第三章模拟调制系统剖析
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第三章模拟调制系统
第3章 模拟调制系统3.0概述基带信号：由消息直接变换成的电信号。
频带从零频开始，低频端谱能量大，不宜在信道中远距离传输。
调 制：按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程叫调制。
（频谱搬迁）模拟调制：当调制信号为模拟基带信号f(t)，载波为连续的正弦或余弦高频信号c(t)=Acos[ωc t+θ0]时，称模拟调制，其数学表达式为：s(t)=f(t)·c(t) =A(t)cos[ωc t+φ(t)+θ0]调制的分类：数字调制 3.1、双边带调幅 一. 常规调幅1、时域表达式：调制信号f(t)（平均值)(t f ＝0）加直流后对载波幅度调制（称标准或完全调幅）即:s AM (t)= [A 0+f(t)]·cos[ωc t+θc ]()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧成比例变化随常数，调相：成比例变化随常数，调频：非线性调制角度调制为常数成比例变化随线性调制幅度调制模拟调制t f t t A t f dt t d t A VSBSSB DSB AM t t f t A φφφ)(,:其中:ωc 载波角频率，θc 载波初相位波形图3-1当调制信号f(t)为单频信号时：f(t)= A m cos(ωm t+θm ) 则：s AM (t)= [A 0+ A m cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]= A 0 [1+βAM cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]其中：0A A mAM =β称调幅指数，将其х100%叫调制度 ⎪⎩⎪⎨⎧><=过调幅通常取正常调幅满调幅...1-60%)-30%(...1......1AMβ ２． 频域表达式当θc =0时，s AM (t)= [A 0+ f(t)]cosωc t = A 0 cosωc t+ f(t) cosωc t 由于： f(t) F(ω)A 0 cosωc t [])()(000ωωδωωδπ++-↔A[][]00(21(21cos )(ωωωωω++-↔F F t t f c ()()()()01:)(21)(21))((21cos )(0ωωωωωωωω-↔+=+=--F e t f e t f e t f e e t f t t f t j t j t j t j t j c c c c c 而故S AM (ω) 的频域表达式为：[])]()([21)()()(00000ωωωωωωδωωδπω++-+++-=F F A S AM频谱图：说明：(1)、调制过程为调制信号频谱的线性搬移，即将其搬移到适合通信系统传输的频率范围(2)、常规调幅巳调波频谱中含有一个载波和两个边带份量。
第三章 模拟调制系统
图3-15 相干解调器的数学模型 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
3.3.2 线性调制系统的非相干解调
所谓非相干解调就是在接收端解调信号时不需要本地 载波，而是利用已调信号中的包络信息来恢复原基带信号。 因此，非相干解调一般只适用幅度调制（AM）系统。由 于包络解调器电路简单，效率高，所以几乎所有的幅度调 制（AM）接收机都采用这种电路。图3-16为串联型包络 检波器的具体电路。
图3-2 调幅过程的波形及频谱 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
1
Pm 2
1
[ 4
Pm
(
c
)
Pm
(
c
)]d
1 4
Pm ()d
1 m2 (t) 2
（3.2-14）
比较式（3.2-13）和式（3.2-6）以及式（3.2-14）和式（3.2-7） 可见，在调制信号为确知信号和随机信号两种情况下，分别 求出的已调信号功率表达式是相同的。考虑到本章模拟通信 系统的抗噪声能力是由信号平均功率和噪声平均功率之比 （信噪比）来度量。因此，为了后面分析问题的简便，我们 均假设调制信号（基带信号）为确知信号。
图3-21 有噪声时的包络检波器模型 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
2、小信噪比情况
所谓小信噪比是指噪声幅度远大于信号幅度。在此情况 下，包络检波器会把有用信号扰乱成噪声，即有用信号 “淹没”在噪声中，这种现象通常称为门限效应。进一步 说，所谓门限效应，就是当包络检波器的输入信噪比降低 到一个特定的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的 一种现象。
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
3.3.2 线性调制系统的非相干解调
所谓非相干解调就是在接收端解调信号时不需要本地 载波，而是利用已调信号中的包络信息来恢复原基带信号。 因此，非相干解调一般只适用幅度调制（AM）系统。由 于包络解调器电路简单，效率高，所以几乎所有的幅度调 制（AM）接收机都采用这种电路。图3-16为串联型包络 检波器的具体电路。
图3-2 调幅过程的波形及频谱 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
1
Pm 2
1
[ 4
Pm
(
c
)
Pm
(
c
)]d
1 4
Pm ()d
1 m2 (t) 2
（3.2-14）
比较式（3.2-13）和式（3.2-6）以及式（3.2-14）和式（3.2-7） 可见，在调制信号为确知信号和随机信号两种情况下，分别 求出的已调信号功率表达式是相同的。考虑到本章模拟通信 系统的抗噪声能力是由信号平均功率和噪声平均功率之比 （信噪比）来度量。因此，为了后面分析问题的简便，我们 均假设调制信号（基带信号）为确知信号。
图3-21 有噪声时的包络检波器模型 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
2、小信噪比情况
所谓小信噪比是指噪声幅度远大于信号幅度。在此情况 下，包络检波器会把有用信号扰乱成噪声，即有用信号 “淹没”在噪声中，这种现象通常称为门限效应。进一步 说，所谓门限效应，就是当包络检波器的输入信噪比降低 到一个特定的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的 一种现象。
第三章模拟调制系统-VSB
6 教师:黄晗
3.4 线性调制和解调的一般模型
引言 线性调制的含义
在频谱搬移和变换过程中符合线性叠加原理
线性调制的规律
已调信号和调制信号的频谱之间线性对应
建立调制和解调的一般模型 列出已调制信号的一般表达式
7 教师:黄晗
3.4.1 线性调制信号产生的一般模型 已调信号的频域表达式为： 已调信号的频域表达式为： 1 S (ω ) = H (ω )[F (ω − ω c ) + F (ω + ω c )] 2 时域表达式为： 时域表达式为： s ( t ) = [ f ( t ) cos ω c t ] ∗ h ( t )
非相干解调常规调幅信号使用包络检波包络携带原调制信号信息包络检波简单有效不必要用相干解调其他线性调制信号无载波分量包络不能体现调制信号信息不能采用一般的包络检波方法解决办法
本章内容
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 双边带调幅 单边带调制（ 单边带调制（SSB） ） 残留边带调制（ 残留边带调制（VSB） ） 线性调制和解调的一般模型 线性调制系统的抗噪声性能
1 S p (ω ) = [S VSB (ω − ω c ) + S VSB (ω + ω c )] 2
+
1 [H VSB(ω − ωc )F (ω − 2ωc ) + H VSB(ω + ωc )F(ω + 2ωc )] 4
1 经低通后输出 Sd (ω ) = 4 F (ω )[H VSB(ω − ωc ) + H VSB(ω + ωc )]
s ( t ) = s I ( t )cos ω c t + s Q ( t )sin ω c t
同相分量 正交分量
第三章模拟调制系统-1DSB_SSB
载波幅度， 载波幅度，已调 信号的组成部分
则已调信号的频谱为： 则已调信号的频谱为：
1 SAM(ω) = πA0 [δ(ω − ωc ) + δ(ω + ωc )] + [F(ω − ωc ) + F(ω + ωc )] 2
12 教师:黄晗
1. 形状相同，位置搬移； 形状相同，位置搬移；
已调信号的频谱图： 已调信号的频谱图：
数字调制： 数字调制：ASK、FSK、PSK 、 、
3 教师:黄晗
调制的目的
提高无线通信时的天线辐射效率。 提高无线通信时的天线辐射效率。 传输频率： 传输频率：3kHz，天线高度：25km ，天线高度： 传输频率： 900MHz ，天线高度：8cm 传输频率： 天线高度： 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处， 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。 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， 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。 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
2 教师:黄晗
信号、传输方式、调制方式的分类
电信号
携带有用信息的信号，未调制） 基带信号 （携带有用信息的信号，未调制） 基带信号经过某种调制） 频带信号 （基带信号经过某种调制）
传输方式
基带传输 调制（频带） 调制（频带）传输
模拟调制
线性调制：AM、DSB、SSB、VSB 线性调制： 、 、 、 非线性调制： 非线性调制：PM、FM调制 、 调制
β AM = f (t ) max / A0
11 教师:黄晗
当载波初相为0时 已调信号为： 当载波初相为 时，已调信号为： sAM (t ) = [ A0 + f (t ) ] cosω ct 频 域 = A0 cosω ct + f (t )cosω ct 特 性 分 析 若有： 若有：
则已调信号的频谱为： 则已调信号的频谱为：
1 SAM(ω) = πA0 [δ(ω − ωc ) + δ(ω + ωc )] + [F(ω − ωc ) + F(ω + ωc )] 2
12 教师:黄晗
1. 形状相同，位置搬移； 形状相同，位置搬移；
已调信号的频谱图： 已调信号的频谱图：
数字调制： 数字调制：ASK、FSK、PSK 、 、
3 教师:黄晗
调制的目的
提高无线通信时的天线辐射效率。 提高无线通信时的天线辐射效率。 传输频率： 传输频率：3kHz，天线高度：25km ，天线高度： 传输频率： 900MHz ，天线高度：8cm 传输频率： 天线高度： 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处， 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。 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， 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。 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
2 教师:黄晗
信号、传输方式、调制方式的分类
电信号
携带有用信息的信号，未调制） 基带信号 （携带有用信息的信号，未调制） 基带信号经过某种调制） 频带信号 （基带信号经过某种调制）
传输方式
基带传输 调制（频带） 调制（频带）传输
模拟调制
线性调制：AM、DSB、SSB、VSB 线性调制： 、 、 、 非线性调制： 非线性调制：PM、FM调制 、 调制
β AM = f (t ) max / A0
11 教师:黄晗
当载波初相为0时 已调信号为： 当载波初相为 时，已调信号为： sAM (t ) = [ A0 + f (t ) ] cosω ct 频 域 = A0 cosω ct + f (t )cosω ct 特 性 分 析 若有： 若有：
(信息与通信)第3章模拟调制系统
数字调制技术的发展对模拟调制系统的影响
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着数字调制技术的不断发展，其对模拟调制系统的影响 越来越大。数字调制技术具有更高的抗干扰性能和频谱利 用率，可能会逐渐取代模拟调制系统。
数字调制技术如OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交频分复用）等在抗干扰和频谱利用率方 面具有明显优势。随着数字信号处理技术的不断进步，数字 调制系统的复杂度和成本也在逐渐降低。因此，未来数字调 制系统可能会逐渐取代模拟调制系统，成为主流的通信调制 方式。
THANKS
感谢观看
调频（FM）
通过改变载波信号的频率来表示信息。
模拟调制系统的基本组成
调制器
将低频信号转换为高频信号。
载波信号
用于传输信息的信号。
信道
传输调制信号的媒介，可以是 无线电、有线等。
解调器
将调制信号还原为原始的低频 信号。
03
模拟调制系统的性能指标
调制效率
调制效率
调制效率是衡量模拟调制系统传输效率的重要指标，它表示了调制信号的功率与 载波信号的功率之比。调制效率越高，传输效率也越高。
详细描述
目前，低频段资源已经十分紧张，而高频段 资源相对丰富。利用高频段可以有效地缓解 频谱资源紧张的问题，同时高频段信号具有 传输速率高、传输时延低等优点，能够满足 未来通信对高速率和低时延的需求。
高效率调制技术
总结词
高效率调制技术是提高模拟调制系统性能的关键。通过采用先进的调制方式，可以有效地提高频谱利用率和传输 效率。
卫星通信
卫星电视广播
模拟卫星电视广播使用模拟调制技术将视频和音频信号调制到卫星信号上，然后传输给地面接收站和 电视机。
通信原理-第三章模拟调制系统PPT课件
滤波器。
4. 残留边带调制VSB：H 是特定的互补特性滤波器。
4
Communication Theory
一.抑制载波双边带调制（DSB-SC）原理
要求：信号中不含有直流分量，且ht 是理想带通滤波器。
不含有直流
分量
H
其时域表达式为： sm t mt cosct
c
已调信号频谱为：
Sm
1 2
※ 门限效应：当解调器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，输出信 噪比出现急剧恶化的一种现象，该特定的输入信噪比就被称为“门限”。
27
Communication Theory
3.3 频分多路复用
多路复用是指将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传 输的复合信号的方法。常见的信道复用方法有频分复用（FDM）、 时分复用（TDM）和码分复用（CDMA）。
(t) )
nc
(t
)
24
Communication Theory
1. 大信噪比情况
大信噪比满足以下条件 A mt ns (t) A mt nc (t)
A mt ni (t)
再利用近似公式
1
(1 x) 2
1
x，当
x 1时。
2
E(t) A m t 2 2 A m(t)nc (t) nc2 (t) ns2 (t)
则输出噪声功率为
No
no2 (t)
1 4
nc2 (t)
1 4
Ni
20
Communication Theory
解调器输入信噪比为
Si Ni
1 m2 (t) 2
no B
解调器输出信噪比为
SO NO
1 m2 (t) 4
4. 残留边带调制VSB：H 是特定的互补特性滤波器。
4
Communication Theory
一.抑制载波双边带调制（DSB-SC）原理
要求：信号中不含有直流分量，且ht 是理想带通滤波器。
不含有直流
分量
H
其时域表达式为： sm t mt cosct
c
已调信号频谱为：
Sm
1 2
※ 门限效应：当解调器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，输出信 噪比出现急剧恶化的一种现象，该特定的输入信噪比就被称为“门限”。
27
Communication Theory
3.3 频分多路复用
多路复用是指将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传 输的复合信号的方法。常见的信道复用方法有频分复用（FDM）、 时分复用（TDM）和码分复用（CDMA）。
(t) )
nc
(t
)
24
Communication Theory
1. 大信噪比情况
大信噪比满足以下条件 A mt ns (t) A mt nc (t)
A mt ni (t)
再利用近似公式
1
(1 x) 2
1
x，当
x 1时。
2
E(t) A m t 2 2 A m(t)nc (t) nc2 (t) ns2 (t)
则输出噪声功率为
No
no2 (t)
1 4
nc2 (t)
1 4
Ni
20
Communication Theory
解调器输入信噪比为
Si Ni
1 m2 (t) 2
no B
解调器输出信噪比为
SO NO
1 m2 (t) 4
[信息与通信]第3章模拟调制系统
![[信息与通信]第3章模拟调制系统](https://img.taocdn.com/s3/m/75c764a1b9d528ea81c779b7.png)
1 mt 2
1 mt cos c t 2
cos c t
移相
2
S SSB (t )
1 ˆ t m 2
1 mt sin c t 2
13
4. 解调：下图以上边带为例，示出用低通滤波器滤出解调后 的信号。
C(f)
-fc
0 (a) 载波频谱
S(f)
fc
f
上边带
上边带
-2fc
图3.1.1 调制器
1
1. 调制的目的： 频谱搬移 － 适应信道传输、合并多路信号 提高抗干扰性 2. 模拟调制的分类： 线性调制：调幅、单边带、双边带、残留边带… 非线性调制（角度调制）：频率调制、相位调制
2
3.2 线性调制
3.2.0 基本概念
设载波为：c(t) = Acosct = Acos2 fct 调制信号为能量信号m(t)，其频谱为M(f ) 载 波：c(t) 调制 s(t) H(f) 信号 相乘结果： s(t) m(t) 滤波输出： s(t) Acos0t 用“”表示傅里叶变换： m(t ) M ( f )
2
边带 功率
6
6. 调制效率：
边带功率 AM平均功率
m 2 (t ) A02 m 2 (t )
单音余弦信号：
2 Am 1 2 2 2 A0 Am 3
m(t ) Am cosmt
调制效率低
7
7. 频谱特性：含离散载频分量 当m(t)为余弦波，且m＝100％时， 两边带功率之和 ＝ 载波功率之半。
f0
f
11
2)相移法：
m(t ) Am cosmt c(t ) cos(ct )
1 mt cos c t 2
cos c t
移相
2
S SSB (t )
1 ˆ t m 2
1 mt sin c t 2
13
4. 解调：下图以上边带为例，示出用低通滤波器滤出解调后 的信号。
C(f)
-fc
0 (a) 载波频谱
S(f)
fc
f
上边带
上边带
-2fc
图3.1.1 调制器
1
1. 调制的目的： 频谱搬移 － 适应信道传输、合并多路信号 提高抗干扰性 2. 模拟调制的分类： 线性调制：调幅、单边带、双边带、残留边带… 非线性调制（角度调制）：频率调制、相位调制
2
3.2 线性调制
3.2.0 基本概念
设载波为：c(t) = Acosct = Acos2 fct 调制信号为能量信号m(t)，其频谱为M(f ) 载 波：c(t) 调制 s(t) H(f) 信号 相乘结果： s(t) m(t) 滤波输出： s(t) Acos0t 用“”表示傅里叶变换： m(t ) M ( f )
2
边带 功率
6
6. 调制效率：
边带功率 AM平均功率
m 2 (t ) A02 m 2 (t )
单音余弦信号：
2 Am 1 2 2 2 A0 Am 3
m(t ) Am cosmt
调制效率低
7
7. 频谱特性：含离散载频分量 当m(t)为余弦波，且m＝100％时， 两边带功率之和 ＝ 载波功率之半。
f0
f
11
2)相移法：
m(t ) Am cosmt c(t ) cos(ct )
第3章模拟调制系统
ω-ωc) )
t
c
0
c
m(t) 0
M() )
t
m 0
m
SDSB(t) 0
M(＋ωc )/2 )
SDSB() )
M(ωc )/2 )
t cm c c+m 0 cm c c+m
)
)
DSB信号的带宽
BDSB 2m
3. DSB信号的功率及效率 DSB信号的功率定义为已调信号的均方值
PDSB sD2SB (t) m2 (t) cos2 ct
M
()[HVSB
(
c
)
HVSB
(
c
)]
只要在 M ()的频谱范围内，有 HVSB ( c ) HVSB ( c ) 常数.
C(ω)
πδ(ω-ωc)
t
-ωc
0
ωc
(a)
2πA0δ(ω)
M(ω)
t
(b)
-ωm 0 ωm
SAM(ω)
M(ω+ωc)/2 USB
πA0δ
LSB
LSB
M(ω－ωc)/2 USB
t
-ωc-ωm -ωc -ωc+ωm
0
ωc-ωm
ωc ωc+ωm
(c)
*几点结论：
①调幅使原来的 M () 形状没有改变，而位置搬移到 c 处，
① SSB信号的频域表达式
设得到SSB信号为下边带信号，其频谱可以表示成
S SSB
()
1 2
M
(
C
)
M
(
C
)
H
SSB
()
边带滤波器的特性在此用符号函数表示：
H SSB
t
c
0
c
m(t) 0
M() )
t
m 0
m
SDSB(t) 0
M(＋ωc )/2 )
SDSB() )
M(ωc )/2 )
t cm c c+m 0 cm c c+m
)
)
DSB信号的带宽
BDSB 2m
3. DSB信号的功率及效率 DSB信号的功率定义为已调信号的均方值
PDSB sD2SB (t) m2 (t) cos2 ct
M
()[HVSB
(
c
)
HVSB
(
c
)]
只要在 M ()的频谱范围内，有 HVSB ( c ) HVSB ( c ) 常数.
C(ω)
πδ(ω-ωc)
t
-ωc
0
ωc
(a)
2πA0δ(ω)
M(ω)
t
(b)
-ωm 0 ωm
SAM(ω)
M(ω+ωc)/2 USB
πA0δ
LSB
LSB
M(ω－ωc)/2 USB
t
-ωc-ωm -ωc -ωc+ωm
0
ωc-ωm
ωc ωc+ωm
(c)
*几点结论：
①调幅使原来的 M () 形状没有改变，而位置搬移到 c 处，
① SSB信号的频域表达式
设得到SSB信号为下边带信号，其频谱可以表示成
S SSB
()
1 2
M
(
C
)
M
(
C
)
H
SSB
()
边带滤波器的特性在此用符号函数表示：
H SSB
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
第三章模拟调制系统
VSB信号频域表达式为：
1 S VSB (ω ) = H VSB (ω )[F (ω − ω c ) + F (ω + ω c )] 2
VSB调制信号采用相干解调方式，见下图。
s 其输出为： p ( t ) = s VSB ( t ) ⋅ c d ( t ) =
s VSB ( t )cos ω c t
s ( t ) = A( t ) cos [ω c t + ϕ ( t ) + θ
0
]
式中， (t )为载波瞬时幅度，ϕ (t )为载波的相位偏移。 A 如果 ϕ(t) 为常数， (t ) 随 f (t ) 成比例变化，则称为调幅。 A
ϕ 如果 A(t ) 为常数， (t ) 或 ϕ (t ) 的导数随 f (t )成比例变化， 则称为调角，前者称为调相，后者称为调频。
相干解调输出信号的频谱为： 1 S p (ω ) = [S VSB (ω − ω c ) + S VSB (ω + ω c )] 2
1 S p (ω ) = H VSB (ω − ωc )[F (ω − 2ωc ) + F (ω )] 4 1 + H VSB (ω + ω c )[F (ω ) + F (ω + 2ω c )] 4
SAM(ω) = πA0 [δ(ω − ωc ) + δ(ω + ωc )] + 1 [F(ω − ωc ) + F(ω + ωc )] 2
此时，已调信号的频谱如下图所示。
调幅信号的平均功率为：
PAM = s (t )
2 AM
= [ A0 + f (t )] cos ωct
第三章 模拟调制系统(通信原理)
20
例题
21
单边带调幅—SSB
DSB信号虽然节省了载波功率，调制效率提高了， 但频带宽度仍是调制信号带宽的两倍，同AM信号 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 仅传输双边带信号中一个边带。 节省发送功率，节省一半传输频带。 产生SSB信号的方法：
c
下边带（LSB）调制
23
SSB—滤波法
SSB信号的频谱
SSSB ( ) S DSB ( ) H
SDSB
上边带频谱图:
c
0
c
H USB
c
0
S USB
c
c
0
c
24
SSB—滤波法（技术难点）
用滤波法形成SSB信号的技术难点是：
滤波法产生SSB的多级频率搬移过程
26
SSB—相移法
1 H ( ) sgn( c ) sgn( c ) 2
S SSB ( ) 1 M ( c ) M ( c )H ( ) 2 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) M ( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4
滤波法 相移法
22
SSB—滤波法
m t
sDSB t
H
sSSB t
载波 c t
例题
21
单边带调幅—SSB
DSB信号虽然节省了载波功率，调制效率提高了， 但频带宽度仍是调制信号带宽的两倍，同AM信号 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 仅传输双边带信号中一个边带。 节省发送功率，节省一半传输频带。 产生SSB信号的方法：
c
下边带（LSB）调制
23
SSB—滤波法
SSB信号的频谱
SSSB ( ) S DSB ( ) H
SDSB
上边带频谱图:
c
0
c
H USB
c
0
S USB
c
c
0
c
24
SSB—滤波法（技术难点）
用滤波法形成SSB信号的技术难点是：
滤波法产生SSB的多级频率搬移过程
26
SSB—相移法
1 H ( ) sgn( c ) sgn( c ) 2
S SSB ( ) 1 M ( c ) M ( c )H ( ) 2 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) M ( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4
滤波法 相移法
22
SSB—滤波法
m t
sDSB t
H
sSSB t
载波 c t
第3章模拟信号的调制与解调
（4）脉冲数字调制：m(t)为数字信号，常为多进制脉位调相PPM。
3）复合调制：对同一载频进行两种或更多种的调制称为复合调制。
例如：对同一个载波进行一次调频后再进行一次振幅调制，所得结 果为调频调幅波；在这里两次调制的调制信号可以不相同。
4）多级调制：用同一调制信号实施两次或更多次的调制过程，如
AM/FM是先用m(t)进行AM调制，再用此AM信号对另一载波进行FM调制。
频及相位调整后就可得c 到同步载频信号。
-2f c
0
f 2f c
d
-f H
0
f fH
DSB—SC信号相干解调器原理频域说明图
13
第 3 章 模拟信号的调制与解调
3.1.2.3 单边带(SSB)已调波的解调原理：
·相干解调：解调方框图同AM相干解调。 ·插入强载波—包络检波：
就是将与发端载频同步的正弦信号和SSB信号混合后再用包 络检波法完成SSB信号的解调。
输 入 端 A m(t) F 2A ( f ) M ( f )
信号的
频谱： coswct F C( f ) = f fc f fc
乘法器输出信号的频谱：
S '(t) F S '( f ) = 1 M f fc M f fc A f fc f fc
2
S(t)
F
=
1 2
m(t) coswc t
1 2
) m(t)
sinwc
t
1 2
m(t)
coswc
t
1 2
m) (t)sinwct
1 2
m(t)
cosw c t
1 2
m) (t)
sinwc
t
=
3）复合调制：对同一载频进行两种或更多种的调制称为复合调制。
例如：对同一个载波进行一次调频后再进行一次振幅调制，所得结 果为调频调幅波；在这里两次调制的调制信号可以不相同。
4）多级调制：用同一调制信号实施两次或更多次的调制过程，如
AM/FM是先用m(t)进行AM调制，再用此AM信号对另一载波进行FM调制。
频及相位调整后就可得c 到同步载频信号。
-2f c
0
f 2f c
d
-f H
0
f fH
DSB—SC信号相干解调器原理频域说明图
13
第 3 章 模拟信号的调制与解调
3.1.2.3 单边带(SSB)已调波的解调原理：
·相干解调：解调方框图同AM相干解调。 ·插入强载波—包络检波：
就是将与发端载频同步的正弦信号和SSB信号混合后再用包 络检波法完成SSB信号的解调。
输 入 端 A m(t) F 2A ( f ) M ( f )
信号的
频谱： coswct F C( f ) = f fc f fc
乘法器输出信号的频谱：
S '(t) F S '( f ) = 1 M f fc M f fc A f fc f fc
2
S(t)
F
=
1 2
m(t) coswc t
1 2
) m(t)
sinwc
t
1 2
m(t)
coswc
t
1 2
m) (t)sinwct
1 2
m(t)
cosw c t
1 2
m) (t)
sinwc
t
=
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cos2ct 0
PAM A 20 2 f22(t)PcPf
•常规调幅信号的功率由载波功率Pc和边带功率Pf组成；
•边带功率与调制信号有关，是有用功率：
第三章模拟调制系统剖析
•载波功率？？
李学华
14
通信原理简明教程（第2版）
调制效率：边带功率与总功率之比，即：
AMPPAf MPcPf Pf
1 2
1f 2 A02
第三章模拟调制系统剖析 李学华
适用包络检波 的条件！
A0与f(t)的关系
9
通信原理简明教程（第2版）
AM调制模型
第三章模拟调制系统剖析
李学华
10
通信原理简明教程（第2版）
若 f(t)A m co m s t (m )
s A ( t ) M A 0 A m cm o t m ) s c (c o t c ) s
A 0 1 A M c o s (m t m ) c o s (c t c )
上式中，AM Am/A0，称为调幅指数，用百分
比表示时，称为调制度。（通常取30%～60%）
调制度 小于1 等于1 大于1 数为：
AMf(t)max/A0
第三章模拟调制系统剖析
息却占用大部分功率！
第三章模拟调制系统剖析
改进方案----抑制李学载华 波双边带调制
15
通信原理简明教程（第2版）
例3-1 已知一个AM广播电台输出功率是50KW，采用单频余弦信
号进行调制，调幅指数为0.707。
（1）试计算调制效率和载波功率；
（2）如果天线用50Ω的电阻负载表示，求载波信号的峰值幅度。
Pc
A2 2R
A2P cR2 第 三章4模拟 0 调1制3 系0 统5 剖析 020(V 0 ) 0
李学华
16
通信原理简明教程（第2版）
❖ 2. 解调 一般采用非相干解调、包络检波器
包络检波原理如下：
其中RC的取值范围为：
fm
1 RC
fc
s ( t) A ( t) co c t s ( t) 0
2021/2/22
第三章模拟调制系统剖析
6
通信原理简明教程（第2版）
本章内容
❖ 3.1 双边带调幅 ❖ 3.2 单边带调制（SSB） ❖ 3.3 残留边带调制（VSB） ❖ 3.4 线性调制和解调的一般模型(略) ❖ 3.5 线性调制系统的抗噪声性能
信号中的调制信号恢复出来。
第三章模拟调制系统剖析
李学华
2
通信原理简明教程（第2版）
信号、传输方式、调制方式的分类
❖ 电信号
基带信号 （携带有用信息的信号，未调制）
频带信号 （基带信号经过某种调制）
❖ 传输方式
基带传输
调制（频带）传输
❖ 模拟调制
线性调制：AM、DSB、SSB、VSB
非线性调制：PM、FM调制
解（1） 由以上的公式有
AM 2 2 A2 A MM 2 0.0 7.70207 27 1 5
而调制效率
载波功率为
AM
Pf Pc Pf
Pf PAM
1 P c P A M P f P A( M 1 A) M 5 ( 0 1 5 ) 4(k 0 ) W
（2）载波功率Pc与载波峰值A的关系为 所以
第三章模拟调制系统剖析
李学华
7
通信原理简明教程（第2版）
3.1 双边带调幅
本节目录
3.1.1 常规调幅 (AM) 3.1.2 抑制载波双边带调幅(DSB-SC) 3.1.3 调制与解调
第三章模拟调制系统剖析
李学华
8
通信原理简明教程（第2版）
3.1.1 常规调幅 1. 标准调幅为：
s A ( t) M A 0 f( t) co c t s c )(
李学华
11
通信原理简明教程（第2版）
当载波初相为0时，已调信号为：
分频 析域
特 性
sA M (t) A 0f(t)co s ct
A0cosctf(t)cosct
若有： f(t)F()
载波幅度，已调 信号的组成部分
A0cosct A0(c)(c)
f(t)cosct 12F(c)F(c)
则已调信号的频谱为：
载频分量
载频分量
上边带
下边带
上边带
第三章模拟调制系统剖析
李学华
13
通信原理简明教程（第2版）
调幅信号的平均功率为：
分功 析率
特 性
PAMsA 2M(t)
A0 f(t)2cos2ct
A02cos2ctf 2(t)cos2ct2A0f(t)cos2ct
因为 f (t) 0
c os2ct
11
2
c
os2ct
❖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。
第三章模拟调制系统剖析
李学华
4
通信原理简明教程（第2版）
模拟通信系统模型
第三章模拟调制系统剖析
李学华
5
通信原理简明教程（第2版）
设f(t)为调制信号，c(t)为载波信号，s(t)为已调信号
c(t)A cocts(0)
❖ 数字调制：ASK、FSK、PSK 第三章模拟调制系统剖析
李学华
3
通信原理简明教程（第2版）
调制的目的
❖提高无线通信时的天线辐射效率。 传输频率：3kHz，天线高度：25km 传输频率： 900MHz ，天线高度：8cm
❖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。
2(t) 1 f 2(t) 2
A02
f 2(t) f 2(t)
当 f(t)A m co m s t (m )时，有：f 2(t) Am2 / 2
此时： AM A0 21 2A 1 2m 2Am 2 2A0 2A m 2 Am 2 22 A2 A MM
若 AM1 ，调制效率最大值为1/3。
常规调幅调制效率低，载波分量不携带信
第三章 模拟线性调制
第三章模拟调制系统剖析 李学华
通信原理简明教程（第2版）
引言
❖ 基本概念
调制 － 把信号转换成适合在信道中传输形式的过 程。
调制信号 － 指来自信源的基带信号。 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
S A () M A 0 c ( c ) 1 2 F ( c ) F ( c )
第三章模拟调制系统剖析
李学华
12
通信原理简明教程（第2版）
已调信号的频谱图：
1. 形状相同，位置搬移；
2. AM信号含载波分量；
3. AM 信号是双边带信号， 带宽 BAM=2W=2fH 4. 下边带是上边带的镜像