第5章 模拟调制

312~552
812~2044 8516~12388
载波电话系统(续)

基群频谱：
60
64
68
108
f/kHz
二、电视
1. 黑白电视信号



图象信号 —VSB 调制，上边带宽 5.5MHz ， 下边带宽1.25MHz； 伴音信号 —FM 调制，伴音载频距图象载 频6.5MHz； 二者频分复用，信号总带宽8MHz。
第五章 模拟调制系统Fra bibliotek



引言 幅度调制 频分复用 线性调制应用举例 线性调制系统的抗噪性能分析 角度调制 调频信号的产生和解调 调频应用举例 调频系统的抗噪性能分析 各种模拟调制系统的比较
5.1 引言

关于载波调制的几个概念
调制 信号 调制器 载波

信息源
已调 已调 信道 解调器 信号 信号 噪声源
-f c
0
fc
2fc
f
(c) 载波和上边带信号频谱的卷积结果
单边带调幅SSB(续)
3. 应用 载波通信，短波无线电话 4. 缺点：要求边带滤波器是理想低通或理 想高通。不易实现。
五、残留边带调幅VSB

目的: 信道利用率较高,边带滤波器易实现 1. 调制
m(t) 残留边带 滤波器 H(ω) cosωct SVSB (t)
x(t) 假设信号波形 O t
脉冲高度在变化 PAM 波形 O t
脉冲位置不变宽度变化 PDM波形 O 脉冲宽变不变脉 冲位置在变化 PPM波形 t
O
t
PAM、 PDM、 PPM的信号波形
5.2 幅度调制原理
一、通用模型 二、标准调幅AM 三、抑制载波双边带调幅DSB 四、单边带调幅SSB 五、残留边带调幅VSB
3. 应用 立体声广播
4. 效率 SDSB (t)信号无载频分量，Pc=0 效率ηDSB=100%
5. 缺点：已调信号带宽增大一倍, 信道利用率低
四、单边带调幅SSB

目的：提高信道利用率 1. 调制 (滤波法)
m(t) 边带滤波器 H(ω) cosωct SSSB (t)
1 1 ˆ (t ) sin wc t sSSB (t ) m(t ) cos wc t m 2 2
s (t ) A cos(w t ) 正弦载波：
c 0
m(t) O t
A：振幅 ωc=2πfc：角频率
A0+m(t)
0：初相位
t
1
O wc(t) cos O
M(w)
t wH £0
wH
w
sAM(t)
p A0 1 2
SAM (w)
p A0
t
w
O
t
wc £-
0
wc
SFM(t)
正弦波调制的信号波形
O
coswc(t)
t
- wH
0
wH
w
O
t
载频
SAM (w)
A0 pm 0 pm A 0 0
sAM (t)
1 2
O
t
- wc
0
wc
w
下边带 上边带
标准调幅AM (续)—调制

1. 2. 3. 4. 5.
说明： 调制使频谱搬移，但未改变形状。 AM 频 谱波形关于±ωc对称，分上、下边带 调制使已调信号带宽增加一倍 若 m(t) 为随机信号，频域使用功率谱描述， 结论相同 要求A0 + m(t) ≥ 0，否则，“过调幅”，使 包络失真。称|m(t)|max/A0为调幅指数 要求ωc≥ωH，否则，发生交叠失真
s p t 2sVSB (t )cos wct
sVSB (t ) SVSB w
cos wc t p w wc w wc
根据频域卷积定理可知，乘积sp(t)对应的频谱为
S p w SVSB (w wc ) SVSB (w wc )
调制 信号
受信者
调制—用基带信号的变化规律去控制载波的某些参数 解调—从已调信号的参数中提取基带信号的变化规律



调制信号—来自信源的消息信号（基带信号），模拟/ 数字 载波—未受调制的周期性振荡信号，适合在信道中传 送，正弦波/周期性脉冲 已调信号—载波调制后的信号，含有调制信号的全部 特征
引言（续）
mn(t)
LPF ωn
SBFn
BPFn ωn
LPF
mn(t)
5.4 线性调制应用举例
一、载波电话系统 二、电视 三、立体声广播
一、载波电话系统


在多路载波电话系统中采用：SSB调制， 频分复用传输技术来节省传输频带。 每路电话信号限带 300~3400Hz ， SSB 调 制后，为便于接收，另加保护间隔，每 路载波电话取4KHz做为标准频带。
26
五、残留边带调幅VSB
1 M (w ) H (w wc ) H (w wc ) 2 显然，为了保证相干解调的输出无失真地恢复调制信号m(t)， 上式中的传递函数必须满足： Sd (w )
H (w wc ) H (w wc ) 常数， w wH 式中，wH － 调制信号的截止角频率。

载波调制的目的



无线传输中，把基带信号的频谱搬到较高的载 波频率上，提高传输性能，降低发送功率，缩 短天线尺寸； 把多个基带信号分别搬移到不同的载频，实现 频分复用，提高信道利用率 扩展信号带宽，实现带宽与信噪比之间的互换， 提高抗干扰、抗衰落能力。

调制对通信系统的有效性和可靠性都有影 响。
H w
1
0.5
(a)
w c
1
wc
w
0.5
(b)
0
w
28
AM例题

已知AM电台的输出功率是50KW，对单 频余弦信号进行调制，调幅指数为0.707。 求： （1）调制效率 （2）载波功率 （3）若天线用50Ω电阻表示，求载波的峰 值幅度。
DSB例题

接收DSB信号时，设本地载波与发送载波有 频差Δω，相位差Δθ，分析对解调结果的影响。
H(ω)满足：关于±ωc点奇对称互补。 ( | w | w H ，ωH为基带信号截止频率）
H (w wc ) H (w wc ) C
五、残留边带调幅VSB

VSB信号解调器方框图
sVSB t

sp t
LPF
sd t
c t 2 cos wct
图中 因为
4. 效率 AM波的平均功率为：
PAM
2 A m (t ) 2 0 S AM (t ) Pc Ps 2 2 2
Pc为载波功率，Ps为边带功率
调制效率：
AM
Ps 1 2 Pc Ps
举例
标准调幅AM(续)
5. 缺点：边带传递有效信息，载波不传，但载 波要占一半以上的功率，发送功率的效率低。
H(w)为理想低通时，提取下边带（+）； H(w)为理想高通时，提取上边带（-）
单边带调幅SSB(续)
上边带
下边带
S(f)
上边带

原理：


两个边带包含相同的信息 只需传输一个边带： 上边带或下边带 要求m(t)中无太低频率 上边带 陡峭截止特性的滤波器难 实现 采用多级DSB调制及边带 滤波的方法。先在较低载 频上进行DSB调制，增大 过渡带的归一化值。再在 要求的载频上二次调制
sin
单边带调幅SSB(续)
C(f)
2. 解调——相干解调
SSSB (t) LPF cosωct mo(t)
-f c 0 (a) 载波频谱
S(f) 上边带 1/2 上边带
fc
f
1 mo (t ) m(t ) 4
-2fc
-f c
0 (b) 上边带信号频谱
HL(f) 1/4
fc
2fc
f
M(f)
-2fc
1 [ M (w ) M (w 2wc )] H (w wc ) 2
式中M(w + 2wc)及M(w - 2wc)是搬移到+ 2wc和 -2wc处的频谱，它 们可以由解调器中的低通滤波器滤除。于是，低通滤波器的输 出频谱为
Sd (w ) 1 M (w ) H (w wc ) H (w wc ) 2
一、通用模型
调制信号控制载波的幅度，使之随调制信号呈线性变化
m(t)
h (t) cos ωct
sm(t)
sm (t ) [m(t ) coswct ] * h(t ) 1 S m (w ) [ M (w wc ) M (w wc )]H (w ) 2
乘法器用于基本调制，h(t)控制产生不同的调幅波。
f
-fc
0
(b) 已调信号频谱密度
fc
f
抑制载波双边带调幅DSB(续)
2. 解调——相干解调
1 mo (t ) m(t ) 2
1/2
SDSB (t) SAM (t) cosωct
LPF
mo(t)
a
-fc 0 fc
f
b c
-2fc
-fc
0
fc
f
1/2 1/4
0
2fc
1/2
f
d
-fH 0
fH
f
抑制载波双边带调幅DSB(续)
SSB例题

0~3KHz的基带信号经过20MHz的载波调 制后，生成下边带信号。接收机框图如 下，其中，两级混频器的频点分别为fo和 fd。已知fo高于输入信号的频率，中频放 大器的通频带范围为10~10.003MHz，求 fo和fd。