通信原理韩庆文第五章调制与解调(1)
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调制与解调
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FM和PM调制的有效带宽
• 调角波的有效带宽BWCR可用FM波各频谱分 量平均值的98%所占据的频谱宽度来估算 • 宽带调频：BWCR=2(Mf+1)F=2(Δfm+F) • 窄带调频： Δfm>>F，Mf>>1，BWCR≈2Δfm Δfm<<F，Mf<<1，BWCR≈2F
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本章要点
调幅技术
• 单音调制AM波形表达式用三角函数展开有 • vo(t)=Vmcosωct+0.5mAVcmcos(ωc+Ω)t+0.5mAVcmc os(ωc-Ω)t • 单音信号的调幅信号由三个频率分量组成频谱 。三个频率分别为载频分量ωct和(ωc+Ω) 、(ωcΩ)两个边频分量构成。 • 带宽BWAM=2Fmax=(2Ωmax)/2π
调制的基本概念
• 调制的概念：按调制（基带）信号的变化 规律去改变载波某些参量的过程。 • 调制的必要性：可实现有效地发射，可实 现有选择地接收。最终目的就是在信道中 ，以尽可能好的质量，同时又占用最少的 带宽来传输信号。 • 调制的种类：幅度调制（AM）、频率调制 （FM）、相位调制（PM）。
调制的基本概念
• 式中PSB=(Ma2Po)/2，即上下边频产生（信息 ）功率
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DSB与SSB
vo(t)=Vcm (1+mAcosΩt) cosωct =Vcmcosωct+0.5mAVcmcos(ωc+Ω)t+0.5mAVcmcos(ωc-Ω)t • 唯有上下边频分量反映调制信号的频谱结构，而载频分量其 本身并不反映调制信号的变化，即不携带信息。 • 仅传送两个边带频率的调制称为抑制载频的双边带调制，即 DSB，其表达式为： vo(t) =0.5mAVcmcos(ωc+Ω)t+0.5mAVcmcos(ωc-Ω)t • 从传送信息的观点来讲，还可以进一步将其中的一个边带抑 制掉，以节省传输功率，还可以减小一半的信号占据带宽。 这种仅传输一个边带的调制称为单边带调制，即SSB。
通信原理第四版第5章8
解：AM信号 sAM (t) 2[ A0 cos(2000t)]cos104t 2A0 cos104t cos(1.2104t) cos(0.8104t)
DSB信号 sDSB (t) 2cos(2000t) cos104t cos(1.2104t) cos(0.8104t)
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第5章 模拟调制系统
（b）因为mf=KfAm/ωm，所以，调制信号幅度加倍意 味着mf加倍，即mf=2，则：
BFM= 2(mf+1) fm=2(2+1)×10=60kHz （c）调制信号频率加倍，即fm=20kHz，所以
BFM=2(Δf + fm)=2(10+20)=60kHz 但因频偏不变，这时mf = Δf / fm = 0.5
HV(f)
8.5 9.5 10.5 11.5 f (kHz)
-11 -10 -9
SVSB(f)
9 10 11
f (kHz)
-10.5 –9.5 -8.5
8.5 9.5 10.5
f (kHz)
SVSB (t)
1 2
Am [cos(8.5 103
2
t)
3 4
cos(9.5 103
2
t)
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第5章 模拟调制系统
➢频分复用 定义：按频率来划分信道的复用方式 FDM的特征：各路信号在频域上是分开的，而在 时间上是重叠的。 FDM技术主要用于模拟信号，普遍应用在多路载 波电话系统中。
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第5章 模拟调制系统
1.根据下图所示的调制信号，试画 出DSB及AM信号的波形图，并比 较它们分别通过包络检波器后的波 形差别。
现代通信原理051精品文档
平顶抽样
1、平顶抽样脉冲顶部不随信号幅度变化。 2、平顶抽样采用抽样保持电路实现。 3、平顶抽样的过程可以等效成以下两步：
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信号与冲激相乘，输出为 通过冲激响应为h(t)（矩形）的网络，输出为：
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抽样信号的频谱为
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孔径失真—加权项Sa(ω τ /2)与频率有关，使 Xsf(ω )频谱出现畸变，接收端使用频率响应为
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用核函数表示重建信号
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三.带通抽样定理
实际信号许多是带通信号,其中心频率很高， 用低通抽样定理来选择抽样,得到的抽样频率太高, 传输所需的频带太宽,没有必要,应选择带通抽样。
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带通抽样定理：设带通信号的上截止频率为fH， 下截止频率为fL，则带宽B=fH-fL，此时fs应满足：
假设信号动态范围为50dB，满足要25dB的量化信 噪比，25=4.77-50+6.02n，n=11.67
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若采用均匀量化.
话音的每个样值需要12位二进值编码 按采样频率为8K算 数据率为96K（12*8k）。 传输带宽要48K（96k/2）.
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若要使频谱分量无混叠，则必须使 Nfs=2(NB+MB) 所以 fs=2B (1+M/N)
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§5.3 实际抽样
理想抽样：xs(t)=x(t)δ T(t) 实际抽样：用有限持续时间的脉冲（脉宽为τ ）。 平顶抽样：τ 时间内脉冲幅度不变。 自然抽样：τ 内脉冲幅度随信号幅度而变化。
调制电路与解调电路详解
调制电路与解调电路详解一、调幅电路调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线性元件上(例如晶体二极管或三极管)经非线性变换成新的频率分量,再利用谐振回路选出所需的频率成分。
调幅电路分为二极管调幅电路和晶体管基极调幅、发射极调幅及集电极调幅电路等。
通常,多采用三极管调幅电路,被调放大器如果使用小功率小信号调谐放大器,称为低电平调幅;反之,如果使用大功率大信号调谐放大器,称为高电平调幅。
在实际中,多采用高电平调幅,对它的要求是:(1)要求调制特性(调制电压与输出幅度的关系特性)的线性良好;(2)集电极效率高;(3)要求低放级电路简单。
1、基极调幅电路图1是晶体管基极调幅电路,载波信号经过高频变压器T1加到BG的基极上,低频调制信号通过一个电感线圈L与高频载波串联,C2为高频旁路电容器,C1为低频旁路电容器,R1与R2为偏置的分压器,由于晶体管的ic=f(ube)关系曲线的非线性作用,集电极电流ic含有各种谐波分量,通过集电极调谐回路把其中调幅波选取出来,基极调幅电路的优点是要求低频调制信号功率小,因而低频放大器比较简单。
其缺点是工作于欠压状态,集电极效率较低,不能充分利用直流电源的能量。
2、发射极调幅电路图2是发射极调幅电路,其原理与基极调幅类似,因为加到基极和发射极之间的电压为1伏左右,而集电极电源电压有十几伏至几十伏,调制电压对集电极电路的影响可忽略不计,因此射极调幅与基极调幅的工作原理和特性相似。
3、集电极调幅电路图3是集电极调幅电路,低频调制信号从集电极引入,由于它工作于过压状态下,故效率较高但调制特性的非线性失真较严重,为了改善调制特性,可在电路中引入非线性补尝措施,使输入端激励电压随集电极电源电压而变化,例如当集电极电源电压降低时,激励电压幅度随之减小,不会进入强压状态;反之,当集电极电源电压提高时,它又随之增加,不会进入欠压区,因此,调幅器始终工作在弱过压或临界状态,既可以改善调制特性,又可以有较高的效率,实现这一措施的电路称为双重集电极调幅电路。
通信原理-调制解调课件
在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地 变化
在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内 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
25
调幅（AM）
时域表示式 式中：m(t) － 调制信号； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。
AM信号的频谱为
调制器模型
波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不 能直接反映调制信号的变化，所以仍需采用相干解调。
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。
26
波形图
由波形可以看出，当满足条件： |m(t)| ≤ A0
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原 始调制信号。 否则，出现“过调幅”现象。这时用 包络检波将发生失真。但是，可以 采用其他的解调方法，如同步检波。
27
频谱图
由频谱可以看出，AM信号的频谱由
载频分量
17
Q值的定义二： Q = f0/B
其中：f0为谐振频率（中心频率），B为3dB带宽。 例：若RLC电路的传输特性为：
谐振点出现在虚部为0时，3dB点出现在虚部为±R时。 当R << 2πf0L时，有
18
2、滤波器的传输特性 Ⅰ、巴特沃思滤波器
最优准则：最大平顶化（通带最平坦）。 传输特性：
19
上边带
下边带
三部分组成。
上边带的频谱结构与原调制 信号的频谱结构相同，下边 带是上边带的镜像。
载频分量
载频分量
上边带
在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内 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
25
调幅（AM）
时域表示式 式中：m(t) － 调制信号； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。
AM信号的频谱为
调制器模型
波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不 能直接反映调制信号的变化，所以仍需采用相干解调。
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。
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波形图
由波形可以看出，当满足条件： |m(t)| ≤ A0
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原 始调制信号。 否则，出现“过调幅”现象。这时用 包络检波将发生失真。但是，可以 采用其他的解调方法，如同步检波。
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频谱图
由频谱可以看出，AM信号的频谱由
载频分量
17
Q值的定义二： Q = f0/B
其中：f0为谐振频率（中心频率），B为3dB带宽。 例：若RLC电路的传输特性为：
谐振点出现在虚部为0时，3dB点出现在虚部为±R时。 当R << 2πf0L时，有
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2、滤波器的传输特性 Ⅰ、巴特沃思滤波器
最优准则：最大平顶化（通带最平坦）。 传输特性：
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上边带
下边带
三部分组成。
上边带的频谱结构与原调制 信号的频谱结构相同，下边 带是上边带的镜像。
载频分量
载频分量
上边带
黑大《通信原理》第五章
h(t) H ()
适当选择滤波器的特性H(ω )， 可以得到各种线性调制信号。
2) 线性调制(相移法)一般模型
sm (t ) sI (t ) cos ct sQ (t ) sin ct sI (t ) hI (t ) m(t ) hI (t ) h(t ) cos ct sQ (t ) hQ (t ) m(t ) hQ (t ) h(t ) s in ct
分析模型
5．2．2 DSB调制பைடு நூலகம்统的性能[解调器为同步解调器]
解调器输入信号 sm (t) m(t ) cosct
解调器输入噪声 ni (t) nc (t) cosct ns (t) sin ct
输入信号平均功率 Si
s2 (t) m
m(t) cosct2 0.5m2 (t)
ni2 (t) nc2 (t) ns2 (t) Ni n0 B
带宽B应等于已调信号的频带宽度， 即保证已调信号无失真地进入解调器， 同时又最大限度地抑制噪声。
2)输入信噪比
Si sm2 (t) Ni ni2 (t)
3)输出信噪比 So mo2 (t) No no2 (t)
4）调制制度增益 G So / No Si / Ni
相干解调器适用于所有线性调制信号的解调
2．包络检波
AM信号在满足
m(t) max
A0
AM波的包络与调制信号m(t)的形状完全一样， 采用简单的包络检波法来恢复信号。
sAM (t ) [ A0 m(t )] cosct
在大信号检波时（一般大于0.5V），二极管处于受控的开关状态。
选择RC满足
1．滤波法及SSB信号的频域表示
适当选择滤波器的特性H(ω )， 可以得到各种线性调制信号。
2) 线性调制(相移法)一般模型
sm (t ) sI (t ) cos ct sQ (t ) sin ct sI (t ) hI (t ) m(t ) hI (t ) h(t ) cos ct sQ (t ) hQ (t ) m(t ) hQ (t ) h(t ) s in ct
分析模型
5．2．2 DSB调制பைடு நூலகம்统的性能[解调器为同步解调器]
解调器输入信号 sm (t) m(t ) cosct
解调器输入噪声 ni (t) nc (t) cosct ns (t) sin ct
输入信号平均功率 Si
s2 (t) m
m(t) cosct2 0.5m2 (t)
ni2 (t) nc2 (t) ns2 (t) Ni n0 B
带宽B应等于已调信号的频带宽度， 即保证已调信号无失真地进入解调器， 同时又最大限度地抑制噪声。
2)输入信噪比
Si sm2 (t) Ni ni2 (t)
3)输出信噪比 So mo2 (t) No no2 (t)
4）调制制度增益 G So / No Si / Ni
相干解调器适用于所有线性调制信号的解调
2．包络检波
AM信号在满足
m(t) max
A0
AM波的包络与调制信号m(t)的形状完全一样， 采用简单的包络检波法来恢复信号。
sAM (t ) [ A0 m(t )] cosct
在大信号检波时（一般大于0.5V），二极管处于受控的开关状态。
选择RC满足
1．滤波法及SSB信号的频域表示
通信原理课件第五章
现时，电压不发生变化。 现时，电压不发生变化。
0 1
0
11 00源自01215.3 基带数字信号的波形 基带数字信号的波形 传号差分码： 出现时， 传号差分码：当“1”出现时，电压即发生跳变；当“0”出 出现时 电压即发生跳变； 出
现时，电压不发生变化。 现时，电压不发生变化。
1 0
1
0
0 1
1
1
0
22
0 1 0 1 1 0 0 0 1
12
5.3 基带数字信号的波形 优点： 优点：简单 缺点： 缺点： ① 有直流分量； 有直流分量； 信号不出现跳变，不能提取位定时信息; ② 信号不出现跳变，不能提取位定时信息; 每个“ 和 相互独立， ③ 每个“1”和“0”相互独立，无检错能力； 相互独立 无检错能力； 单极性码传输时需要信道一端接地, ④ 单极性码传输时需要信道一端接地,只适 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 如机箱内, 如机箱内,不适用于两根芯线均不接地的 电缆传输； 电缆传输； 接收单极性码，判决电平为V/2 V/2， ⑤ 接收单极性码，判决电平为V/2，信道衰 减时，无最佳判决门限。 减时，无最佳判决门限。
17
5.3 基带数字信号的波形
归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 相邻脉冲间必有零电位区域存在 因此， 因此，在接收端根据接收波形归于零电平便知 比特信息已收毕， 1比特信息已收毕，以准备下一比特信息的接 收。可以认为正负脉冲的前沿起了启动信号的 作用，后沿起了终止信号的作用。因此， 作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以 经常保持正确的比特同步。 经常保持正确的比特同步。即收发之间无须特 别的定时，且各符号独立的构成起止方式， 别的定时，且各符号独立的构成起止方式，属 于自同步方式。 于自同步方式。
0 1
0
11 00源自01215.3 基带数字信号的波形 基带数字信号的波形 传号差分码： 出现时， 传号差分码：当“1”出现时，电压即发生跳变；当“0”出 出现时 电压即发生跳变； 出
现时，电压不发生变化。 现时，电压不发生变化。
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5.3 基带数字信号的波形 优点： 优点：简单 缺点： 缺点： ① 有直流分量； 有直流分量； 信号不出现跳变，不能提取位定时信息; ② 信号不出现跳变，不能提取位定时信息; 每个“ 和 相互独立， ③ 每个“1”和“0”相互独立，无检错能力； 相互独立 无检错能力； 单极性码传输时需要信道一端接地, ④ 单极性码传输时需要信道一端接地,只适 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 如机箱内, 如机箱内,不适用于两根芯线均不接地的 电缆传输； 电缆传输； 接收单极性码，判决电平为V/2 V/2， ⑤ 接收单极性码，判决电平为V/2，信道衰 减时，无最佳判决门限。 减时，无最佳判决门限。
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5.3 基带数字信号的波形
归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 相邻脉冲间必有零电位区域存在 因此， 因此，在接收端根据接收波形归于零电平便知 比特信息已收毕， 1比特信息已收毕，以准备下一比特信息的接 收。可以认为正负脉冲的前沿起了启动信号的 作用，后沿起了终止信号的作用。因此， 作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以 经常保持正确的比特同步。 经常保持正确的比特同步。即收发之间无须特 别的定时，且各符号独立的构成起止方式， 别的定时，且各符号独立的构成起止方式，属 于自同步方式。 于自同步方式。
通信原理知识调制与解调ppt(84张)
Ω)t
调制信号
Ω
载波
调幅波
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
下边频
ω0
上边频
ω0-Ω ω0+Ω
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
(2) 限带信号的调幅波
v AM (t) V0 1
n
mn
c
osΩnt
c os0t
V0 cos0t
n
1 2
mn
c os (0
Ωn )t
1 2
mn
从调幅波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地
反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用， 不反映调制信号的变化规律。
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
End
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
三种振幅调制信号
电压 表达式
普通调幅波
V0 (1 ma cos Ωt ) cos0t
(2) 调幅度ma反映了调幅的强弱度
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
v V cos Ωt v0 V0 cos0t
ma 0 0 ma 1
maa 1
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
图 9.2.2 由非正弦波调制所得到的调幅波
m上
Vmax V0 V0
m下
V0
Vm in V0
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
通信原理知识调制与解调(PPT84页)
2. 普通调幅波的频谱
（1）由单一频率信号调 幅
v AM (t) V0 (1 ma cosΩt) cos0t
通信原理(第六版)课后思考题及习题答案.
第一章绪论1.1以无线广播和电视为例，说明图1-1模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。
收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波1.2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。
他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的1.3何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点：1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5.设备便于集成化、微机化。
数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。
设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。
采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。
另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。
一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。
1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4所示。
其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。
通信原理第5章(樊昌信第七版)剖析
DSB调制器
sDSB t m t cos ct
条件： m t 0
m t
cos ct
sDSB t
1 SDSB M c M c 2
m
m(t ) max A0
m<1 正常调幅 m>1 过调幅
m=1 临界状态，满调幅（100 ）
A m(t )
A
0
A m(t )
A m(t )
A
A
t
0
t
0
t
sAM (t )
sAM (t )
sAM (t )
0
t
t
t
m 1
m 1
m 1
高调幅度的重要性！
AM
Ps m 2 (t ) PAM A02 m 2 (t )
AM
m(t ) max A0 m 2 (t ) „ A0 2 故AM „ 50% AM功率利用率低！
载波 ---不含有用信息 ，却“浪费”大部分的发射功率。 当然，
AM正是利用这种“浪费”去换取解调的“便宜”，即包检。
边带 ---包含有用信息m(t)， 满调幅时，边带功率最大。
定义调幅系数 m（用百分比表示时，又称调幅度） ——反映基带信号改变载波幅度的程度：
12
AM信号的缺点
sAM t A0 cos c t m t cos ct
AM信号功率：
PAM
A02 m 2 (t ) Pc Ps 2 2 载波功率 边带功率
Ps m 2 (t ) PAM A02 m 2 (t )
调制效率(功率利用率)：
第5章调制与解调共51讲160页课件
18
残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种 调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决 了单边带滤波器不易实现的难题。
在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外 一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号， 用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想 滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上 的困难。
接将载频与调 制信号相乘
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
15
[优点] 发送功率利用率提高
uDSB Auuc AUm cos t Ucm cosct
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
[不足]
1) 存在180deg相位突变点; 2) 包络变化不反映调制信号 的变化；
41
失真原理 放电时常数过大，导致放电过慢形成。 解决办法
降低放电时常数， 使放电速率快于 包络下降速率 不失真条件
RC 1 ma2 ma
42
1）大信号包络检波 实用电路
Ri：为后级电路输入电阻，
此处作为检波负载。
CC：隔离Uo中的直流分量，
只让交流成份送至后级处理，
CC的容抗要求远小于Ri阻抗
u (t) Um cos t Um cos 2Ft 2F
又令载波信号
uC (t) Ucm cosct Ucm cos 2fc t c 2fc 调幅波振幅(包络) （与调制信号成比例）
U AM (t) Ucm kaUm cost
Ucm(1
ka
U m Ucm
c ost )
6
普通调幅波的表达式、功率与效率计算 三种调幅波的波形图、频谱图
残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种 调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决 了单边带滤波器不易实现的难题。
在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外 一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号， 用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想 滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上 的困难。
接将载频与调 制信号相乘
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
15
[优点] 发送功率利用率提高
uDSB Auuc AUm cos t Ucm cosct
1 2
AUmUcm cos(c
)t
cos(c
)t
[不足]
1) 存在180deg相位突变点; 2) 包络变化不反映调制信号 的变化；
41
失真原理 放电时常数过大，导致放电过慢形成。 解决办法
降低放电时常数， 使放电速率快于 包络下降速率 不失真条件
RC 1 ma2 ma
42
1）大信号包络检波 实用电路
Ri：为后级电路输入电阻，
此处作为检波负载。
CC：隔离Uo中的直流分量，
只让交流成份送至后级处理，
CC的容抗要求远小于Ri阻抗
u (t) Um cos t Um cos 2Ft 2F
又令载波信号
uC (t) Ucm cosct Ucm cos 2fc t c 2fc 调幅波振幅(包络) （与调制信号成比例）
U AM (t) Ucm kaUm cost
Ucm(1
ka
U m Ucm
c ost )
6
普通调幅波的表达式、功率与效率计算 三种调幅波的波形图、频谱图
通信原理第5章
m （t ） M （ ω ）
( ω ) = − jM ( ω ) • sgn( ω )
Hh（ ω ）= -jsgn（ ω ）
？
希尔伯特 变换器
m （ t） M （ ω ）
可见---希氏变换器具对 信号移相900的功能！
︱Hh（ ω ）︳= 1
π/2 ω＜0 φh（ ω ）= -π/2 ω＞0
SSB信号产生 产生 • 滤波法---相乘器 +边带滤波器 • 多次滤波法 • 相移法
G的大小衡量系统抗噪声性能(G=r0/ri)!
一、幅度调制原理
1. 一般模型及表达式
（1）时域分析 ∵ 幅度调制 ---用m（t）改变S（t）振幅，使之随m（t）振幅变 ∴ 设载波： s（t）= Acos（ωct+φ0）（可令A=1 φ0 =0）
则已调波 Sm（t）= m（t）· s（t）= m（t）cosωct
×
C(t)
LPF
m(t)
（1）解调器的输入
2
Si S m ( t ) [ m ( t ) cos ω c t ] 2 = = Ni n0 B n0 B
2
Q cos 2ω c t = 0
1 2 1 + cos 2ω c t [ m ( t ) cos ω c t ] = [ ]m 2 ( t ) = 2 m (t ) 2
Si 1 m 2 (t ) = Ni 2 n0B
接下页
（2）解调器输出
(据同步解调原理)：
m ( t ) cos ω c t • cos ω c t
1 1 1 = (1 + cos 2ω c t ) m ( t ) = m ( t ) + cos 2ω c t • m ( t ) 2 2 2 1 其中 cos 2 ω c t • m ( t ) 被滤掉 1 2 2 2 S o = m o (t ) = m (t ) 1 4 ∴ 输出信号 m ( t ) = m (t )
( ω ) = − jM ( ω ) • sgn( ω )
Hh（ ω ）= -jsgn（ ω ）
？
希尔伯特 变换器
m （ t） M （ ω ）
可见---希氏变换器具对 信号移相900的功能！
︱Hh（ ω ）︳= 1
π/2 ω＜0 φh（ ω ）= -π/2 ω＞0
SSB信号产生 产生 • 滤波法---相乘器 +边带滤波器 • 多次滤波法 • 相移法
G的大小衡量系统抗噪声性能(G=r0/ri)!
一、幅度调制原理
1. 一般模型及表达式
（1）时域分析 ∵ 幅度调制 ---用m（t）改变S（t）振幅，使之随m（t）振幅变 ∴ 设载波： s（t）= Acos（ωct+φ0）（可令A=1 φ0 =0）
则已调波 Sm（t）= m（t）· s（t）= m（t）cosωct
×
C(t)
LPF
m(t)
（1）解调器的输入
2
Si S m ( t ) [ m ( t ) cos ω c t ] 2 = = Ni n0 B n0 B
2
Q cos 2ω c t = 0
1 2 1 + cos 2ω c t [ m ( t ) cos ω c t ] = [ ]m 2 ( t ) = 2 m (t ) 2
Si 1 m 2 (t ) = Ni 2 n0B
接下页
（2）解调器输出
(据同步解调原理)：
m ( t ) cos ω c t • cos ω c t
1 1 1 = (1 + cos 2ω c t ) m ( t ) = m ( t ) + cos 2ω c t • m ( t ) 2 2 2 1 其中 cos 2 ω c t • m ( t ) 被滤掉 1 2 2 2 S o = m o (t ) = m (t ) 1 4 ∴ 输出信号 m ( t ) = m (t )
通信原理第5章(樊昌信第七版)
s p t sVSB t 2 cos ct
sVSB t
sp t
LPF
sd t
S p S VSB c S VSB c
S VSB
c(t ) 2 cos c t
1 M c M c H 2
SSB信号的特点
优点之一是频带利用率高。传输带宽为AM/DSB的一半：
BSSB BAM / 2 f H
因此，在频谱拥挤的通信场合获得了广泛应用，尤其在 短波通信和多路载波电话中占有重要的地位。
优点之二是低功耗特性，因为不需传送载波和另一个边 带而节省了功率。这一点对于移动通信系统尤为重要。
m
m(t ) max A0
m<1 正常调幅 m>1 过调幅
m=1 临界状态，满调幅（100）
A m(t )
A
0
A m(t )
A m(t )
A
A
t
0
t
0
t
sAM (t )
sAM (t )
sAM (t )
0
t
t
t
m 1
m 1
m 1
高调幅度的重要性！
AM
Ps m 2 (t ) PAM A02 m 2 (t )
幅度调制 频率调制 相位调制
m(t )
调制器
sm (t )
按载波信号 c(t)的类型分
连续波调制 脉冲调制
c(t )
7
本章研究的模拟调制方式：
——是以正弦信号 c(t ) A cos(c t ) 作为载波的
通信原理-第5章
解调器输入信号：SDSB (t ) m(t ) cos wct
2 相干载波相乘后：m(t ) cos wct
低通后：
mo (t )
ni 2 (t ) nc 2 (t ) ns 2 (t ) Ni 1 2 2 解调器输出信号功率： So mo (t ) m (t ) 设白噪声的单边功率为 no 4 So m2 (t ) 解调器输入噪声功率： Ni n0 B 解调器输出信噪比： No no B 1 1 1 输出噪声功率为：N 0 n0 2 (t ) nc 2 (t ) N i n0 B 4 4 4
通信原理课件 孙 怡
c
1
0
大连理工大学 信息与通信工程学院
五、幅度调制系统性能（信噪比计算）sm t
以DSB为例
n t
带通 滤波器
sm t
ni t
解调器
mo t
no t
ni (t )与相干载波相乘后：
(nc (t ) cos wct ns (t ) sin wct ) cos wct 1 1 1 nc (t ) nc (t ) cos 2wct ns (t ) sin 2 wct 2 2 2 1 低通滤波后： n0 (t ) nc (t ) 2 进入接收机的平稳窄带高斯噪声为：
t
调制方法：
0 mt w t S AM (t ) [ Ao m(tA )]cos c
M
A 0 mt
S AM ( w) Ao [ ( w wc ) ( w - wc )]
M
H
t
H
t
载波
1 载波 [ M ( w wc ) M ( w - wc )] t H H 2 相干解调： sAM t m (t )]cos2 wct SAM (t ) cos wct S [ AM Ao
通信电子线路ch5 调制与解调1
调幅最容易实现，PCM要复杂多了。 （3）已调波信号所占的频带宽度
窄带调制、宽带调制
X
8
第 页
（4）电子器件的效率和输出功率 （5）保真度
对相同的保真度，实施调制的简便程度、发 射机的大小和重量有所不同。
X
9
第
5.1 幅度调制(AM)
页
▪ 幅度调制（Amplitude Modulation）是指载波的幅 度随调制信号的变化规律而变化，而其角频率和初相位 均为常数。
▪ 载波 功1 2 率m 为：ccU o c s )P( tc 1 2 2Um Rc2LccU o c s )( t
▪ 边带所占有的功率为：
P(m4cU )2 m 22Pc
▪
调幅波所具有的总功率为：
m2 P P cP (12)P c
载波功率和边带功率一起发送，效率低。
X
17
（4）讨论标准调幅波的性质
1
第
笫5章 调制与解调
页
5.1 振幅调制与解调 5.2 角度调制与解调
X
2
5.1 振幅信号的分析
第
页
5.1.1 概述 什么是调制？ 就是在传送信号的一方（发送端）将所要传送的 信号（它的频率一般是比较低的）“附加”在高 频振荡上，在由天线发射出去。这个高频振荡波 就是“运载工具”，也叫载波。那么调制即利用 信号来控制载波的某一参数，使这个参数随信号 变化。
电流 iL.i2则L 2有:i3i4 2gD u K tT 2 C
频带宽:调 度制信号最高频倍率 ，即 的两
B2Fm
X
（2）标准调幅波信号的波形与频谱
▪ 单频余弦波调幅
0
c 0 c
c 0 c
c c
窄带调制、宽带调制
X
8
第 页
（4）电子器件的效率和输出功率 （5）保真度
对相同的保真度，实施调制的简便程度、发 射机的大小和重量有所不同。
X
9
第
5.1 幅度调制(AM)
页
▪ 幅度调制（Amplitude Modulation）是指载波的幅 度随调制信号的变化规律而变化，而其角频率和初相位 均为常数。
▪ 载波 功1 2 率m 为：ccU o c s )P( tc 1 2 2Um Rc2LccU o c s )( t
▪ 边带所占有的功率为：
P(m4cU )2 m 22Pc
▪
调幅波所具有的总功率为：
m2 P P cP (12)P c
载波功率和边带功率一起发送，效率低。
X
17
（4）讨论标准调幅波的性质
1
第
笫5章 调制与解调
页
5.1 振幅调制与解调 5.2 角度调制与解调
X
2
5.1 振幅信号的分析
第
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5.1.1 概述 什么是调制？ 就是在传送信号的一方（发送端）将所要传送的 信号（它的频率一般是比较低的）“附加”在高 频振荡上，在由天线发射出去。这个高频振荡波 就是“运载工具”，也叫载波。那么调制即利用 信号来控制载波的某一参数，使这个参数随信号 变化。
电流 iL.i2则L 2有:i3i4 2gD u K tT 2 C
频带宽:调 度制信号最高频倍率 ，即 的两
B2Fm
X
（2）标准调幅波信号的波形与频谱
▪ 单频余弦波调幅
0
c 0 c
c 0 c
c c
通信原理韩庆文第五章调制与解调(3)
重庆大学通信工程学院
2
3
4
频带宽度
数字通信原理
若传输的码元时间宽度为Ts
从频带利用率上看，2FSK系统的频带利用 率最低
重庆大学通信工程学院
5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
误码率性能 对信道的适应能力 设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
2
3
4
误码率性能
数字通信原理
二进制数字调制系统的误码率公式一览表
n(t)是平稳的实过程，则有
Pn ( f ) =
单边带形式
1 1 P f f + P f f = PnQ ( f - f0 ) + PnQ ( - f - f0 ) { nI ( 0) nI ( 0 )} 2 2
{
}
Pn ( f ) S = PnI ( f - f0 ) = PnQ ( f - f0 )
数字通信原理
1
频带宽度
误码率性能 对信道的适应能力 设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
2
3
4
对信道的适应能力
数字通信原理
在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性 的变化是否敏感
在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值 的大小来作出判决，对信道的变化不敏感。 在2PSK系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判 决门限为零，判决门限不随信道特性的变化而变化。
v ( t ) = u ( t ) * hB ( t )
载波键控信号通过 带通系统输出，等 效于等效基带信号 经过等效低通系统 输出
键控信号的正交相干解调
相干解调后 同相基带信号 同相载波 相位误差
2
3
4
频带宽度
数字通信原理
若传输的码元时间宽度为Ts
从频带利用率上看，2FSK系统的频带利用 率最低
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5.5 二进制数字调制系统的性能比较
数字通信原理
1
频带宽度
误码率性能 对信道的适应能力 设备复杂程度
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2
3
4
误码率性能
数字通信原理
二进制数字调制系统的误码率公式一览表
n(t)是平稳的实过程，则有
Pn ( f ) =
单边带形式
1 1 P f f + P f f = PnQ ( f - f0 ) + PnQ ( - f - f0 ) { nI ( 0) nI ( 0 )} 2 2
{
}
Pn ( f ) S = PnI ( f - f0 ) = PnQ ( f - f0 )
数字通信原理
1
频带宽度
误码率性能 对信道的适应能力 设备复杂程度
重庆大学通信工程学院
2
3
4
对信道的适应能力
数字通信原理
在选择数字调制方式时，还应考虑系统对信道特性 的变化是否敏感
在2FSK系统中，判决器是根据上下两个支路解调输出样值 的大小来作出判决，对信道的变化不敏感。 在2PSK系统中，当发送符号概率相等时，判决器的最佳判 决门限为零，判决门限不随信道特性的变化而变化。
v ( t ) = u ( t ) * hB ( t )
载波键控信号通过 带通系统输出，等 效于等效基带信号 经过等效低通系统 输出
键控信号的正交相干解调
相干解调后 同相基带信号 同相载波 相位误差
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t
2ASK信号
t
2ASK信号的时间波形随二进制基带信号通断变化， 所以又称为通断键控信号（OOK信号）
重庆大学通信工程学院
二进制移幅键控（2ASK）信号
数字通信原理
2ASK信号产生的两种调制方法：模拟相乘 与数字键控
二进制不归 零信号
s(t)
模拟相乘
e2 ASK (t)
乘法器
数字键控
cosωct
开关电路
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二进制移幅键控（2ASK）信号
数字通信原理
2ASK信号的产生
发送的二进制符号序列 s(t) ang(tnsT )
n
0 发 送 概 率 为 P
an 1
发 送 概 率 为 1P
结论：二进制
其中
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T s 是 二 进 制 基 带 信 号 时 间 间 隔 移（幅2A键SK控）信号
1 g(t)0
fs-f0
-2fs -fs 0 fs 2fs PE(f)
－fc
0
fc fc＋fs
结论：二进制移幅键控信号的功率谱密度由离散谱和连续谱两 部分组成。离散谱由载波分量确定，连续谱由基带信号波形g(t) 确定，带宽则是基带波形的两倍， B2ASK=2B。
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5.2.1 二进制移幅键控（2ASK）
P （ sf） fsP (1 P )G (f)2 fs1 P G (m s)2f(f m s) f
m
式中
G（f）g(t)
矩形波频谱：对于所有的m≠0的整数，有G(mfs)=0
P s f f s P 1 P G f 2 f s 2 1 P 2 G 0 2 f
e2 ASK t
cos ct
s (t )
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二进制移幅键控（2ASK）调制
数字通信原理
二进制移幅键控（2ASK）信号 二进制移幅键控（2ASK）信号的频谱
重庆大学通信工程学院
二进制移幅键控（2ASK）信号的频谱
数字通信原理
2ASK调制信号 e 2 A S K ( t)a n g ( t n T s ) c o sc t s ( t) c o sc t n
频谱
E 2 A S K () 1 2 [S (c) S (c)]
e2ASK(t)的功率谱密度为P2ASK(f) s(t)的功率谱密度为Ps(f)
功率谱密度
P 2 A S K (f) 1 4 [P s(f fc) P s(f fc)]
推导Ps(f)
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数字通信原理
二进制基带信号s(t)是单极性随机矩形脉冲，其功率谱密度Ps(f)为
重庆大学通信工程学院
5.2.1 二进制移幅键控
数字通信原理
移幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信 号而变化的数字调制。当数字基带信号为 二进制时，则为二进制移幅键控。 二进制移幅键控（2ASK）调制 二进制移幅键控（2ASK）解调
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二进制移幅键控（2ASK）调制
数字通信原理
二进制移幅键控（2ASK）信号 二进制移幅键控（2ASK）信号的频谱
CCEE
第五章 数字调制与解调
数字通信原理
主要内容
数字通信原理
5.1 引 言 5.2 移幅键控 5.3 移相键控 5.4 移频键控 5.5 二进制数字调制系统的性能比较 5.6 键控信号的复包络法
5.7 宽带通信中的调制技术
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5.1 引 言
数字通信原理
数字传输的两种方式：基带传输和频带传输
完成数字频带传输的两个关键过程：调制与解调
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数字调制系统的结构
数字通信原理
基带信号 输入
调制器
信道
噪声源
解调器
基带信号 输出
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5.1 引 言
数字通信原理
调制与解调
调制：将基带信号频谱搬移至适合信道频谱进行传 输的过程 解调：调制的逆过程
调制与解调过程中的信号
调制信号：被搬移频谱的基带信号 已调信号：搬移频谱后得到的信号 载波信号：完成搬移频谱的工具。从原理上说，载 波信号的波形可以是任意的，但实际数字通信系统， 都选择正弦信号作为载波——正弦载波调制
0t Ts 其它t
表示为一个单 极性矩形脉冲 序列与一个正
2ASK信号
e2A S K (t) a ng (t n T s)co sct 弦型载波相乘 n
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二进制移幅键控（2ASK）信号
数字通信原理
2ASK信号的时域波形
1 0 11 0 01
单极性矩形 脉冲序列
s(t)
t
载波信号
因此 P2ASK(f)1 4fsP(1P)[G(ffc)2G(ffc)2]
1 4fs2(1P)2G(0)2[(ffc)(ffc)]
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数字通信原理
假设P＝1/2，则 P2ASKf116fsGf fc2Gf fc2 116fs2G(0)2f fcf fc
g(t)的频谱
GfTssi nfTfsTsejfTs
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5.1 引 言
数字通信原理
正弦载波调制
用数字基带信号改变正弦型载波的幅度、频率或 相位中的某个参数，产生相应的数字振幅调制、 数字频率调制和数字相位调制 数字基带信号为二进制时，相应的三种数字调制 信号：振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和 移相键控（PSK）
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数字基带传输：直接传输数字基带信号
数字基带信号：来自数据终端的原始数据信号，包含 丰富的低频分量，甚至直流分量
数字频带传输：实际信道具有带通传输特性。具 有丰富低频成分的数字基带信号不能通过带通信 道直接传输，必须用数字基带信号对载波进行调 制，把数字基带信号的频谱搬移到高频处才能在 信道中传输，这种传输称为数字频带（调制或载 波）传输
主要内容
数字通信原理
5.1 引 言 5.2 移幅键控 5.3 移相键控 5.4 移频键控 5.5 二进制数字调制系统的性能比较 5.6 键控信号的复包络法
5.7 宽带通信中的调制技术
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5.2 移幅键控
数字通信原理
1 二进制移幅键控（2ASK） 2 2ASK系统性能 3 多进制振幅调制
因此
P2ASK(f)1T6s sin(f(ffcf)cT)sTs
2
sin(f fc)Ts (f fc)Ts
2
1(f
16
fc)(f
fc)
离散谱
连续谱
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二进制移幅键控（2ASK）信号的频谱
数字通信原理
二进制移幅键控（2ASK）信号的频谱
传输2ASK信号所需频带
Ps(f)
B2ASK 2B