第二章：模拟调制系统(线性调制)

DSB信号的解调：
sDSB(t)
×
低通
x(t)
coswct
SDSB(t)coswct=[x(t)coswct] coswct=(1/2) x(t)+ (1/2) x(t) cos2wct 可用低通滤波器滤去 为了不失真的提取基带信号x(t)，解调器必须有一个和调 制器一样的载波信号，即收端载波和发端载波保持同频率 和同相位的关系，这种调制方式称为“同步解调”或“相 干解调”
通常假设调制信号没有直流分量，即
m(t ) 0,
又知
cos c t 0 , cos 2 c t
1 2
pAM
2 A0 m2 (t ) = + = pc + ps 2 2
载波功率
边带功率
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。 载波分量不携带信息。 即使在“满调幅”（|m(t)|max= A0 时，也称 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。
m c c
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(精确到常数因子)。 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。 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。
当满足条件|m(t)|max≤A0 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。这 时不能用包络检波器进行解调，为保证无失真解 调，可以采用同步检波器。 AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽是基 带信号带宽fH的两倍，即BAM=2fH。
2.2 双边带调制(DSB)
x(t)
×
h(t)
sDSB (t)
coswc t
由于AM信号在传输信息的同时，也同时传递载波，致使传 输效率太低，造成功率浪费。既然AM系统的载波并不携带 信息，不发送载波仍能传输信号，此时调制信号无需直流 分量,这种调制称做双边带调制 SDSB(t) =x(t) coswct SDSB(w)=(1/2)[X(w+wc)+X(w-wc)]
1.按信号x(t)的不同分
模拟调制，特点：x(t) 是连续信号 数字调制，特点：x(t) 是数字信号
2.按载波信号不同分
连续波调制，特点：载波连续，如coswct 脉冲调制，特点：载波为脉冲，如周期矩形脉冲序列
3.按调制器的功能分
幅度调制：用 x(t)改变载波的幅度，如AM，DSB，SSB，VSB 频率调制：用x(t)改变载波的频率，如FM 相位调制：用x(t)改变载波的相位，如PM
1 A M ( f ) A [ ( f f c ) ( f f c )] [ M ( f f c ) M ( f f c )] 2 2
7
幅度调制（线性调制）的原理
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
信号的规律而变化的过程。 时域 sm (t ) [m(t )cos ct ] h(t ) 频域 S () [M ( ) M ( )]H ()
三.调制的功能
频率变换：为了采用无线传送方式，如将0.3~3.4KHz 有效带宽内的语音信号调制到高频段上去。
实现信道复用：例如将多路信号互不干扰的安排在同 一物理信道中传输。
提高抗干扰性：抗干扰性（即可靠性）与有效性互相 制约，通常可通过牺牲有效性来提高抗干扰性，如用 FM替代AM。
四.调制的分类
LSB
LSB
O
－ c
c

形成SSB信号的滤波特性
SSB信号的频谱
滤波法产生SSB信号
相移法产生SSB信号
相移法形成SSB信号的困难在于宽带相移网络的制 作， 该网络要对调制信号m(t)的所有频率分量严 格相移π/2，这一点即使近似达到也是困难的。为 解决这个难题，可以采用混合法（也叫维弗法）
Acosct
调制信号 m(t)
s ( t ) H(f)
已调信 号 s( t )
Acosct
相乘结果：s(t)=m(t)Acos2fct
用“”表示傅里叶变换： m(t ) M ( f )
m(t ) A cosct S ( f )
又
S'( f ) 所以，
cosct [ ( c ) ( c )]
2.1 标准调幅(AM)
x(t)
+
A0
×
coswct
h(t)
sAM(t)
所谓的标准调幅就是指输入的调制信号除了来自消息的基 带信号外，还包含了直流信号A0，而h(t)为理想的带通滤 波器，这样调制后输出信号便既含载波分量由含有边带分 量的标准调幅信号。 SAM(t)=[A0+x(t)] coswct= A0 coswct+x(t)coswct SAM(w)=πA[δ( w+wc)+δ(w-wc)]+(1/2)[X(w+wc)+X(w-wc)]
m(t) O t
A0 ＋m(t)
O cos c(t) O
t 1 t － H 0
M( )
H
S A M( )

sA M(t) A0 O t 1 2 0
A0
USB LSB
－ c
LSB USB c
AM信号的波形和频谱
AM信号的解调：
包络检波：根据 调幅信号的特点， 载波的包络恰好 和基带信号成比 例变化
综上所述： SSB调制方式在传输信号时，不但可节 省载波发射功率，而且它所占用的频带宽度为
BSSB=fH，只有AM、 DSB的一半，因此，它目前已 成为短波通信中的一种重要调制方式。 波，需采用相干解调。
SSB信号的解调和DSB一样不能采用简单的包络检
2.4 残留边带调制(VSB)
SSB问题：理想的滤波器难以实现。 VSB调制：与SSB相似，但是允许滤波器有过渡带，其中一 个边带的损失能够恰好被另外一个边带残留的部分补偿， DSB经济，但是不如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
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信号的上、 下边带之间的间隔很窄， 这就要求单边带滤波器在fc附近具有陡峭的截止 特性，才能有效地抑制无用的一个边带。这就使 滤波器的设计和制作很困难，有时甚至难以实现。
AM信号在1Ω电阻上的平均功率应等于SAM(t)的
均方值。当m(t)为确知信号时，SAM(t)的均方 值即为其平方的时间平均，
2 pAM = S AM (t ) = [ A0 + m(t )]2 cos 2 wct
= A02 cos2 wct + m2 (t ) cos 2 wct + 2 A0m(t ) cos 2 wct
由于双边带信号的频谱不存在载波分量，所有的功率都 集中在两个边带中，因此它的调制效率为百分之百，这 是它的最大优点。
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信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， 与AM信号带宽相同。 由于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，这就是单边带调制能解决的 问题。
VSB信号的滤波调制法
M( )
－2 B
O (a )
2 B
D SB(

)
－ c
O (b )
c
SS B(

－ c
O (c)
)
c
( )

－ c
O (d )
VS B
c

DSB、 SSB和VSB信号的频谱
残留边带滤波器的互补对称特性 HVSB(w+wc)+ HVSB (w+wc)=常数
2.3 单边带调制(SSB)
概念：只传送一个边带的调制方式成为单边带调制。 AM、DSB的共同缺点：所需传输的带宽是信号的2倍， 这样就降低了系统的有效性。由于从信息传输的角度讲， 上、下两个边带所包含的信息相同，因此只传送一个边 带即可以传送信号的全部信息。
用高通滤波器或低通滤波器可获取上边带信号或下边 带信号
为此， 在工程中往往采用多级调制滤波的方法。
M( )
SSB信号的产生方法
－ H O H
S M( ) 上边带 下边带 O 上边带频谱 下边带 上边带

H( ) 1
：
c
－ c
c

－ c
0 (a ) H( ) 1
USB － c
c
USB
O 下边带频谱
c

－ c
0 (b )
4.按调制器传输函数来分
线性调制：调制前、后的频谱呈线性搬移关系 非线性调制：无上述关系，且调制后产生许多新成份
五、线性调制原理
设载波为： c(t)=Acosct=Acos2fct 调制信号为能量信号m(t)，则线性调制器的原理模 型如图所示。
s ( t ) H(f)
调制信号 m(t)
已调信 号s(t)
第二章ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ模拟调制系统
重点：
1.调制的定义,功能和分类