通信原理模拟调制系统PPT课件
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难点是：
（1）调制信号、载波和已调信号概念的理解； （2）VSB边带滤波特性。 （3）“线性调制”与“非线性调制”概念的理解。
主要内容
5.1 幅度调制（线性调制）原理 5.2 线性调制系统的抗噪声性能 5.3 非线性调制（角度调制）原理 5.4 调频系统的抗噪声性能 5.5 各种模拟调制系统的比较 5.6 频分复用和调频立体声 5.7 小结 思考题、习题
1+m(t) 1 0
c(t)
A
-A
s(t)
t
t
M(f)
-fm
fm f
C(f)
引入问题
❖ 1. 怎样实现无线传输？ ❖ 2. 什么是调制？为什么要调制？ ❖ 3. 天线的作用？ ❖ 4. 天线的尺寸主要取决于什么？（λ/4， λ=c/f ）
（1）假设发送一基带信号(f=3000Hz)，如果不通过载波而 直接耦合到天线发送，计算一下天线有多长？（24135km）
(2)若用载波(f=900MHz)来携带信号发送，计算一下天线有 多长？（8cm）
的载频处。 • 提高系统抗干扰、抗衰落能力。 • 可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
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。
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
❖ 一般原理
表示式： 设正弦型载波为:
c(t)A co s(wct 0)
基带信号 － 指携带着信息的信号 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。
基带信号
载波
SDSB(t)
已调信号
M(w) t
-wH
wH
w
t
SDSB(w)
t
-wt
0
wt
w
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。 • 使信号特性适合信道特性，或使信号与信道匹配。 • 提高信道利用率。多路复用，把多个基带信号分别搬移到不同
上边带
下边带
下边带
上边带
5.1.1 调幅（AM）
AM信号的特性
• 带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基 带信号带宽 fH 的两倍： BAM 2fH
• 功率：
当m(t)为确知信号时，
w P A MsA 2M (t)[A 0m (t)]2cos2 ct [A 0 2cos2wctm 2(t)cos2wct2A 0m (t)cos2wct
m(t)
（3）调制器模型
A0
sm(t)
cos w ct
5.1.1 调幅（AM）
• （4）信号的波形图
m(t)
–由波形可以看出，当满足条件： t
| m(t)| A0
A0+m(t)
时，其包络与调制信号波形相同，
因此用包络检波法很容易恢复出
t
原始调制信号。
载波
t
–否则，出现“过调幅”现象。这 时用包络检波将发生失真。但是， SAM(t)
可以采用其他的解调方法，如同
t
步检波（相干解调）。
5.1.1 调幅（AM）
（5）频谱图
由频谱可以看出，AM 信号的频谱由载频分量、 上边带、下边带三部分组 成。
上边带的频谱结构与原 基带信号的频谱结构相同， 下边带是上边带的镜像。
M(w)
-wH
-wH
w
载频分量
Baidu Nhomakorabea
SAM(w)
载频分量
-wc
0
-wc
w
式中 m(t) － 基带信号，均值为0； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。
（2）频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为
wwwww wwww 1
S A M () A 0 [( c ) (- c ) ] 2 [ M ( c ) M (- c ) ]
若m(t)为随机信号，则用功率谱描述。
若 m ( t ) 0 则 PAMA202 m22(t)PcPS
式中
Pc
A
－ 2
0
载波功率，
2
Ps m2(t) / 2 － 边带功率。
cos2
wct
=
1 2
+
1 2
cos
2wct
5.1.1 调幅（AM）
• 调制效率
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：
目标要求
❖ 重点、难点
重点是：
（1）AM、DSB、SSB、VSB、FM、PM信号的产生与解 调(会画原理框图) ；
（2）AM、DSB信号波形和频谱（会画）； （3）AM、DSB、SSB、FM、PM信号的表达式；功率和带宽 的计算；输入信噪比、输出信噪比、制度增益的计算；调频指数、 相偏及频偏的计算。
AM
PS PAM
m2 (t) A02 m2 (t)
当 m(t)Amcoswmt 时，代入上式，得到 m2(t) Am2 / 2
当
|m(t)|maxA0
AM
m2(t)
A02m2(t)
2A02Am 2 Am 2
时（100％调制），调制效率最高，这时
m ax
1 3
5.1.1 调幅（AM）
载波功率 上边带功率 下边带功率
第5章 模拟调制系统
通信教研室
目标要求
❖ 基本要求
掌握调制的定义、功能和分类； 掌握线性调制(AM、DSB、SSB、VSB)原理(表示式、
频谱、带宽、产生与解调)； 熟悉线性调制系统的抗噪声性能，门限效应； 掌握调频、调相的基本概念； 掌握调频信号频带宽度的计算—卡森公式； 熟悉调频信号的产生与解调方法； 了解预加重和去加重的概念； 掌握FM、AM、DSB、SSB、VSB的性能比较； 掌握频分复用的概念。
式中，A — 载波幅度；
wc — 载波角频率； 0 — 载波初始相位（以后假定0 ＝ 0）。
幅度调制信号（已调信号）一般可表示成：
sm(t)A m (t)coswct
式中，m(t)— 基带信号。
5.1.1 调幅（AM）
w w w （1）时域表示式 s A M ( t ) [ A 0 m ( t ) ] c o s c t A 0 c o s c t m ( t ) c o s c t
第5章 模拟调制系统
❖ 基本概念
调制 － 用调制信号(基带信号)去控制载波参数 的过程。
解调 － 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。
狭义调制 － 仅指带通调制（也称载波调制）。在无线通 信和其他大多数场合，调制一词均指载波调制。 广义调制 － 分为基带调制和带通调制。
第5章 模拟调制系统
（1）调制信号、载波和已调信号概念的理解； （2）VSB边带滤波特性。 （3）“线性调制”与“非线性调制”概念的理解。
主要内容
5.1 幅度调制（线性调制）原理 5.2 线性调制系统的抗噪声性能 5.3 非线性调制（角度调制）原理 5.4 调频系统的抗噪声性能 5.5 各种模拟调制系统的比较 5.6 频分复用和调频立体声 5.7 小结 思考题、习题
1+m(t) 1 0
c(t)
A
-A
s(t)
t
t
M(f)
-fm
fm f
C(f)
引入问题
❖ 1. 怎样实现无线传输？ ❖ 2. 什么是调制？为什么要调制？ ❖ 3. 天线的作用？ ❖ 4. 天线的尺寸主要取决于什么？（λ/4， λ=c/f ）
（1）假设发送一基带信号(f=3000Hz)，如果不通过载波而 直接耦合到天线发送，计算一下天线有多长？（24135km）
(2)若用载波(f=900MHz)来携带信号发送，计算一下天线有 多长？（8cm）
的载频处。 • 提高系统抗干扰、抗衰落能力。 • 可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
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。
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
❖ 一般原理
表示式： 设正弦型载波为:
c(t)A co s(wct 0)
基带信号 － 指携带着信息的信号 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。
基带信号
载波
SDSB(t)
已调信号
M(w) t
-wH
wH
w
t
SDSB(w)
t
-wt
0
wt
w
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。 • 使信号特性适合信道特性，或使信号与信道匹配。 • 提高信道利用率。多路复用，把多个基带信号分别搬移到不同
上边带
下边带
下边带
上边带
5.1.1 调幅（AM）
AM信号的特性
• 带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基 带信号带宽 fH 的两倍： BAM 2fH
• 功率：
当m(t)为确知信号时，
w P A MsA 2M (t)[A 0m (t)]2cos2 ct [A 0 2cos2wctm 2(t)cos2wct2A 0m (t)cos2wct
m(t)
（3）调制器模型
A0
sm(t)
cos w ct
5.1.1 调幅（AM）
• （4）信号的波形图
m(t)
–由波形可以看出，当满足条件： t
| m(t)| A0
A0+m(t)
时，其包络与调制信号波形相同，
因此用包络检波法很容易恢复出
t
原始调制信号。
载波
t
–否则，出现“过调幅”现象。这 时用包络检波将发生失真。但是， SAM(t)
可以采用其他的解调方法，如同
t
步检波（相干解调）。
5.1.1 调幅（AM）
（5）频谱图
由频谱可以看出，AM 信号的频谱由载频分量、 上边带、下边带三部分组 成。
上边带的频谱结构与原 基带信号的频谱结构相同， 下边带是上边带的镜像。
M(w)
-wH
-wH
w
载频分量
Baidu Nhomakorabea
SAM(w)
载频分量
-wc
0
-wc
w
式中 m(t) － 基带信号，均值为0； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。
（2）频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为
wwwww wwww 1
S A M () A 0 [( c ) (- c ) ] 2 [ M ( c ) M (- c ) ]
若m(t)为随机信号，则用功率谱描述。
若 m ( t ) 0 则 PAMA202 m22(t)PcPS
式中
Pc
A
－ 2
0
载波功率，
2
Ps m2(t) / 2 － 边带功率。
cos2
wct
=
1 2
+
1 2
cos
2wct
5.1.1 调幅（AM）
• 调制效率
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：
目标要求
❖ 重点、难点
重点是：
（1）AM、DSB、SSB、VSB、FM、PM信号的产生与解 调(会画原理框图) ；
（2）AM、DSB信号波形和频谱（会画）； （3）AM、DSB、SSB、FM、PM信号的表达式；功率和带宽 的计算；输入信噪比、输出信噪比、制度增益的计算；调频指数、 相偏及频偏的计算。
AM
PS PAM
m2 (t) A02 m2 (t)
当 m(t)Amcoswmt 时，代入上式，得到 m2(t) Am2 / 2
当
|m(t)|maxA0
AM
m2(t)
A02m2(t)
2A02Am 2 Am 2
时（100％调制），调制效率最高，这时
m ax
1 3
5.1.1 调幅（AM）
载波功率 上边带功率 下边带功率
第5章 模拟调制系统
通信教研室
目标要求
❖ 基本要求
掌握调制的定义、功能和分类； 掌握线性调制(AM、DSB、SSB、VSB)原理(表示式、
频谱、带宽、产生与解调)； 熟悉线性调制系统的抗噪声性能，门限效应； 掌握调频、调相的基本概念； 掌握调频信号频带宽度的计算—卡森公式； 熟悉调频信号的产生与解调方法； 了解预加重和去加重的概念； 掌握FM、AM、DSB、SSB、VSB的性能比较； 掌握频分复用的概念。
式中，A — 载波幅度；
wc — 载波角频率； 0 — 载波初始相位（以后假定0 ＝ 0）。
幅度调制信号（已调信号）一般可表示成：
sm(t)A m (t)coswct
式中，m(t)— 基带信号。
5.1.1 调幅（AM）
w w w （1）时域表示式 s A M ( t ) [ A 0 m ( t ) ] c o s c t A 0 c o s c t m ( t ) c o s c t
第5章 模拟调制系统
❖ 基本概念
调制 － 用调制信号(基带信号)去控制载波参数 的过程。
解调 － 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。
狭义调制 － 仅指带通调制（也称载波调制）。在无线通 信和其他大多数场合，调制一词均指载波调制。 广义调制 － 分为基带调制和带通调制。
第5章 模拟调制系统