形成SSB 信号的模型相移法形成SSB 信号的困难在于宽带相移网络的制作，该网络要对调制信号的所有频率分量严格相移，这一点即使近似达到也是困难的。
5.3.2 SSB 信号解调：从SSB 信号调制原理图中不难看出，SSB 信号的包络不再与调制信号成正比，因此SSB 信号的解调也不能采用简单的包络检波，需采用相干解调。
t w c t m t w c t m t S SSB cos )(21cos )(21)(∧= 2π-此时，乘法器输出（2-10） 经低通滤波后的解调输出为 （5-11） 综上所述，单边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；频带宽度只有双边带的一半，频带利用率提高一倍。
缺点是单边带滤波器实现难度大SSB 信号的实现比AM 、DSB 要复杂，但SSB 调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而且它所占用的频带宽度为，比AM 、DSB 减少了一半，调制效率为100%。
HSSBfB=SSB 调制已成为短波通信中一种重要的调制方式。
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，其包络不能直接反映调制信号的变化，所以能需采用相干解调。
5.4普通调频（FM ）5.4.1 FM 信号的调制在调制时，调制信号的频率去控制载波的频率的变化，载波的瞬时频偏随调制信号()m t 成正比例变化，即()()f d t K m t dtϕ= （5-12） 式中，f K 为调频灵敏度（()rads V •）。