通信原理 第5章 模拟调制系统分解
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(通信原理课件)第5章模拟调制系统
sVSB t
sp t
LPF sd t
c t 2 cosct
图中 sp t 2sVSB(t) cosct
因为
sVSB (t) SVSB cosct c c
根据频域卷积定理可知，乘积sp(t)对应的频谱为
Sp SVSB ( c ) SVSB ( c )
25
第5章 模拟调制系统
5.1.3 单边带调制（SSB）
原理：
双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频
谱M()的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。
这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方 式称为单边带调制。 产生SSB信号的方法有两种：滤波法和相移法。
13
第5章 模拟调制系统
滤波法及SSB信号的频域表示
AM信号的特性
带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信 号带宽 fH 的两倍： BAM 2 f H
功率：
当m(t)为确知信号时，
PAM sA2M (t) [ A0 m(t)]2 cos2 ct
[ A02 cos2 ct m2 (t) cos2 ct 2A0m(t) cos2 ct 若 m(t) 0
时域表示式 sAM (t) [ A0 m(t)]cosct A0 cosct m(t) cosct
式中 m(t) － 调制信号，均值为0； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。
频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为
S
AM
(
)
A0[
(
c
)
(
c
)]
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
若m(t)为随机信号，则已调信号的频域表示式必须
昆明理工大学通信原理课件5模拟通信系统分解
sin
2ct
1 m2 (t) 4
Si 1 m2 (t) Ni 4 n0B
解调器输出的噪声信号仍然为：n0 (t)
解调有用信号：
m0 (t)
m(t) 4
nc (t) 2
输出的信噪比为：
N0
n02 (t)
1 4
n0 B
S0
m02 (t)
1 16
m2 (t)
S0 1 m2 (t) N0 4 n0B
调制制度增益为： G 1
2ct)
经过带通滤波器后，第一项低频被滤出，所以：
s0 (t)
1 2
m2
(t)
cos
2ct
其包络为1 m2 (t) ，近似正比于消息信号的能量。
2
第二节 线性调制系统的抗噪声性能
已调信号通过信道后到达接收端，在信道中受到噪声 干扰，主要为加性噪声，取决于起伏噪声，起伏噪声视为 高斯白噪声，考虑线性系统存在加性高斯白噪声时的抗噪 声性能。
mˆ (t)
sin
ct
mˆ (t) 是 m(t)的希尔伯特变换：
mˆ (t) 1 m( )d 仍为基带信号
t
对于单频信号，可将基带信号移相 ，也是一
样的结果。
2
由于
m(t)mˆ (t)dt
m(t)
1
m( )ddt
t
m( )
1
m(t) dtd
m( )mˆ ( )d
Sm (t) Am(t) cos(ct 0 )
Sm (t) Am(t) cos(ct 0 ) 时域表达式
m(t) M ()
cos 1 (e j e j )
设 0 0 Sm (t) Sm ()
大学课程通信原理第5章-模拟调制系统课件
调制信号：原始基带信号
模拟调制：调制信号取值连续 数字调制：调制信号取值离散
正弦波模拟调制
载波：携带调制信号的信号
正弦波调制：正弦型信号作为载波 脉冲调制：脉冲串作为载波
正弦波数字调制 脉冲模拟调制 脉冲数字调制
2
1 调制的定义和分类(2)
正弦波模拟调制
调制信号：模拟信号：m(t)
0 0
A 2
M
c
M
c
已调信号的频谱是调制信号频谱的线性搬移。
线性调制
4
2.1 幅度调制的原理(2)
幅度调制器的一般模型
mt
ht
sm t
ht H
cos ct
sm t m t cos ct h t
Sm
1 2
M
c
M
c
H
m t ,ht 不同
双边带调幅(DSB) 标准调幅(AM)
载波分量
DSB分量
m ' t
sAM t
m0
S AM
m0
c
c
1 2
M
'
c
M
'
c
where m ' t M ' .
12
2.1 幅度调制的原理(8)
调幅系数
m ' t
AM
max 1 m0
已调信号的包络与调 制信号成比例变化.
m't
sAM t
m0
m0 m '(t )
sAM t m0 m '(t)
单边带调幅(SSB)
残留边带调幅(VSB) 5
常规调幅AM：H(ω)为全通网络，m(t) 有直流成 分。
通信原理第5章
(2)
三、实际抽样 ------自然抽样
自然抽样的特点
平顶抽样：
5.2 脉冲编码调制（PCM）
脉冲编码调制(PCM)简称脉码调制，它是一种用一组二进 制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。 由于这种通信方式抗干扰能力强，它在光纤通信、数字微波通 信、卫星通信中均获得了极为广泛的应用。 PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式。首 先，在发送端进行波形编码(主要包括抽样、量化和编码三个过 程)，把模拟信号变换为二进制码组。编码后的PCM码组的数 字传输方式可以是直接的基带传输，也可以是对微波、光波等 载波调制后的调制传输。在接收端，二进制码组经译码后还原 为量化后的样值脉冲序列，然后经低通滤波器滤除高频分量， 便可得到重建信号 x(t ) 。
1 Ts= 是最大允许抽样间隔，它被称为奈奎斯特间隔，相对 2 fH 应的最低抽样速率fs=2fH称为奈奎斯特速率。
混叠现象
信号的重建
该式是重建信号的时域表达式， 称为内插公式。 它说 明以奈奎斯特速率抽样的带限信号x(t)可以由其样值利用内
插公式重建。这等效为将抽样后信号通过一个冲激响应为
际标准中取μ=255。另外，需要指出的是μ律压缩特性曲线 是以原点奇对称的， 图中只画出了正向部分。
2、A律压扩特性
Ax 1 ln A ,0 x 1 / A z 1 ln( Ax) ,1 / A x 1 1 ln A
• • •
x——压缩器归一化输入电压 z——压缩器归一化输出电压 μ ——压缩器参数
量化的物理过程
q7
x q x q x (t)
q
信号的实际值
6
量化误差
6
信号的量化值
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
【经典】第5章 模拟调制系统 通信原理 第6版 教学课件
So / N o G Si / N i
上式中，分母为输入信噪比，其定义为：
S i 解调器输入已调信号的 平均功率 Ni 解调器输入噪声的平均 功率
在相同的输入功率条件下，不同系统的信噪比增益
不同，系统的抗噪声性能不同。
信噪比增益愈高，则解调器的抗噪声性能愈好。
（a）DSB调制相干解调 由于 ni (t ) nI (t )cosct nQ (t )sinct 所以有： s(t ) n (t ) cos t i c
1 1 1 nI (t )cos(0 c )t nQ (t )sin(0 c )t nQ (t )sin(0 c )t 2 2 2 经低通后输出为：
1 1 1 so (t ) no (t ) f (t ) nI (t )cos( W t ) nQ (t )sin( W t ) 4 2 2
DSB
SSB
VSB
fc
0
fc
滤波法产生残留边带信号
残留下边带信号
残留上边带信号
6、线性调制信号解调的一般模型 1.相干解调
•适用所有的线性调制信号 •必须使用相干载波 已调信号和相干载波相乘：
sp (t ) s(t ) cos c t
线性调制相干解调的一般模型
s I (t ) cos c t sQ (t ) sin c t cos c t
nI (t ) cos 0t nQ (t ) sin 0t
其中 nI (t ) V (t )cos (t )
nQ (t ) V (t )sin (t )
由随机过程理论可知： ni (t ) nI (t ) nQ (t ) 0
(通信原理课件)第5章模拟调制系统
数字调制技术与模拟调制技术的对比
模拟信号
频率范围宽广，传输距离有限，信号易受噪声和干扰。
数字信号
信号质量稳定，传输距离远，可以进行纠错和加密处理。
模拟调制系统的应用场景
1 广播电视
2 电信网络
3 药物反应分析
模拟广播电视、卫星传输等 是模拟调制系统最典型的应 用场景。
手机号码的拨叫、语音通信 等都是通过模拟调制信号进 行传输的。
2
调制指数
反映基带信号对载波相位影响程度的实数。
3
调制解调
用相位调制解调器进行信号的解调，得到原始的基带信号。
相位调制电路实现
移相调制电路
加上一个可调的移相网络来实现相 位调制电路，具有较广泛的应用。
频率鉴别器
在解调中进行频率鉴别器，将相位 调制信号转化为幅度调制信号。
锁相环电路
利用反馈来使输出信号的相位与设 定相位保持一致，实现恒定的相位 调制。
模拟调制系统
在通信原理中，模拟调制系统是通信系统的基础。本次演示将介绍模拟调制 的各种技术和应用场景，并展示其未来的发展趋势。
模拟调制系统概述
定义
模拟调制系统，指通过调制信号的幅度、频率或相位，将基带信号转换为通信信号的一种系 统。
作用
模拟调制系统可以将语音、图像等信息转化为高频信号，方便远距通信，具有广泛的应用。
直接调频电路
使用直接的变容二极管调制电路进行频率调制，未 使用任何电感元件，在射频前端应用较广。
电容调制电路
通过改变电容的大小来调制载波频率，调制范围相 对较小，但制造相对简单。
相位锁定环电路
使用恒振幅恒频率的信号进行相位锁定，能够获得 较高的调制精度。
相位调制原理
通信原理-第5章 振幅调制、解调及混频 63页 2.5M PPT版
可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：
载 波 分(量 c ):不 含 传 输 信 息
上边频分量 c :含传输信息 下边频分量 c :含传输信息
调制信号
Ω
载波
调幅波
U
ωc
c
下边频
1 2 m aU c
1 2
m
aU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
5.3 .2 高电平调幅电路 1. 集电极调幅电路 2. 基极调幅电路
返回
5.3 振幅调制电路
A信 M:u 号 AM U c(1m co ts)co cts 纯调幅 DS 信 B :u 号 DSB k U U cco tsco cts 调,调 幅相 SS 信 B:u 号 SS BU (c otcso ctssi n tsi n ct) 调,调 幅频
n
Uncosc(n)t
5.2.2双边带( double sideband DSB)调幅信号 2. 波形与频谱
休息1 休息2 返回
调制信号
下边频
载波
c 上边频
(1) DSB信号的包络正比于调制信号 Uco s t
仿真
(2) DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周 时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振 幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。
返回
（则1那）有么设u 调A ：幅M 载U 信波c号信1（ 号 n 已 ：1m 调un cc 波U ）o c可n cts 表o (达n sc)t为c：调 o u 制cA t信sM 其号中：U u ：m m ( tn )U c cko aoU cs sttn
载 波 分(量 c ):不 含 传 输 信 息
上边频分量 c :含传输信息 下边频分量 c :含传输信息
调制信号
Ω
载波
调幅波
U
ωc
c
下边频
1 2 m aU c
1 2
m
aU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
5.3 .2 高电平调幅电路 1. 集电极调幅电路 2. 基极调幅电路
返回
5.3 振幅调制电路
A信 M:u 号 AM U c(1m co ts)co cts 纯调幅 DS 信 B :u 号 DSB k U U cco tsco cts 调,调 幅相 SS 信 B:u 号 SS BU (c otcso ctssi n tsi n ct) 调,调 幅频
n
Uncosc(n)t
5.2.2双边带( double sideband DSB)调幅信号 2. 波形与频谱
休息1 休息2 返回
调制信号
下边频
载波
c 上边频
(1) DSB信号的包络正比于调制信号 Uco s t
仿真
(2) DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周 时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振 幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。
返回
（则1那）有么设u 调A ：幅M 载U 信波c号信1（ 号 n 已 ：1m 调un cc 波U ）o c可n cts 表o (达n sc)t为c：调 o u 制cA t信sM 其号中：U u ：m m ( tn )U c cko aoU cs sttn
通信原理精品课件第5章 模拟调制系统
第5章 模拟调制系统
5.2 线性调制系统
在模拟调制系统中幅度调制包括标准调幅(AM)、抑制载波 的双边带调制(DSB)、单边带调制(SSB) 以及残留边带调制 (VSB)，它们都属于线性调制。
幅度调制是用调制信号m(t)控制高频载波c(t)的振幅，使载 波的振幅随调制信号作线性变化。数学模型如图5.2.1所示。
所以，AM的带宽为BAM=2×3F =6F(Hz)。其频谱如图5.2.5所示。
第5章 模拟调制系统
图5.2.5 频谱图
第5章 模拟调制系统
3. AM信号的功率和调制效率
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)的均方值为
PA
M
lim
T
第5章 模拟调制系统
5.1.1 调制的作用 (1) 调制是为了有效辐射。调制把基带信号的频谱搬移到
载频附近，以适应信道频带要求，使信号特性与信道特性相匹 配，便于发送和接收。如无线传输时必须将基带信号调制到高 频载波上，才能将电磁能量有效地向空间辐射(基带信号的低 频分量丰富，如果直接传送则信号损耗太大)。而天线能有效 发射电磁波的另一条件是，所发射的信号波长与天线的尺寸相 比拟。载波的频率较高(波长较短)，发射天线易于制作。
第5章 模拟调制系统
图5.2.1 幅度调制器的一般模型
第5章 模拟调制系统
图中，H(t)是滤波器的冲激响应，它的传输特性用H(f )表示。 适当选择滤波器的传输特性H(f )，便可以得到各种幅度调制信 号。例如，AM、DSB、SSB及VSB信号等。
第5章 模拟调制系统
图中，载波c(t)=A0 cos(2πf ct+θ0)，调幅信号(已调信号)的 时域一般表示式为
通信原理教程模拟调制系统课件
调频（FM）的实现方法
01
02
03
调相信号的数学表达式
调相信号的数学表达式为$s(t) = Acos(2pi ft + varphi(t))$，其中$varphi(t)$为调相信号，与调制信号成正比。
调相信号的产生
调相信号的产生可以通过线性调制器实现，将调制信号输入到线性调制器的输入信号中，通过改变调制信号的幅度或相位来改变载波的相位。
通信原理教程模拟调制系统课件
目录
模拟调制系统概述 模拟调制系统的基本原理 模拟调制系统的实现方法 模拟调制系统的性能分析 模拟调制系统的应用实例
01
CHAPTER
模拟调制系统概述
模拟调制系统的定义与特点
定义
模拟调制系统是指利用连续变化的信号（如音频、视频信号）调制载波信号，实现信号传输的通信系统。
调频信号的产生
调频信号的产生可以通过线性调制器实现，将调制信号输入到线性调制器的输入信号中，通过改变调制信号的幅度或相位来改变载波的频率。
调频信号的解调
调频信号的解调可以采用相干解调或非相干解调方法。相干解调需要使用本地载波信号与接收信号进行相乘运算，再通过低通滤波器取出解调信号；非相干解调可以使用限幅器和低通滤波器实现。
特点
模拟调制系统具有信号传输实时性好、抗干扰能力较强、传输距离较远等优点，但易受到信号失真、噪声干扰和信道容量限制等问题的影响。
利用调频（FM）或调相（PM）方式传输音频信号，实现广播节目的传输与接收。
广播通信
电视通信
无线电通信
利用调频或调相方式传输视频信号，实现电视节目的传输与接收。
利用调频或调相方式传输语音、数据等信息，实现无线电通信。
调相调频通信系统的应用实例
通信原理第5章模拟调制系统
A02 cos2 ct x2 (t) cos2 ct 2A0x(t) cos2 ct
10
第五章 模拟调制系统
当调制信号无直流分量时，x(t)=0，且当x(t)是与
载波无关的较为缓慢变化的信号时， 有
PAM
A02 2
x2 (t) 2
Pc
Ps
式中，Pc=A20/2为载波功率，Ps x2 (t) / 2 为边带功率。 由上式可知，AM信号的平均功率是由载波功率和
的 互 补 对 称 性 就 意 味 着 将 HVSB(ω) 分 别 移 动 － ωc 和 ωc就可以到如图9 (c)所示的HVSB(ω+ωc)和HVSB(ω －ωc)，将两者叠加，即
HVSB ( c ) HVSB ( c ) 常数
式中，ωm是调制信号的最高频率。
|ω|≤ωm
30
第五章 模拟调制系统
经双边带调制
i 1
n
sDSB (t) x(t) cosct xi cosit cosct
i 1
如果通过上边带滤波器HUSB(ω), 则得到USB信号
sUSB (t)
n i 1
1 2
xi
cos(i
c )t
1 2
x(t)
cosct
1 2
xˆ(t)
sin
ct
21
第五章 模拟调制系统
如果通过下边带滤波器HLSB(ω), 则得到LSB信号
第五章 模拟调制系统
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制 5.2 模拟信号的非线性调制 5.3 模拟调制方式的性能比较
1
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制
5.1.1 常规双边带调制（AM） 常规双边带调制就是标准幅度调制，它用
10
第五章 模拟调制系统
当调制信号无直流分量时，x(t)=0，且当x(t)是与
载波无关的较为缓慢变化的信号时， 有
PAM
A02 2
x2 (t) 2
Pc
Ps
式中，Pc=A20/2为载波功率，Ps x2 (t) / 2 为边带功率。 由上式可知，AM信号的平均功率是由载波功率和
的 互 补 对 称 性 就 意 味 着 将 HVSB(ω) 分 别 移 动 － ωc 和 ωc就可以到如图9 (c)所示的HVSB(ω+ωc)和HVSB(ω －ωc)，将两者叠加，即
HVSB ( c ) HVSB ( c ) 常数
式中，ωm是调制信号的最高频率。
|ω|≤ωm
30
第五章 模拟调制系统
经双边带调制
i 1
n
sDSB (t) x(t) cosct xi cosit cosct
i 1
如果通过上边带滤波器HUSB(ω), 则得到USB信号
sUSB (t)
n i 1
1 2
xi
cos(i
c )t
1 2
x(t)
cosct
1 2
xˆ(t)
sin
ct
21
第五章 模拟调制系统
如果通过下边带滤波器HLSB(ω), 则得到LSB信号
第五章 模拟调制系统
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制 5.2 模拟信号的非线性调制 5.3 模拟调制方式的性能比较
1
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制
5.1.1 常规双边带调制（AM） 常规双边带调制就是标准幅度调制，它用
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》第五章 模拟通信系统常用的基本规律和技巧
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。
载波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，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。
解调器输入信噪比定义i iS N =解调器输入信号的平均功率解调器输入噪声的平均功率解调器输出信噪比定义2o o 2oo ()()S m t N n t ==解调器输出有用信号的平均功率解调器输出噪声的平均功率输出信噪比反映了解调器的抗噪声性能。
制度增益定义00//i iS N G S N =门限效应输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化的现象称为门限效应。
同步解调器不存在门限效应。
2. 调制的目的提高无线通信时的天线辐射效率。
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。
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。
3．基本规律和技巧第一部分线性调制前提：信道和滤波器都是理想的，幅频特性是常数1，所有的载波振幅也为1。
1、一般情况下，一个基带信号（或低通信号）乘以高频正弦或余弦载波后，平均功率减半，若再通过单边带滤波器，平均功率又减半，这是由于上下边带所携带功率相等的缘故。
2、具有窄带噪声形式（例如单边带调制信号）的已调信号通过相干解调器后，平均功率减为四分之一，这是由于其正交分量被滤除的缘故。
其余形式的已调信号通过相干解调器后，平均功率减半。
3、包络检波器输出有用信号等同原调制信号，故其平均功率与调制信号平均功率一致；输出噪声与输入噪声平均功率一致。
4、包络检波器的输出有用信号的平均功率等于调制信号()m t的平均功率，输出噪声功率等于输入噪声功率。
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)] +
通信原理及System View仿真测试第5章 模拟调制系统
但为了包络检波时不发生失真， 必须保证
A0≥|m(t)|max
(5-7)
第5章 模拟调制系统
图5-3 AM调制的波形和频谱
第5章 模拟调制系统
否则将出现过调制现象而产生失真。 通常定义调幅指 数为
m(t)
ma
max
A0
(5-8)
即当调幅指数ma≤1时， 可以保证包络检波时不会产生失真。 由图5-3(b)可见， AM信号的频谱是由载频分量和上、
第5章 模拟调制系统
图5-29 AM已调信号的频谱
第5章 模拟调制系统
AM信号经包络检波后， 解调输出信号波形如图5-30所 示。 与图5-26所示的调制信号对比， 可发现两者都是单频 正弦信号， 而且频率相同， 可认为无失真恢复了原始调制 信号。
第5章 模拟调制系统
图5-30 包络检波解调输出信号
第5章 模拟调制系统
图5-8 AM调幅仿真图
第5章 模拟调制系统
2) (1) 产生调制信号的信号源参数设置如图5-9所示。
第5章 模拟调制系统
图5-9 信号源参数设置
第5章 模拟调制系统
调制信号波形和频谱分别如图5-10和图5-11所示。
图5-10 调制信号波形
第5章 模拟调制系统
图5-11 调制信号功率谱
第5章 模拟调制系统
图5-2 AM调制系统模型
第5章 模拟调制系统
2. AM
1) AM 由图5-2可以得到AM信号的时域表达式为 sAM(t)=［A0+m(t)］cosωct=A0cosωct+m(t)cosωct (5-5) 根据傅里叶变换的线性性质和频移特性， 可以得到其 频域表达式为
SAM
第5章 模拟调制系统
通信原理（第七版）-樊昌信-第五章-模拟通信系统-重要知识点
通信原理（第七版）-樊昌信-第五章-模拟通信系统-重要知识点1.调制的⽬的：（1）将信号转换为适合在信道中传输的已调信号；（2）实现多路复⽤，提⾼信道利⽤率；（3）改善系统抗噪声性能；2.调制⽅法：2.1 滤波法：Sm（t）= [ m（t）· coswc·t ] * h（t）；2.2 移像法：Sm（t）= Si（t）· coswc·t + Sq（t） · sinwc·t；其中：Si（t） = m（t） * hi（t）；Sq（t） = m（t） * hq（t）；hi（t） = h（t）· coswc·t；hq（t） = h（t）·sinwct；3.AM（hi（t） = 1；hq（t） = 0）：3.1 调制框图：3.2 表达式：为了将原始信号的波形通过包络描述出来，必须将其移动到x轴之上，即：A0 >= |m（t）max| or 调幅指数：m = |m（t）max| / A <= 13.3 因为调制将信号搬移到远处，⼜因为信号频谱本⾝就有x轴左右对称，那么其已调信号带宽为：B = 2*fH3.4 看3.2得到前半部分的功率是（注意：开始m（t）功率为Pm）：后半部分类推得AM信号的平均功率：3.5 那么其调制效率或者功率利⽤率：3.6 噪声：Nt = n0/2 *2Bbpf = n0 * Bbpf = 2*n0*fm3.7 解调器输⼊噪声⽐：Si / Ni = (Ps+ Pc)/2*no*fm3.8 解调器输出：3.8.1 噪声与信号：噪声：经过低通，去直流之后，N0 = 1/4 * Ni（因为n0（t） = 1/2 * nc（t））信号：经过低通，去直流之后，S0 = 1/4 * Pm = 1/2 * Ps（因为：m0（t） = 1/2 * m（t））3.8.2 输出信噪⽐：So/No = （ 1/2 * Ps ）/（1/4 * Ni）3.9 调制增益：GAm = （So/No ）/（Si / Ni ） = 2*ps/（Pc + Ps）100%调制时候即A = |m（t）|max ：调制效率 = （A0²/2） / （A0²/2 + A0²） = 1/3调制增益 GAm = 2/3（观察3.5与3.9）3.10 门限效应：⾮相⼲解调器（包络检波）的⾮线性解调作⽤引起的，使⽤⾮相⼲解调时候，⼩信噪⽐，使得输出信噪⽐不是随着输⼊信噪⽐减⼩⽽减⼩，⽽是急剧恶化的现象；3.11 优缺点：缺点：功率利⽤率低；优点：包络检波电路简单，解调器输出信号为有⽤信号的2倍；应⽤：中短波调幅⼴播；4.DSB-SC将AM的A0给去掉，就没Pc了；4.1 信号：4.2 带宽：2*fm4.3 输⼊信噪⽐：Si / Ni = = Ps / 2*no*fm = Ps / Ni4.4 输出信噪⽐：So/No = （ 1/2 * Ps ）/（1/4 * Ni）（相⼲解调，⾳译包络不能反应m（t）了）4.5 调制增益GDsb = 24.6 调制效率：14.7 优缺点：缺点：相⼲解调电路复杂；优点：调制效率⾼；应⽤：作为SSB、VSB信号的基础；5.SSB：⽤滤波器滤出⼀个边带；5.1 信号：5.2 带宽：B = fm（因为是单边带）5.3 输⼊信噪⽐：Si / Ni = = Ps / 2*no*fm = Ps / Ni5.4 输出信噪⽐：So/No = （ 1/4 * Ps ）/（1/4 * Ni）（因为是单边带，功率减半）5.5 调制增益 GSsb = 15.6 调制效率：15.7 优缺点：优点：带宽减少了⼀半，节省发射功率；缺点：都相移pi/2很困难；6.VSB： 介于SSB与DSB的折中（哈哈，⼈⽣的⼤道理啊）6.1 信号（我们由解调器我们的解调⽅式及我们需要的信号波形，逆推出H（w）满⾜的关系式）：Svsb（w） = H（w）* SDsb（w）6.⾓度调制：6.1 ⼀般表达式：6.2 单⾳调频： 将m（t）信号表达式带⼊其FM信号的定义式⼦中去得： Δf = Kf * Am / 2pi 最⼤频偏6.2.1 带宽：6.2.2 G：（⼤信噪⽐）（⼩信噪⽐）6.2.3 预加重与去加重：预加重：因为上图，在信道噪声介⼊之前，⼈为提⾼信号的⾼频分量，使得信噪⽐上升；去加重：将⾼频噪声衰减，增强低频信号分量（因为调频⼴播中⾳乐、语⾳在低频）7.补充：。
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信号的频谱结构相同，下边
带是上边带的镜像。 t
H
载频分量
sAM t
c
上边带
t
下边带
M
H
SAM 载频分量
0
下边带
c
上边带 154-11
154-12
% 幅度调制 AM 信号输出和功率谱 程序清单 dt=0.001; %时间采样频谱 fmax=1; %信源最高频谱 fc=10; %载波中心频率 T=5; %信号时长 N=T/dt;
则
PAM
A02 2
m 2 (t) 2
Pc
PS
式中
Pc = A02/2
Ps m2 (t) / 2
－ 载波功率， － 边带功率。
154-1
通信原理
第5章 模拟调制系统
154-2
ch4
ch5
ch5
ch3
图1-4 模拟通信系统模型
信 息 源
信 源 编
码
加 密
信 道 编
码
数 字 调
制
信道
数 字 解 调
信 道 译
码
解 密
信 源 译
码
受 信 者
噪声源
图1-5 数字通信系统模型
154-3
第5章 模拟调制系统
5.1 幅度调制（线性调制）的原理 5.2 线性调制系统的抗噪声性能 5.3 非线性调制（角度调制）原理 5.4 调频系统的抗噪声性能 5.5 各种模拟调制系统的比较 5.6 频分复用和调频立体声 5.7 小结
154-13
第5章 模拟调制系统
AM信号的特性
带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信 号带宽 fH 的两倍： BAM 2 f H
功率：
当m(t)为确知信号时，
PAM sA2M (t) [ A0 m(t)]2 cos2 ct
[ A02 cos2 ct m2 (t) cos2 ct 2A0m(t) cos2 ct 若 m(t) 0
t=[0:N-1]*dt; mt=sqrt(2)*cos(2*pi*fmax*t); %信源 A=2;
s_am=(A+mt).*cos(2*pi*fc*t); [f,Xf]=FFT_SHIFT(t,s_am); %调制信号频谱 PSD=(abs(Xf).^2)/T; %调制信号功率谱密度 figure(1)
调制方式 模拟调制 数字调制
常见的模拟调制 幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带 角度调制：频率调制、相位调制
154-6
第5章 模拟调制系统
5.1幅度调制（线性调制）的原理
一般原理
表示式： c(t) Acosct 0
设：正弦型载波为 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）。
154-8
第5章 模拟调制系统
5.1.1调幅（AM）
时域表示式 sAM (t) [ A0 m(t)]cosct A0 cosct m(t) cosct
式中 m(t) － 调制信号，均值为0； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。
频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为S NhomakorabeaAM
(
)
A0[
(
c
)
(
c
)]
1 2
[M
(
c
)
M
(
c
)]
若m(t)为随机信号，则已调信号的频域表示式必须
用功率谱描述。 调制器模型
mt
sm t
A0 cosct
154-9
第5章 模拟调制系统
波形图
由波形可以看出，当满足条件：
m t
|m(t)| A0
t
时，其包络与调制信号波形相同， A0 mt
因此用包络检波法很容易恢复出原
则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般 可表示成 sm (t) Am(t) cosct
式中， m(t)— 基带调制信号。
154-7
第5章 模拟调制系统
频谱
设调制信号m(t)的频谱为M()，则已调信号的频谱为
Sm ()
A M (
2
c )
M
c )
由以上表示式可见，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(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。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。
载波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦 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。
154-5
第5章 模拟调制系统
调制的目的 提高无线通信时的天线辐射效率。 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。 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。
始调制信号。
t 载波
否则，出现“过调幅”现象。这时用 t
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。sAM t
t
154-10
第5章 模拟调制系统
频谱图 由频谱m 可t 以看出，AM信号的频谱由
载频分量
t
上 下边 边A0 带 带mt
三部分组成。
上边带的频谱结构与原调制t
载波
通信原理
第1章 绪论
第2章 确知信号
第3章 随机过程
第4章 信道
第5章 模拟调制系统
第6章 数字基带传输系统
第7章 数字带通传输系统
第8章 新型数字带通调制技术
第9章 模拟信号的数字传输
第10章 数字信号的最佳接收
第11章 差错控制编码
第12章 正交编码与伪随机序列
第13章 同步原理
154-4
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。
subplot(211); plot(t,s_am);hold on; %画出AM信号波形 plot(t,A+mt,'r--'); %表示AM包络 title('AM调制信号及其包络'); xlabel('t'); subplot(212); %画出功率谱图形 plot(f,PSD);
axis([-2*fc 2*fc 0 1.5*max(PSD)]); title('AM信号功率谱'); xlabel('f');