模拟调制系统

HVSB()
－c
0
c
HVSB(＋c)
－c
0
c
HVSB(－c)
－c
0
c
HVSB(＋c)＋HVSB(－c)
－c
0
c
图4―14 VSB滤波器互补特性示意图
只要残留边带滤波器的特性 HV在SB() 处具有互补对称（奇 对称）特性，那么，采用相干解调法解调残留边带信号就能 够准确地恢复所需的基带信号。
残留边带调制优点：带宽几乎与单边带系统相同，具有双 边带的良好低频特性。对于低频分量很丰富的信号，采用残 留边带调幅是一种好的办法。残留边带滤波器比要求具有陡 峭截止特性的单边带滤波器简单得多。它综合了单边带和双 边带的优点，克服了它们的缺点。
4. AM信号的解调 方式：相干解调和非相干解调。
图4-3 AM信号的解调
（1）相干解调
要求本地载波和发送载波必须相干或同步（即同频同相）。
相干解调也叫做同步解调。
输入信号
SAM (t) [A0 f (t)]cosct
与本地载波 cos相0t乘得
[ A0 f (t)]cosct cosct
信号的频谱为
SVSB( )
1 2
F
(
c
)
F (
c
) HVSB()
r(t的) 频谱为
R( )
1 4
F (
2c
)
F ( ) HVSB(
c
)
F (
2c
)
F ( ) HVSB(
c
)
经低通滤波器输出的解调信号为：
1 4
F
(
) HVSB
(
c
)
HVSB
(
c
)
为了保证相干解调的输出无失真地重现调制信号 F(，)必须要求
信 号实现上的难题。用滤波法实现残留边带调制的原理如图4–11 所示。
f (t)
sDSB (t)
c(t)＝ cosct
残 留 边 带 滤 波 器 sVSB(t)
HVSB ()
图4―11 VSB滤波法模型
r(t)
f0 (t)
图4―12 VSB解调器模型
现在我们来确定残留边带滤波器的特性。假设HVSB(ω)是所 需的残留边带滤波器的传输特性。由图4 - 11可知，残留边带
1 2
F(ω-ω0)
t
-ω0
0
ω0 ω
(a) πδ(ω+ω0)
πδ(ω-ω0)
t
-ω0
0
ω0 ω
(b) Up(ω) Ud(ω)
1 2
f(t)
LPF特性
12πA0δ(ω+2ω0)
1 4
F(ω+2ω0)
πA0δ(ω) 1F(ω) 2
12πA0δ(ω-2ω0)
t (c)
-2ω0
-Wm 0 Wm
2ω0
ω
图4-4 AM信号的相干解调
f (t)
sDSB (t)
单 边 带 滤 波 器 sSSB(t)
HSSB ()
c(t)＝ cosct
图4-9 SSB滤波法模型
SDSB()
(a)
－c
0
c
HSSB()
(b)
－c
0
c
SSSB()
(c)
－c
0
c
HSSB()
(d)
－c
0
c
SSSB()
(e)
－c
0
c
图4-10 单边带信号频谱示意图
单边带调制就是只传送双边带信号中的一个边带 （上边带或下边带）。故产生单边带信号最直接的方 法就是从双边带信号中滤出一个边带信号即可。这种
SSB信号与DSB信号相比，能够进一步节省发送功率 和占用频带，所以在模拟通信中是一种应用较广泛的传 输体制。
4．4 残留边带调幅
调制信号频谱的低频分量丰富时，上下边带很难分离。不 宜采用SSB调制。残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种调
制 方式， 它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB
载波
C(t) A0 cos(ct 0 )
已调信号 SAM (t) [A0 f (t)]cos0t －A未0 调载波振幅； －载c 波角频率。
已调波频谱
S AM
( )
1 2
[2A0
(
c
)
F
(
c
)]
1 2
[2A0
(
c
)
F (
c
)]
A0
(
c
)
(
c
)
1 2
F
(
c
)
F
(
c
)
c(t)
0 t
(a) 载 波
A0 时0，得到的是SSB信号。当 H的(特) 性满足互补对称特性时，
得到的是VSB信号。
4.6 非线性调制
幅度调制属于线性调制，它是通过改变载波的幅度，以实 现调制信号频谱的平移及线性变换的。一个正弦载波有幅度、 频率和相位三个参量，因此，我们不仅可以把调制信号的信 息寄托在载波的幅度变化中，还可以寄托在载波的频率或相 位变化中。这种使高频载波的频率或相位按调制信号的规律 变化而振幅保持恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和 相位调制(PM)， 分别简称为调频和调相。因为频率或相位 的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称 为角度调制。
调制分类
调制可分为数字调制和模拟调制。根据调制器的频谱变换 特性的不同，调制可分为线性调制和非线性调制。
模拟调制：调制信号是模拟信号。 数字调制：调制信号是数字信号。 线性调制:已调信号频谱结构和调制信号的频谱结构相同， 只是调制信号频谱沿频率轴平移的结果。
非线性调制:已调信号的频谱结构已经和调制信号频谱结构 有很大不同，除了频谱搬移之外，还增加了许多新的频率成分。
A＋f (t)
A
0
t
பைடு நூலகம்
(b) 调 制 信 号
sAM(t)＝(A＋f (t))c(t)
0 t
C()
－c 0
c
(d) 载 波 频 谱
F()
－H 0 H
(e) 调 制 信 号 频 谱
SAM(2)H
－c 0
c
(c) 已 调 信 号
(f) 已 调 信 号 频 谱
图4-1 标准双边带调幅示意图
(1) F(搬)移了 ，载 波分量： A0 ( ，c ) 边带(分c)
[ A0 f (t)]cos2 ct
1 2
[
A0
f
(t)](1 cos 2ct)
低通滤波器滤除2ω0频率分量得
mo (t)
1 2
A0
1 2
f
(t)
φAM(t) A0 0 -A0
cosω0t 1 0 -1
Ud(t)
1 2
A0
0
πA0δ(ω+ω0)
1 2
F(ω+ω0)
φAM(ω)
πA0δ(ω-ω0)
4.5 线性调制器原理模型
f (t)
f (t)
s(t)
图4-15 线性调制器的一般模型 图中， f (t) -无直流成分的调制信号
A0 -直流分量（常数） f (t) A0 f (t) -带直流分量的调制信号 H () -滤波器的传输函数 s(t) -已调信号 cosct -载波
s(t) f '(t)coscth(t)
连续波调制已调信号
S(t) A(t) cos[0t (t)]
参数：振幅 A(t、) 频率 和0 相位 。 (t) 连续波调制分为:幅度调制、频率调制和相位调制。
调制的目的： 第一，通过调制把基带信号变为带通信号，即把信 号的频谱变换到载波频率附近。 第二，通过调制提高信号通过信道传输的抗干扰能 力。 第三，通过调制可以实现多路信号复用，在同一条线 路中实现多路信号的传输。
量：1
2
F
(
c
)
F。(
c
)
(2) SAM (对)于 对称。c 高于 的频谱叫c 做上边带，低于 的频谱叫
c下边带。对负频率，上边带低于 ，下边带高c
于 。c
(3) 带宽：2。H
(4) 要求
f (t) max A0 保证已调波的包络和f ( t )的形状完全相同，否则出现过调
制，产生包络失真。
【例】调制信号 f (t) Am cosmt 求已调信号表达式及频谱。
方法称为滤波法。图4-10中 HSSB(是) 单边带滤波器的
系统函数，即 hSS的B(t傅) 里叶变换。
若保留上边带，则HSSB() 应具有高通特性为
H
SSB
(
)
1, 0,
c c
若保留下边带，则应具有低通特性：
1,
HSSB() 0,
c c
设调制信号为单频正弦型信号
f (t) E cos t 载波信号为
SDSB(t) f (t) cos0t
频谱
SDSB ( )
1 2
[ F (
0
)
F (
0 )]
效率达到100% ， DSB 1
F ( )
图4-6 DSB信号的波形和频谱
调制的数学模型
cosct
SSDDSSBB((tt))
图4-7 DSB调制的数学模型
2. DSB信号的解调
DSB信号不含有载波，只能进行相干解调。
PAM
1 2
A02
1 2
f 2 (t) PC
Pf
式中载波功率PC A02，/ 2边带功率 效率
Pf f 2 (t) / 2
AM
Pf Pc Pf
f 2 (t)
A02 f 2 (t)
【例】 f (t) Am c对os振m幅t 为 的载波A0进行标准调幅，求已调波
效率。
解:
Pf
1 2
f 2(t)
第 4 章 模拟调制系统
信道可分为:低通信道和带通信道。 低通信道：用于传输低通（基带）信号，这称为基带传 输。 带通信道：用于传输带通信号，这称为频带传输。 基带信号不能直接通过带通信道传输，要使基带信号通过 带通信道进行传输，就必须对基带信号进行变换，变换为适合 带通信道传输的频带信号的形式。 调制：将基带信号变换为频带信号的过程。调制就是让基 带信号去控制载波的某个（或某些）参数，使该参数按照基带 信号的规律变化。载波:正弦波或脉冲序列。正弦信号作载波的 调制叫连续波（CW）调制。
1 2
Am2 cos2 mt
Am2 / 4
Am
f 2(t) A02 f 2(t)
Am2 / 2 A02 Am2 / 2
2 AM
2
2 AM
100%调制，Am A0， AM，最1 大可能的效率为33.3%。
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。只有边带功率才与调制信号有关。也就是说，载波分量 不携带信息。即使在100％调制条件下，载波分量仍占据大部 分功率，而含有用信息的两个边带占有的功率较小。因此， 从功率上讲，AM信号的功率利用率比较低。
解：
SAM (t) (A0 Am cosmt) cosct
AM
A0 (1 AM cosmt) cosct
A叫m /做A0调制指数
ƒ(t)的频谱
F() Am[ ( m ) ( m )]
S AM
()A2mA[0[((c 0)
( 0 )] m ) ( c
m
)]
Am
2
[
(
c
m
)
(
c
m
)]
2．AM信号的调制数学模型
图4-2 AM信号的调制数学模型
3．AM信号的效率总平均功率
PAM
2 AM
(t
)
A02 cos2 ct
f 2 (t) cos2 ct
2A0 f (t) cos2 ct
由于cos2
ct
1 2
(1
c,os
20t)
cos 2ct 0
假设 f (t不) 含直流分量，则
。f (t) 0
4.1 线 性 调 制
线性调制包括：
标准调幅(AM); 抑制载波双边带调幅(DSB-SC) ; 单边带调幅(SSB); 残留边带调幅(VSB)等。
4.1.1 标准调幅
用信号 控f (t制) 载波 的C振(t幅) ，使已调波的包络按
照 f (t的) 规律线性变化。
1．AM信号的波形及频谱
调制信号
f (t)
（2）非相干解调 用一个简单的包络检波电路就可以从带有大 载波的调幅信号中恢复出原来的调制信号， 检波效率高，几乎所有AM式接收机都采用 这种解调方式。
ud (t) A0 f (t)
图4-5 AM信号的包络检波
4．2 抑制载波双边带调幅 AM中的载波本身并不携带有用信息，却占据50%以上的
功率。将载波抑制掉，可提高效率。称为抑制载波双边带调 幅(DSB-SC) 。 1. DSB信号的调制 表达式
c(t) Acosct
则DSB信号为
SDSB(t) AE cos t cosct
AE 2
cos(c
)t
cos(c
)t
上边带信号为
SUSB (t)
AE 2
cos(c
)t
下边带信号为
SLSB (t)
AE 2
cos(c
)t
单边带信号的解调也必须采用相干解调，SSB解调器 的原理框图和DSB信号解调器的原理框图完全一样。
准确同步时，解调输出信号
ud (t)
1 2
f
(t)
S DSB (t )
1 f (t) 2
cosct
图4-8 DSB相干解调的数学模型
4．3 单边带调制
双边带调制中两个边带包含相同的信息。进一步节 省发送功率和节省带宽，只传输一个边带就能发送调制 信号所包含的全部信息，这就是单边带（SSB）调制。
得到SSB信号，最简单的办法就是用滤波器把DSB信 号滤除一个边带。
S
( )
1 2
F
'
(
c
)
F
'
(
c
)H
(
)
在该模型中，适当选择 和A带0 通滤波器的传输函数 ，
便可H (得)到各种线性调制信号。
当
A0
f (，t) 且 max
的H通(频) 带宽度大于两倍调制信号带宽时，得
到的是AM信号。当 保持H (不)变而 时，得A0 到 0的是DSB信
号。当 的通频H带()宽度只能允许一个边带通过，且
满足上式的 HVSB的(可能c )形 H式VSB有(两种c )： 常数 图 4 - 13（aH）VSB所(示) 的低通滤波器形式和图 4 - 13(b)所示的带 通（或高通）滤波器形式。
HVSB( ) 1
0.5
－ c
0
(a)
c
HVSB( ) 1
0.5
－ c
0
c
(b)
图 4 - 13 (a) 残留部分上边带的滤波器特性; b） 残留部分下边带的滤波器特性