通信原理模拟调制
大学课程通信原理第5章-模拟调制系统课件
调制信号：原始基带信号
模拟调制：调制信号取值连续 数字调制：调制信号取值离散
正弦波模拟调制
载波：携带调制信号的信号
正弦波调制：正弦型信号作为载波 脉冲调制：脉冲串作为载波
正弦波数字调制 脉冲模拟调制 脉冲数字调制
2
1 调制的定义和分类(2)
正弦波模拟调制
调制信号：模拟信号：m(t)
0 0
A 2
M
c
M
c
已调信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移。
线性调制
4
2.1 幅度调制的原理(2)
幅度调制器的一般模型
mt
ht
sm t
ht H
cos ct
sm t m t cos ct h t
Sm
1 2
M
c
M
c
H
m t ,ht 不同
双边带调幅(DSB) 标准调幅(AM)
载波分量
DSB分量
m ' t
sAM t
m0
S AM
m0
c
c
1 2
M
'
c
M
'
c
where m ' t M ' .
12
2.1 幅度调制的原理(8)
调幅系数
m ' t
AM
max 1 m0
已调信号的包络与调 制信号成比例变化.
m't
sAM t
m0
m0 m '(t )
sAM t m0 m '(t)
单边带调幅(SSB)
残留边带调幅(VSB) 5
常规调幅AM：H(ω)为全通网络，m(t) 有直流成 分。
通信原理第3章模拟调制技术
VS
高数据速率的调制技术
随着数据业务需求的爆炸式增长，高数据 速率的模拟调制技术成为研究热点。例如， QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）是一种常见 的高阶调制方式，通过增加星座点和调制 阶数，可以实现更高的数据传输速率。此 外，还有偏置QPSK、非线性调制等调制技 术，旨在提高频谱效率和数据传输速率。
通过调制将低频的模拟信号转换为高 频信号，以实现信号的远距离传输和 无线传输。
模拟调制技术的应用场景
广播通信
利用调频（FM）或调相（PM）技术， 将音频信号调制到载波上，实现广播 节目的传输。
电视信号传输
无线通信
在无线通信中，模拟调制技术被广泛 应用于移动通信、无线局域网 （WLAN）、无线广域网（WWAN） 等领域，以实现信号的无线传输。
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调频的缺点
占用带宽较宽，频带利用率较低。
调相的缺点
抗干扰能力较弱，对相位失真敏感，需要高 精度的相位控制系统。
03 模拟调制技术的分类
线性调制技术
01
调频（FM）
02
调相（PM）
03
调相而振幅不变（APM）
04
线性调制技术的特点：调制信号对载波的振幅、频率、相位同时进行 调制，使载波的振幅随调制信号的瞬时值呈线性变化。
软件定义无线电与模拟调制
软件定义无线电是一种新型的无线通信架构，通过软件编程的方式实现无线电功能的灵活配置和动态调整。在模 拟调制领域，软件定义无线电技术为调制方式的快速切换和自适应调整提供了可能。通过实时调整调制参数和算 法，可以根据信道状态和传输需求自适应地优化调制方案，提高通信系统的适应性。
通信原理 模拟信号调制系统
m2t
PS
2
P AM
AM
A02
m2 t
2
2
m2 t
A02 m2
t
例题：当m(t) = Am cos mt 时，m2 (t) Am2 / 2
代入上式，得到
AM
m2 t
A02 m2 t
Am2
2
A02
Am2 2
Am2 2 A02 Am2
当|m(t)|max = A0时（100％调制），调制效率最高，这时
两式仅正负号不同
sUSB (t)
1 2
Am
cos(C
m )t
1 2
Am cosm cosct
1 2
Am sin m sin ct
若保留下边带，则有
sLSB (t)
1 2
Am
cos(C
m )t
1 2
Am
cos mt
cos ct
1 2
Am
sin mt
sin ct
16
第5章 模拟调制系统
将上两式合并：
c
)
(
c
)]
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
调制器模型
m t
A0
sm t
cos ct
6Байду номын сангаас
第5章 模拟调制系统
波形图
m t
由波形可以看出，当满足条件：
t
|m(t)| A0
A0 mt
时，其已调波的包络与调制信号波
形相同，因此用包络检波法很容易
t
载波
恢复出原 始调制信号。 t
手机 调制原理
手机调制原理
手机调制原理是指将信息信号转换为适合进行传输和传播的调制信号的过程。
手机通信中使用的调制原理主要包括两种：模拟调制和数字调制。
模拟调制是将模拟信号转换为模拟调制信号的过程。
在手机通信中，模拟信号是指来自麦克风、摄像头等传感器的连续变化的信号，如声音、图像等。
模拟调制的目的是使这些模拟信号能够在手机系统中进行传输和处理。
常用的模拟调制技术有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
幅度
调制是通过改变模拟信号的幅度来调制载波信号，频率调制是通过改变模拟信号的频率来调制载波信号，相位调制则是通过改变模拟信号的相位来调制载波信号。
数字调制是将数字信号转换为数字调制信号的过程。
在现代手机通信中，数字信号是指通过数字化技术将模拟信号转换为一系列离散的二进制数据，如语音、视频等。
数字调制的目的是使这些数字信号能够在手机系统中进行传输和处理。
常用的数字调制技术有二进制相移键控（BPSK）、四进制相移键控（QPSK）和正交频分复用（OFDM）等。
其中，相移键控是
通过改变数字信号的相位来调制载波信号，正交频分复用则是将数字信号分为多个子载波，在频域上进行调制和复用。
综上所述，手机调制原理是将信息信号转换为适合进行传输和传播的调制信号的过程。
模拟调制主要适用于模拟信号的处理，数字调制则适用于数字信号的处理。
这些调制原理是手机通信中实现信号传输的关键技术。
通信原理实验13 模拟调制解调实验(FM)
实验十三模拟调制解调实验（FM）实验内容1.模拟调制(FM)实验2.模拟解调(FM)实验一、实验目的1.掌握变容二极管调频电路的工作原理及调频调制特性及其测量方法。
2.熟悉相位鉴频器的基本工作原理。
3.了解鉴频特性曲线（S曲线）的正确调整方法。
二、实验电路工作原理(一)模拟调制实验1.变容二极管工作原理调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。
其频率的变化量与调制信号成线性关系。
常用变容二极管实现调频。
变容二极管调频电路如图8-1所示。
从J2处加入调制信号，使变容二极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化，从而使振荡频率也随调制电压的规律变化，此时从J1处输出为调频波（FM）。
C15为变容二级管的高频通路，L1为音频信号提供低频通路，L1和C23又可阻止高频振荡进入调制信号源。
图8-1 变容二极管调频f因为LCf π21=，所以电容小时，振荡频率高，而电容大时，振荡频率低。
从图（a ）中可以看到，由于C-u 曲线的非线性，虽然调制电压是一个简谐波，但电容随时间的变化是非简谐波形，但是由于LCf π21=，f 和C 的关系也是非线性。
不难看出，C-u 和f-C的非线性关系起着抵消作用，即得到f-u 的关系趋于线性（见图（c ））。
2. 变容二极管调频器获得线性调制的条件设回路电感为L ，回路的电容是变容二极管的电容C （暂时不考虑杂散电容及其它与变容二极管相串联或并联电容的影响），则振荡频率为LCf π21=。
为了获得线性调制，频率振荡应该与调制电压成线性关系，用数学表示为Au f =，式中A 是一个常数。
由以上二式可得LCAu π21=，将上式两边平方并移项可得2222)2(1-==Bu u LA C π，这即是变容二极管调频器获得线性调制的条件。
这就是说，当电容C 与电压u 的平方成反比时，振荡频率就与调制电压成正比。
3. 调频灵敏度调频灵敏度f S 定义为每单位调制电压所产生的频偏。
通信原理4-模拟角调制.
一、角调制的基本概念
相位调制：瞬时相位偏移(t)是调制信号f (t)
的线性函数。 – 调相信号时域表达式：
sPM (t) Acos[ct KPM f (t)]
瞬时相角 (t) ct KPM f (t)
瞬时频率
(t)
d (t)
dt
c
KPM
df (t) dt
频率调制：瞬时角频率偏移是调制信号f(t)的线
解：由题知(t)=10000t+5cos10t, 因此(t)=5cos10t， ct=10000t，d (t)/dt= - 50sin10t
因为f(t)=sin10t，与d (t)/dt成正比，所以s(t)是调频信号. KFM=(d (t)/dt)/f(t)
=-50sin10t/sin10t=-50 (rad/sv)
第四章 模拟角调制
本章讨论内容
– 主要研究非线性调制信号的特点、 频谱结构及传输频带
– 介绍调制及解调方法 – 定性分析角调制的抗噪声性能
一、角调制的基本概念
任何一个正弦时间函数，若其振幅不变，有
c(t)=A cos [(t)] 其中， (t)为正弦波的瞬时相角，或称总相角。
瞬时相角与瞬时频率关系 瞬时频率： (t) d(t)
性函数。
– 瞬时频率偏移
d (t )பைடு நூலகம்
dt
KFM
f
(t)
其中，KFM---频偏常数或调频灵敏度，单位：rad/(v•s)
– 瞬时角频率 (t) c KFM f (t)
– 瞬时相位
(t) (t)dt ct KFM f (t)d t
通信原理2-模拟调制系统
载频分量
载频分量
上边带
下边带
上边带
调幅信号的平均功率为：
2 P s AM AM (t )
功 率 特 性 分 析
A0 f (t ) cos 2c t
2
A0 cos 2c t f 2 (t )cos 2c t 2 A0 f (t ) cos 2ct
2
因为
f (t ) 0
变化 – 角度调制（非线性调制）：(t)或d (t) /dt 随f(t)成比例变化，分别称相位调制和频率 调制
第二章
本章讨论内容
模拟线性调制
– 各种调制信号（AM、DSB、SSB、
VSB)的时域和频域表达式
– 调制和解调的原理及方法
– 系统的抗噪声性能
– 各种调制的性能比较
一、常规调幅（AM）
– A0 |f(t)|max时，SAM(t)的最
小振幅总大于0，保证调幅波
的包络与调制信号变化规律 一致
– A0 |f(t)|max时，会出现过
调幅现象，若用包络检波进 行解调，其结果就会失真
一、常规调幅
调幅系数或调制度
AM=
= f(t)max - f(t)min f(t)max + f(t)min |f(t)|max A0
例2-3 用单边带方式传输模拟电话信号。设载频为
15MHz，电话信号的频带为300 Hz∼3400 Hz，滤波器归 一化值为10-3。试设计滤波器的方案。
B 600 5 4 10 解：单级方案时，过渡带归一化值为 f c 15106 归一化值太高，实际无法实现，所以，采用二级滤波 方案。 2 1 10 取第二级滤波器的归一化值为 。2
通信原理模拟调制系统
通信原理模拟调制系统一、模拟调制系统的基本原理模拟调制系统的基本原理是将数字信号通过调制技术转换为模拟信号，然后通过信道传输，并在接收端使用解调技术将模拟信号还原为数字信号。
模拟调制系统由三个基本组成部分组成，分别是源编码器、调制器和信道。
源编码器将输入的数字信号进行编码处理，调制器将编码后的数字信号转换为模拟信号，并通过信道传输，接收端的解调器将模拟信号还原为数字信号。
二、常用的调制技术1.幅度调制（AM）幅度调制是一种常用的调制技术，通过改变载波信号的幅度来传输数字信号。
具体实现时，将载波信号与数据信号相乘，得到一个幅度变化的信号，然后通过信道传输。
发射端的解调器使用包络检测器将幅度调制信号解调为原始数据。
2.频率调制（FM）频率调制是一种将数字信号转换为模拟信号的调制技术。
频率调制有两种常用的方式，即调频调制（FM）和相位调制（PM）。
在调频调制中，数字信号的变化会导致载波信号频率的变化，而振幅保持不变。
接收端的解调器使用频率解调器将模拟信号还原为数字信号。
3.相位调制（PM）相位调制也是一种将数字信号转换为模拟信号的调制技术。
在相位调制中，数字信号的变化会导致载波信号相位的变化，而频率和振幅保持不变。
接收端的解调器使用相位解调器将模拟信号还原为数字信号。
三、调制解调器调制解调器是模拟调制系统中的关键设备，用于实现数字信号与模拟信号的相互转换。
调制解调器在发射端将数字信号转换为模拟信号，并通过信道传输。
在接收端，调制解调器将模拟信号还原为数字信号，以便进行解码和处理。
四、模拟调制系统的应用模拟调制系统广泛应用于音频和视频信号的传输。
在电视广播中，模拟调制系统被用于将图像和声音信号转化为模拟信号，然后通过无线或有线信道传输。
在手机通信中，模拟调制系统被用于将语音信号转化为模拟信号，然后通过无线信道传输。
总结：模拟调制系统是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，常用于音频和视频信号的传输。
它包括源编码器、调制器和信道等组成部分，并通过调制解调器实现数字信号与模拟信号的相互转换。
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。
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
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
通信原理第5章模拟调制系统
10
第五章 模拟调制系统
当调制信号无直流分量时，x(t)=0，且当x(t)是与
载波无关的较为缓慢变化的信号时， 有
PAM
A02 2
x2 (t) 2
Pc
Ps
式中，Pc=A20/2为载波功率，Ps x2 (t) / 2 为边带功率。 由上式可知，AM信号的平均功率是由载波功率和
的 互 补 对 称 性 就 意 味 着 将 HVSB(ω) 分 别 移 动 － ωc 和 ωc就可以到如图9 (c)所示的HVSB(ω+ωc)和HVSB(ω －ωc)，将两者叠加，即
HVSB ( c ) HVSB ( c ) 常数
式中，ωm是调制信号的最高频率。
|ω|≤ωm
30
第五章 模拟调制系统
经双边带调制
i 1
n
sDSB (t) x(t) cosct xi cosit cosct
i 1
如果通过上边带滤波器HUSB(ω), 则得到USB信号
sUSB (t)
n i 1
1 2
xi
cos(i
c )t
1 2
x(t)
cosct
1 2
xˆ(t)
sin
ct
21
第五章 模拟调制系统
如果通过下边带滤波器HLSB(ω), 则得到LSB信号
第五章 模拟调制系统
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制 5.2 模拟信号的非线性调制 5.3 模拟调制方式的性能比较
1
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制
5.1.1 常规双边带调制（AM） 常规双边带调制就是标准幅度调制，它用
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)] +
通信原理实验08 模拟调制解调实验(AM)
实验八模拟调制解调实验（AM）实验内容1.模拟调制(AM,DSB,SSB)实验2.模拟解调(AM)实验一. 实验目的1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的方法。
2.研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。
3.通过实验对比全载波调幅、抑止载波双边带调幅和单边带调幅的波形。
4.掌握二极管峰值包络检波的原理。
二.实验电路工作原理(一) 调制实验幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。
本实验中载波是需外加455KHz高频信号，1KHz的低频信号为调制信号。
振幅调制器即为产生调幅信号的装置。
用MC1496集成电路构成的调幅器电路图如图7-2所示。
图中WB01用来调节引出脚1、4之间的平衡，器件采用双电源方式供电（＋12V，－8V），所以5脚偏置电阻RB08接地。
电阻RB03、RB11、RB12、R02、R09为器件提供静态偏置电压，保证器件内部的各个晶体管工作在放大状态。
载波信号加在V1－V4的输入端，即引脚8、10之间；载波信号Vc经高频耦合电容CB01从10脚输入，CB02为高频旁路电容，使8脚交流接地。
调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚1、4之间，调制信号VΩ经低频偶合电容EB01从1脚输入。
2、3脚外接1KΩ电阻，以扩大调制信号动态范围。
当电阻增大，线性范围增大，但乘法器的增益随之减小。
已调制信号取自双差动放大器的两集电极（即引出脚6、12之间）输出。
(二) 解调实验检波过程是一个解调过程，它与调制过程正好相反。
检波器的作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。
还原所得的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波器。
假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。
这是检波器的一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。
例如某些高频伏特计的探头，就是采用这种检波原理。
若输入信号是调幅波，则输出就是原调制信号。
这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。
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
通信原理知识
通信原理知识
通信原理是指在传输信息时，通过信号的生成、编码、调制、调整及解码等过程，从发送端将信息通过信道传输到接收端，并从接收端恢复原始信息的技术原理和方法。
其核心目标是实现信息的可靠传输和高效传送。
在通信原理中，常见的技术原理包括：
1. 模拟通信原理：模拟通信是指将原始信息转换成连续变化的模拟信号，通过调制、放大、传输等步骤进行传输的通信方式。
常见的模拟调制技术有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
2. 数字通信原理：数字通信是指将原始信息转换为离散的数字符号，通过编码、传输和解码等步骤进行传输的通信方式。
常见的数字调制技术有振幅调制（ASK）、频移键控（FSK）、
相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
3. 噪声及信道模型：通信过程会受到噪声和信道影响，因此了解噪声与信道的特性对通信原理至关重要。
噪声主要包括加性白噪声和信道噪声，信道模型则用于描述信号在信道中的传输特性。
4. 调制解调技术：调制解调技术是实现信号调制和解调的关键环节。
调制将原始信号转换为适合传输的信号，解调则将接收到的信号恢复为原始信号。
常见的调制解调技术有振幅调制解调、频移键控解调、相移键控解调和正交幅度调制解调等。
5. 误码控制：为了保证信息的可靠传输，通信系统常常采用纠错编码、交织技术和反馈控制等方法来进行误码控制。
这些技术可以提高通信系统的容错性，减小信道传输中出现的错误率。
综上所述，通信原理涉及信号的调制与解调、噪声与信道模型、误码控制等多个方面的知识。
深入理解通信原理对于设计和改进通信系统具有重要的意义。
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如何对信号进行调制呢？
在傅里叶变换中我们知道，若一个信号f(t)与
一个正弦型信号cosωct相乘，从频谱上看，
相当于把f(t)的频谱搬移到ωc处。设f(t)的傅 里叶变换（也可称为频谱）为F(ω)，则有
4.1.1 调制的功能
1、缩小天线尺寸 2、匹配信道的频谱特性，实现更远距离传输 3、实现频分多路复用（FDM） 4、减小噪声和干扰的影响
4.1.2 调制的分类
1、根据调制信号分类 模拟调制 数字调制
2、根据载波分类 正弦载波调制 脉冲载波调制
3、根据调制器的功能分类 幅度调制 频率调制 相位调制
4、根据调制前后信号的频谱结构关系分类 线性调制 非线性调制
调制系统中讨论的主要问题
1、调制解调的工作原理 2、已调信号的频谱及带宽 3、功率关系 4、噪声对调制系统性能影响
c f
3 108 20 103
1.5 104 (m)
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）。
下面用一个生活中的例子帮助大家 理解调制的概念：比如，我们要把一件 货物运到几千千米外的地方，我们必须 使用运载工具，或汽车、或火车、或飞 机。在这里，货物相当于调制信号，运 载工具相当于载波；把货物装到运载工 具上相当于调制，从运载工具上卸下货 物就是解调。这个例子虽然不十分贴切， 但基本上类似于调制原理。
A0
SAM(t)
cos c t
常规双边带调制过程
基带调制信号 f(t)
载波 频率为ωc cos(ωct)
O
O
t
t
A0+f(t)
AM已调信号 加直流A0，使A0+f(t)>0 SAM(t)
信号 包络
O
t
O
t
包络：高频信号的各个极值点相连，得到的曲线。
4.2.1常规双边带调制系统－调幅指数
f (t)
则m出 现A过（0m调ax 制，）已称调为信调号幅的指包数络。严要重求失m≤真1。，否
o m1
4.2.1常规双边带调制系统－过调制
m≤1 >1,信号包络失真
4.2.1常规双边带调制系统－频域分析
2.常规双边带调制AM信号的频域表示
SAM(t)=[A0+f(t)]cosωct
S ( f ) A0 [ ( f f ) ( f f )] 1[F( f f ) F( f f )]
又称为调幅(Amplitude Modulation)AM。 1.常规双边带调制AM信号的时域表示 SAM(t) =[A0+f(t)]uc(t) = [A0+f(t)]cosωct
A0为外加的直流分量，且要求 A0 f (t) max 或A0＋f (t) 0
常规幅度调制信号AM的产生模型
+ f(t)
第 4 章 模拟调制
4.0 引言 4.1 调制的功能及分类 4.2 线性调制（幅度调制）系统 4.3 非线性调制（角度调制）系统 4.4 模拟调制系统的抗噪声性能分析 4.5 频分复用（FDM）
4.0 引言
模拟信号传输方式： (一)模拟信号基带传输 (二)模拟信号频带传输 (三)模拟信号数字化传输
平均功率表示，等于信号的均方值。 均方值：对时域表达式先平方后,再求其平
均值。 例如：信号f(t)的功率
Sf(t) ＝ f (t)2
对于AM信号
[PAA0M+fs(tA2)M]c(to)sω [cAt0 f (t)]2 cos2 ct
1 2
E{[ A0 2
f
2 (t) 2 A0
f
(t)](1 cos2ct)}
AM
2
c
c2
c
c
4.2.1常规双边带调制系统－频域分析
基带信号频谱
带宽B=fm
F ()
1
－ m
调制后信号频谱
带宽B=2fm
上边带
pA0 下边带
-ωc－ωm－c -ωc+ωm
0
m
SAM()
下边带
1 2
pA0 上边带
0
ωc－ωm
c
ωc+ωm
4.2.1常规双边带调制系统－功率和调制效率
3.常规双边带调制AM信号的功率和调制效率 信号功率：通常用该信号f(t)在1Ω电阻上的
但如果我们还想将声音再传得更远一些，比如几 十千米、几百千米，那该怎么办？
大家自然会想到用电缆或无线电进行传输，但会 出现两个问题：
一是铺设一条几十千米甚至上百千米的电缆，其 传输成本之高、线路利用率之低。
二是利用无线电通信时，需满足一个基本条件，即 欲发射信号的波长必须能与发射天线的几何尺寸可 比拟，该信号才能通过天线有效地发射出去（通常 认为天线尺寸应大于波长的十分之一）。而音频信 号的频率范围是20Hz～20kHz，最小的波长为
4.1 调制的功能及分类
调制:在发送端将基带信号的频谱搬移到适 合信道传输或便于信道多路复用的较高的频率 范围。解调是调制的逆过程。
所谓调制，就是按调制信号（基带信号） 的变化规律去改变载波的某些参数的过程。解 调则是相反的变换过程，即由载波参数的变化 去恢复基带信号。
扩 音机
话筒
扬 声器
图4―1 扩音示意图
4.2 线性调制系统
线性调制就是将基带信号的频谱沿频率轴作 线性搬移的过程。
包括：常规双边带调制AM 抑制载波的双边带调制DSB 单边带调制SSB 残留边带调制VSB
4.2.1常规双边带调制（AM）
常规双边带调制是指：用信号f(t)叠加一个 直流分量后去控制载波uc(t)的振幅，使已调信 号的包络按照f(t)的规律线性变化。
PAM
1 2
[
A02
f
2 (t)]
4.2.1常规双边带调制系统－功率和效率
调制效率：边带功率和已调信号总功率之比，
记做： ηAM
载波功率
边带功率
因为
PAM
1 2
[
A0
2
f
2 (t)] Pc
Ps
Pc
1 2
Pm
则
AM
1/ 2Pm Pc 1/ 2Pm
f (t)2 A 2 f (t)2
1 2
E{A02
f
2 (t)
2 A0
f
(t)
A02
cos2ct
f
2 (t) cos2ct
2A0
f
(t) cos2ct}
常数的均值(数学期望) E{A02} A02 A02
cosωct的均值 E{cosct} cosct 0
假设f(t)的均值 E{ f (t)} f (t) 0
两个函数独立 E{A0 f (t)} A0 f (t) A0 0