第四章模拟通信

通信原理电子教案

第4章模拟调制系统学习目标：调制的目的、定义和分类；幅度调制的原理；线性调制系统的抗噪声性能；角调制的原理；模拟调制系统的性能比较；频分复用（ FDM ）的基本原理。

重点难点：各种线性调制的时域和频域表示，时域波形和频域结构，调制器和解调器原理框图，抗噪声性能，门限效应； FM 与 PM 的关系，调频指数与最大频偏的定义，卡森公式。

课外作业：4-1，4-2，4-5，4-6，4-,7，4-8，4-11，4-12，4-13 ，4-14 ， 4-17

本章共分5 讲（总第13~17 讲）

第十三讲幅度调制的原理（一）

主要内容：AM 和DSB 的调制原理，已调信号的时域波形和频谱分布；SSB的滤波法调制原理。

引言：

基带信号具有较低的频率分量，不宜通过无线信道传输。因此，在通信系统的发送端需要由一个载波来运载基带信号，也就是使载波信号的某一个（或几个）参量随基带信号改变，这一过程就称为调制。在通信系统的接收端则需要有解调过程。

调制的目的是：（1）将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输的已调信号(频带信号)；(2)实现信道的多路复用，提高信道利用率；(3)减小干扰, 提高系统抗干扰能力；(4)实现传输带宽与信噪比之间的互换。

根据调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制；根据载波的选择可分为以正弦波作为载波的连续波调制和以脉冲串作为载波的脉冲调制。

本章重点讨论用取值连续的调制信号去控制正弦载波参数的模拟调制。

§ 4.1幅度调制(线性调制)的原理

一、幅度调制器的一般模型

幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律而变化。幅度调制器的一般模型如图所示。

图4-1幅度调制器的一般模型

已调信号的时域和频域表示式：

S m(t)工[m(t)cos，c t] h(t)

1

S m( ■)[M (；：. ：；：. c) M；. c)] H (，)

2

幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上, 它的频谱完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移。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。

在该模型中，适当选择滤波器的特性H( •)，便可以得到各种幅度调制信号。

1.调幅(AM)

在图4-1中，假设h(t)二、：(t)，调制信号m(t)叠加直流A。后与载波相乘，就可形成调幅(AM)信号。

图4-2 AM调制器模型

AM信号时域和频域表示式：

S AM (t)二[A。m(t)]COS c t

=A cos ■ c t m(t)cos c t

S AM( ■)-叭[(・Z c)，(■•-,)]

1

[M (；•-, ：；•-, c) M (；•-；c)]

2

式中m(t)通常认为其平均值m(t) =0。

图4-3 AM信号的波形和频谱

由图4-3的时间波形可知，当满足条件 m(t)ma x空A。时，AM信号的包络与调制信号成正比，所以用包络检波的方法很容易恢复出原始的调制信号，否则, 将会出现过调幅现象而产生包络失真。

AM信号的频谱S AM (')由载频分量和上、下两个边带组成，上边带的频谱

结构与原调制信号的频谱结构相同, B

AM = 2 f H

2 2

=[A 0 m(t)] cos - ■ c t

2 2 2 2 2

=[A 0 cos -c t m (t) cos ■ c t 2 A)m(t) cos - ■ c t

AM 信号功率:

P AM 弓学二 p c P

S 式中P c 二A ；/2为载波功率，P s 二m 2(t)/2为边带功率。

由此可见，AM 信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。载波分量不 携带信

息，仍占据大部分功率，因此， AM 信号的功率利用率比较低。

2. 抑制载波双边带调制(DSB-SC

在AM 信号中，如果将载波抑制，即可输出抑制载波双边带信号，简称双边 带信号

(DSB 。

DSB 信号时域和频域表示式：

S DSB (U =m(t)cos 7

S DSB ( ) =1【M( c ) M^ c )]

图4-4 DSB 信号的波形和频谱

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)。另外，在 调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有180°的突变。

DSB 言号虽然节省了载波功率，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，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。

3. 单边带调制(SSB)

单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。

1)用滤波法形成单边带信号

产生SSB 信号最直观的方法是让双边带信号通过一个边带滤波器，保留所需 要的一个边带，滤除不要的边带。

用滤波法形成SSB 信号的技术难点是，由于一般调制信号都具有丰富的低频

成分，经调制后得到的DSB 言号的上、下边带之间的间隔很窄，这要求单边带滤 波器在f c 附近具有陡峭的截止特性，这就使滤波器的设计和制作很困难，为此， 在工程中往往采用多级调制滤波的方法。

第十四讲幅度调制的原理（二）

主要内容：SSB 的相移法调制原理；VSB 的调制原理；线性调制信号的

解调原理。

图4-5形成SSB B 号的滤波特性

. 1 H ___ » %

!血带 F 边莆

1 L 心画 卜边證g 带 ・■・

7V\

图4-6 SSB 信号的频谱

i Wo* K 边带糠