通信原理--模拟调制系统 ppt课件
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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。
第三章模拟调制系统-1DSB_SSB
载波幅度， 载波幅度，已调 信号的组成部分
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：
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：
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
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
通信原理第四版第5章6
2 J 0 (m f )
2 A2 2 Pm J n (m f ) 谐波功率： 2 n0 P 2 调制效率： m 1 J 0 (m f ) PFM 调制过程只是进行功率的重新分配，而分配的
原则与调频指数mf有关。 调频指数mf大，调制效率高；调频指数mf小， 调制效率低。表明宽带调频效率高。
sd t
鉴频器
输入频率
sFM t
BPF及 限幅
微分 电路
包络 检波
LPF
mo t
即对sFM(t)微分得
sd (t ) A[c K f m(t )]sin[ct K f m( )d ]
t
包络检波器则将其幅度变化检出，并滤去直流，再 经低通滤波后即得解调输出
» 改进途径：采用自动频率控制系统来稳定中心频率。采
用如下锁相环（PLL）调制器（载频稳定度很高，可达到 晶体振荡器的频率稳定度。）
调制信号 FM信号 PD LF VCO
晶振
PD-相位检测器；LF-环路滤波器；VCO-压控振荡器
7
第5章 模拟调制系统
间接调频法[阿姆斯特朗（Armstrong）法]
K f m( )d
t
6
（或0.5）
称为窄带调频(NBFM)；反之，称为宽带调频(WBFM) 。
sNBFM (t ) A cos ct [ AK f m( )d ]sin ct
t
调频指数 卡森公式
mf
Am K f
m
m K f mf Am
BFM 2(m f 1) f m 2(f f m )
鉴频特性的鉴频器。 BPF是让调频信号顺利通过，同时滤除带外噪声及
2 A2 2 Pm J n (m f ) 谐波功率： 2 n0 P 2 调制效率： m 1 J 0 (m f ) PFM 调制过程只是进行功率的重新分配，而分配的
原则与调频指数mf有关。 调频指数mf大，调制效率高；调频指数mf小， 调制效率低。表明宽带调频效率高。
sd t
鉴频器
输入频率
sFM t
BPF及 限幅
微分 电路
包络 检波
LPF
mo t
即对sFM(t)微分得
sd (t ) A[c K f m(t )]sin[ct K f m( )d ]
t
包络检波器则将其幅度变化检出，并滤去直流，再 经低通滤波后即得解调输出
» 改进途径：采用自动频率控制系统来稳定中心频率。采
用如下锁相环（PLL）调制器（载频稳定度很高，可达到 晶体振荡器的频率稳定度。）
调制信号 FM信号 PD LF VCO
晶振
PD-相位检测器；LF-环路滤波器；VCO-压控振荡器
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第5章 模拟调制系统
间接调频法[阿姆斯特朗（Armstrong）法]
K f m( )d
t
6
（或0.5）
称为窄带调频(NBFM)；反之，称为宽带调频(WBFM) 。
sNBFM (t ) A cos ct [ AK f m( )d ]sin ct
t
调频指数 卡森公式
mf
Am K f
m
m K f mf Am
BFM 2(m f 1) f m 2(f f m )
鉴频特性的鉴频器。 BPF是让调频信号顺利通过，同时滤除带外噪声及
通信原理教程5-模拟调制系统
相乘结果： s(t)
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
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3章图
第3章 模拟调制系统
第3章 模拟调制系统
3.1 信号的频谱搬移概述 3.2 线性调制原理 3.3 线性调制的抗噪声性能 3.4 非线性调制 3.5 模拟调制系统的性能比较 3.6 频分复用与多级调制
第3章 模拟调制系统
由于搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线 性调制 线性调制的一般模型 m(t) s m(t)
2 nc (t ) ns2 (t )
1 2
x (1 x) 1 , x 1 2
1 2
Anc (t ) n (t ) n (t )
2 c 2 s
nc (t ) n (t ) n (t )
2 c 2 s
m(t )
第3章 模拟调制系统
• 在小信噪比情况下，包络检波器会把有用信号 扰乱成噪声，这种现象通常称为“门限效应”： 指当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定 的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的 一种现象 • 该特定的输入信噪比被称为“门限”
• SFM(t) 带通限幅器 鉴频器 低通滤波器 m(t)
调频信号的解调方框图
第3章 模拟调制系统
3.6 频分复用(FDM)
• 频分复用（Frequency Division Multiplex） 是调制技术的典型应用，它通过对多路调 制信号进行不同载频的调制，使得多路信 号的频谱在同一个传输信道的频率特性中 互不重叠，从而完成在一个信道中同时传 输多路信号的目的。
第3章 模拟调制系统
3.4非线性调制(角度调制)的原理
一、非线性调制(角度调制)的原理 • DSB、AM、SSB和VSB都是幅度调制，即把欲传 送的信号调制到载波的幅值上。而我们知道一个 正弦型信号由幅度、频率和相位（初相）三要素 构成，既然幅度可以作为调制信号的载体，那么 其它两个要素（参量）是否也可以承载调制信号 呢？ • 这就是我们将要介绍的频率调制和相位调制，统 称为角度调制，这种调制是已调信号频谱与基带 信号频谱之间存在着非线性变换关系，所以称为 非线性调制
第3章 模拟调制系统
3.1 信号的频谱搬移概述 3.2 线性调制原理 3.3 线性调制的抗噪声性能 3.4 非线性调制 3.5 模拟调制系统的性能比较 3.6 频分复用与多级调制
第3章 模拟调制系统
由于搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线 性调制 线性调制的一般模型 m(t) s m(t)
2 nc (t ) ns2 (t )
1 2
x (1 x) 1 , x 1 2
1 2
Anc (t ) n (t ) n (t )
2 c 2 s
nc (t ) n (t ) n (t )
2 c 2 s
m(t )
第3章 模拟调制系统
• 在小信噪比情况下，包络检波器会把有用信号 扰乱成噪声，这种现象通常称为“门限效应”： 指当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定 的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的 一种现象 • 该特定的输入信噪比被称为“门限”
• SFM(t) 带通限幅器 鉴频器 低通滤波器 m(t)
调频信号的解调方框图
第3章 模拟调制系统
3.6 频分复用(FDM)
• 频分复用（Frequency Division Multiplex） 是调制技术的典型应用，它通过对多路调 制信号进行不同载频的调制，使得多路信 号的频谱在同一个传输信道的频率特性中 互不重叠，从而完成在一个信道中同时传 输多路信号的目的。
第3章 模拟调制系统
3.4非线性调制(角度调制)的原理
一、非线性调制(角度调制)的原理 • DSB、AM、SSB和VSB都是幅度调制，即把欲传 送的信号调制到载波的幅值上。而我们知道一个 正弦型信号由幅度、频率和相位（初相）三要素 构成，既然幅度可以作为调制信号的载体，那么 其它两个要素（参量）是否也可以承载调制信号 呢？ • 这就是我们将要介绍的频率调制和相位调制，统 称为角度调制，这种调制是已调信号频谱与基带 信号频谱之间存在着非线性变换关系，所以称为 非线性调制
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7版第6章PPT课件(樊昌信版)
系统的传递函数
描述线性时不变系统的数 学模型，表示输入和输出 之间的关系。
03
CATALOGUE
模拟调制系统
调制的定义与分类
调制的定义
调制是一种将低频信号加载到高 频载波上的技术，以便通过信道 传输。
调制的分类
调制可以分为模拟调制和数字调 制两大类。模拟调制是指用连续 变化的模拟信号去调制载波的幅 度、频率或相位。
章节概述
本章将介绍数字调制的基本原理和技术，包括振幅调制、频 率调制和相位调制等。
通过学习本章，学生将能够了解数字调制的基本概念、原理 和技术，掌握数字调制系统的性能分析和设计方法，为进一 步学习通信系统的其他相关内容打下基础。
02
CATALOGUE
信号与系统
信号的分类与特性
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้
03
周期信号
线性调制系统（AM、FM）
AM（调幅）调制
AM调制是通过改变载波的幅度来传 递信息的一种调制方式。在AM调制 中，低频信息信号叠加在载波上，并 通过信道传输。
FM（调频）调制
FM调制是通过改变载波的频率来传递 信息的一种调制方式。在FM调制中， 低频信息信号用来控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。
有效性
衡量通信系统传输有效信息的 能力，通常用传输速率或频谱
效率来表示。
可靠性
衡量通信系统传输信息的可靠 程度，通常用误码率（BER） 或信噪比（SNR）来表示。
实时性
衡量通信系统传输实时信号的 能力，通常用延迟时间来表示
。
安全性
衡量通信系统保护信息传输安 全的能力，通常用加密和认证
技术来表示。
误码率（BER）计算
樊昌信,通信原理(第七版)通信原理-第5章-模拟调制系统-20191129_更新
当满足条件m (t)max A0时，AM信号的包络与调制信号成正比， 可以用包络检波法很容易恢复出原始的调制信号 m (t) max >A0将会出现过调幅现象而产生包络失真,不能用包络 检波器进行解调，为保证无失真解调，可以采用相干解调
频谱
AM信号的频谱包含: ➢载频分量 ➢上边带 ➢下边带
M()
问题：能否去掉不带信息的载波， 提高调制效率？
抑制载波双边带调制
AM信号的缺点 总结
AM信号功率：
PAM
A02 2
m2 (t) 2
Pc
Ps
载波功率 边带功率
调制效率（功率利用率）：
m(t) max A0 m2 (t) A02 故AM 50% AM功率利用率低！
AM信号：普通调幅波
AM
Am A0
子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又
称为线性调制。但应注意，这里的“线性”并不意味着
已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上，
任何调制过程都是一种非线性的变换过程。
适当选择滤波器的特性H(ω)，便可以得到各种幅度调
制信号。例如，调幅、双边带、单边带及残留边带信号
等
频谱的变化：
已调信号与输入信号频谱之√间
适用条件：AM信号，且要求|m(t)|max A0 ， 包络检波器结构：
通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。例如，
D AM信号 R
C A0 m t
性能分析 设输入信号是 sAM (t) [ A0 m(t)] cosct 选择RC满足如下关系 fH 1/ RC fc
式中fH － 调制信号的最高频率
4. 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
chap4 模拟调制系统解读
m(t ) 10cos200 t
c(t ) cos 2000 t
5 S ( f ) ( f 900) ( f 900) 10 ( f 1000) ( f 1000) 2 5 ( f 1100) ( f 1100) 2
Chap4 模拟调制系统
2019/2/25
通信原理课件
1
本章纲要
4.1 引言 4.2 幅度调制
1.常规双边带调幅（Amplitude Modulation， AM） 2.双边带抑制载波（Double Sideband－ Suppressed Carrier，DSB－SC） 3.单边带调幅（Single Sideband，SSB） 4.残留边带调幅（Vestigial Sideband，VSB）
特点
从频域表达式可以看出，AM信号的频谱是DSB 信号的频谱加上载波分量。 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。 带宽BAM＝2fm。
13
通信原理课件
2019/2/25
AM（Amplitude Modulation）
4.
AM已调信号的功率分配
2 PAM S AM (t ) [ A0 m(t )]2 cos2 c t
2.
实质：频谱搬移。
3.
作用
与信道特性匹配； 实现多路复用； 提高抗干扰性。
4
通信原理课件
2019/2/25
引言
4.
调制的分类
按载波信号c(t)分
连续波调制 脉冲波调制
按基带信号m(t)分
通信原理第六版樊昌信第5章课件
波器的输出频谱为
Sd
()
1 2
M
( ) H
(
c
)
H
(
c
)
25
第5章 模拟调制系统
Sd
()
1 2
M
( ) H
(
c
)
H
(
c
)
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：
H( c ) H( c ) 常数， H 式中，H － 调制信号的截止角频率。
上述条件的含义是：残留边带滤波器的特性H()在c处必
SSB信号的性能 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比AM、DSB减少了一半。 它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。
20
第5章 模拟调制系统
5.1.4 残留边带（VSB）调制
原理：残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方 式，它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了 SSB信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像SSB那 样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残 留—小部分，如下图所示： M
通信原理
第5章 模拟调制系统
1
第5章 模拟调制系统
基本概念
调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一 种过程。
广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调
制）。
狭义调制 － 仅指带通调制。在无线通信和其他大多 数场合，调制一词均指载波调制。
调制信号 － 指来自信源的基带信号
载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。
[ A02 cos2 ct m2 (t) cos2 ct 2A0m(t) cos2 ct 若 m(t) 0
第5章模拟调制系统1
由 m(t) 0
c os2
ct
1 2
(c os2 c t
1)
可得： pAM =
A02 + 2
m2 (t) =
2
pc +
ps
边带功率 载波功率
25
定义调制效率：边带功率与总平均功率的
比值，用符号AM表示
AM
Ps
PAM
m2 (t) A02 m2 (t)
一般情况下，AM都小于1，调制效率很低，
载波的振幅随调制信号的变化而变化 设 载波为 c(t) Acos(ct 0 )
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）。
调制信号(基带信号)为 m( t )
则 已调信号为: sm (t) Am(t) cos(ct 0 )
频谱 sm (t) Am(t) cosct
M( )
AM 频谱示意图：
0
H
c
0
c
SAM () 下边带
上边带
c H
c
c H
0
c H
c
c H
2 H
从频谱结构上看，SAM ( t ) 的频谱是m( t )的频 谱在频域内的线性搬移,称之为线性调制。
－ H 0 H
(t)
M( )
22
SAM( )
1
A0
A0
1
O
2
－ H 0 H t
33
功率与效率
功率 PDSB sD2 SB(t) m2 (t) cos2 (ct)
1 2
m2 (t)
1 2
m2 (t) cos(2ct)
1 m2 (t) 2
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)] +
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模拟调制
– 线性调制：AM、DSB、SSB、VSB – 非线性调制：PM、FM调制
数字调制：ASK、FSK、PSK
第二章 模拟线性调制
调制的作用
– 信号与信道匹配 – 频分多路复用 – 电波辐射 – 频率分配 – 可减小干扰
第二章 模拟线性调制
模拟调制
以模拟信号为调制信号，对连续的正 （余）弦波进行调制。
下边带
上边带
调幅信号的平均功率为：
PAMsA 2M(t)
功
A0 f(t)2cos2ct
率 特
A02cos2ctf 2(t)cos2ct2A0f(t)cos2ct
性 分
因为 f (t ) 0
c os2ct
11
2
c
os2ct
析
cos2ct 0
PAM A 20 2 f22(t)PcPf
•常规调幅信号的功率由载波功率Pc和边带功率Pf组成； •边带功率与调制信号有关，是有用功率：
若 AM1 ，调制效率最大值为1/3。
常规调幅调制效率低，载波分量不携带信息 却占用大部分功率！
改进方案----抑制载波双边带调制
例题与习题
例2-1：已知一个AM广播电台输出功率是50kW，采用单频余弦信 号进行调制，调幅指数为0.707。
（1）试计算调制效率和载波功率；
（2）如果天线用50Ω的电阻负载表示，求载波信号的峰值幅度。
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。 – 解调（检波） ：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。
信号、传输方式、调制方式的分类
电信号
– 基带信号 （携带有用信息的信号，未调制） – 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）传输
其中A(t)为已调信号的瞬时幅度
(t)为已调信号的瞬时相位偏移
模拟调制的分类
– 已调信号： s(t)=A(t) cos(ct+ (t))
其中A(t)为已调信号的瞬时幅度 (t)为已调信号的瞬时相位偏移
– 幅度调制（线性调制）：A(t)随 f(t)成比例 变化
– 角度调制（非线性调制）：(t)或d (t) /dt
解（1） 由以上的公式有 AM 2 2 A2 A MM 2 0.0 7.70207 27 1 5
则调制效率
AM
Pf Pc Pf
Pf PAM
1
载波功率为 P c P A M P f P A( M 1 A) M 5 ( 0 1 5 ) 4(k 0 ) W
（2）载波功率Pc与载波峰值A的关系为
Pc
A2 2R
数字调制
以数字信号为调制信号，对连续的正 （余）弦波进行调制。
模拟通信系统模型
模拟调制
– 以模拟信号为调制信号，对连续的正（余） 弦波进行调制。 – 调制信号：模拟信号 f(t)
– 载波信号： c(t)=A cos(ct+ 0)
其中A（振幅）、 c（角频率）、 0 （初始
相位）为常数
– 已调信号： s(t)=A(t) cos(ct+ (t))
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
– <1为正常调幅
– =1为满调幅
– >1为过调幅
例题与习题
已知调幅波
SAM(t)=(15+3cos2Ft+2cos6 Ft)cos2fct，
则已调信号的频谱为：
S A () M A 0 c ( c ) 1 2 F ( c ) F ( c )
已调信号的频谱图：
1. 形状相同，位置搬移；
2. AM信号含载波分量；
3. AM 信号是双边带信号， 带宽 BAM=2W=2fH 4. 下边带是上边带的镜像
载频分量
载频分量
上边带
求该调幅波的调制度，F是常数
解：由SAM(t)的表示式，可知
f(t)=15+3cos2Ft+2cos6 Ft
当t=0时，瞬时振幅出现最大值，f(t)max=15+3+2=20
t=1/2F时，
出现最小值，f(t)min=15 –3-2=10
则 AM=(f(t)max - f(t)min)/(f(t)max+ f(t)min)
sAM(t)=[A0+f(t)] cos(ct+ c )
其中 c为载波信号的角频率 c为载波信号的起始相位
一、常规调幅
一、常规调幅
调制波包络无失真条件
– 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
=(20-10)/(20+10)=1/3=33.3%
令载波初相为0时，已调信号为：
sA M (t) A 0f(t)co s ct
频 域
(t)F()
载波幅度，已调 信号的组成部分
A0cosct A0(c)(c)
析
f(t)cosct 12F(c)F(c)
通信原理--模拟调制系统
第二章 模拟线性调制
第二章 模拟线性调制
调制的概念
– 就是按照调制信号（基带信号）的变化规律 去改变高频载波某些参数的过程。实质上是 将调制信号的频谱从某个频率位置搬移到另 一频率位置上。
调制的概念
– 调制 ：把信号转换成适合在信道中传输形式的过 程。
– 调制信号 ：指来自信源的基带信号。 – 载波 ：未受调制的周期性振荡信号，它可以是正
•载波功率？？
调制效率：边带功率与总功率之比，即：
AMPPAf MPcPf Pf
1 f 2(t) 2
12A02
1 2
f
2(t)
A02
f 2(t) f 2(t)
当 f(t)A m co m s t (m )时，有：f 2(t) Am2 / 2
此时： AM A0 21 2A 1 2m 2Am 2 2A0 2A m 2 Am 2 22 A2 A MM
随f(t)成比例变化，分别称相位调制和频率 调制
第二章 模拟线性调制
本章讨论内容 – 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）
设调制信号为f(t)，其平均值f(t)=0。f(t)叠加直 流A0后对载波的幅度进行调制，就形成常规调 幅信号。 – 时间波形表达式为：
– 线性调制：AM、DSB、SSB、VSB – 非线性调制：PM、FM调制
数字调制：ASK、FSK、PSK
第二章 模拟线性调制
调制的作用
– 信号与信道匹配 – 频分多路复用 – 电波辐射 – 频率分配 – 可减小干扰
第二章 模拟线性调制
模拟调制
以模拟信号为调制信号，对连续的正 （余）弦波进行调制。
下边带
上边带
调幅信号的平均功率为：
PAMsA 2M(t)
功
A0 f(t)2cos2ct
率 特
A02cos2ctf 2(t)cos2ct2A0f(t)cos2ct
性 分
因为 f (t ) 0
c os2ct
11
2
c
os2ct
析
cos2ct 0
PAM A 20 2 f22(t)PcPf
•常规调幅信号的功率由载波功率Pc和边带功率Pf组成； •边带功率与调制信号有关，是有用功率：
若 AM1 ，调制效率最大值为1/3。
常规调幅调制效率低，载波分量不携带信息 却占用大部分功率！
改进方案----抑制载波双边带调制
例题与习题
例2-1：已知一个AM广播电台输出功率是50kW，采用单频余弦信 号进行调制，调幅指数为0.707。
（1）试计算调制效率和载波功率；
（2）如果天线用50Ω的电阻负载表示，求载波信号的峰值幅度。
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。 – 解调（检波） ：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。
信号、传输方式、调制方式的分类
电信号
– 基带信号 （携带有用信息的信号，未调制） – 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）传输
其中A(t)为已调信号的瞬时幅度
(t)为已调信号的瞬时相位偏移
模拟调制的分类
– 已调信号： s(t)=A(t) cos(ct+ (t))
其中A(t)为已调信号的瞬时幅度 (t)为已调信号的瞬时相位偏移
– 幅度调制（线性调制）：A(t)随 f(t)成比例 变化
– 角度调制（非线性调制）：(t)或d (t) /dt
解（1） 由以上的公式有 AM 2 2 A2 A MM 2 0.0 7.70207 27 1 5
则调制效率
AM
Pf Pc Pf
Pf PAM
1
载波功率为 P c P A M P f P A( M 1 A) M 5 ( 0 1 5 ) 4(k 0 ) W
（2）载波功率Pc与载波峰值A的关系为
Pc
A2 2R
数字调制
以数字信号为调制信号，对连续的正 （余）弦波进行调制。
模拟通信系统模型
模拟调制
– 以模拟信号为调制信号，对连续的正（余） 弦波进行调制。 – 调制信号：模拟信号 f(t)
– 载波信号： c(t)=A cos(ct+ 0)
其中A（振幅）、 c（角频率）、 0 （初始
相位）为常数
– 已调信号： s(t)=A(t) cos(ct+ (t))
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
– <1为正常调幅
– =1为满调幅
– >1为过调幅
例题与习题
已知调幅波
SAM(t)=(15+3cos2Ft+2cos6 Ft)cos2fct，
则已调信号的频谱为：
S A () M A 0 c ( c ) 1 2 F ( c ) F ( c )
已调信号的频谱图：
1. 形状相同，位置搬移；
2. AM信号含载波分量；
3. AM 信号是双边带信号， 带宽 BAM=2W=2fH 4. 下边带是上边带的镜像
载频分量
载频分量
上边带
求该调幅波的调制度，F是常数
解：由SAM(t)的表示式，可知
f(t)=15+3cos2Ft+2cos6 Ft
当t=0时，瞬时振幅出现最大值，f(t)max=15+3+2=20
t=1/2F时，
出现最小值，f(t)min=15 –3-2=10
则 AM=(f(t)max - f(t)min)/(f(t)max+ f(t)min)
sAM(t)=[A0+f(t)] cos(ct+ c )
其中 c为载波信号的角频率 c为载波信号的起始相位
一、常规调幅
一、常规调幅
调制波包络无失真条件
– 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
=(20-10)/(20+10)=1/3=33.3%
令载波初相为0时，已调信号为：
sA M (t) A 0f(t)co s ct
频 域
(t)F()
载波幅度，已调 信号的组成部分
A0cosct A0(c)(c)
析
f(t)cosct 12F(c)F(c)
通信原理--模拟调制系统
第二章 模拟线性调制
第二章 模拟线性调制
调制的概念
– 就是按照调制信号（基带信号）的变化规律 去改变高频载波某些参数的过程。实质上是 将调制信号的频谱从某个频率位置搬移到另 一频率位置上。
调制的概念
– 调制 ：把信号转换成适合在信道中传输形式的过 程。
– 调制信号 ：指来自信源的基带信号。 – 载波 ：未受调制的周期性振荡信号，它可以是正
•载波功率？？
调制效率：边带功率与总功率之比，即：
AMPPAf MPcPf Pf
1 f 2(t) 2
12A02
1 2
f
2(t)
A02
f 2(t) f 2(t)
当 f(t)A m co m s t (m )时，有：f 2(t) Am2 / 2
此时： AM A0 21 2A 1 2m 2Am 2 2A0 2A m 2 Am 2 22 A2 A MM
随f(t)成比例变化，分别称相位调制和频率 调制
第二章 模拟线性调制
本章讨论内容 – 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）
设调制信号为f(t)，其平均值f(t)=0。f(t)叠加直 流A0后对载波的幅度进行调制，就形成常规调 幅信号。 – 时间波形表达式为：