模拟调制重点

1 1 ˆ (t ) sin ct m(t ) cos c t m 2 2
1 2 ˆ (t ) sin ct ]2 Si sm (t ) [m(t ) cos ct m 4 1 ˆ 2 (t ) sin 2 ct 2m(t ) cos ctm ˆ (t ) sin ct ] [m2 (t ) cos 2 ct m 4 1 1 2 1 ˆ (t ) sin 2 ct m(t )m ˆ (t ) sin 2ct ] m2 (t ) cos 2 ct m 4 4 4 1 1 1 2 1 ˆ (t )] m 2 (t ) [ m 2 (t ) m 4 2 2 4
1 s p (t ) sm (t ) cos ct m(t ) cos 2 ct [m(t ) m(t ) cos 2ct ] 2
S p ( )
1 1 1 M ( ) M ( 2c ) M ( 2c ) 2 4 4 1 m(t ) 2
mo (t ) sd (t )
sm (t ) m(t ) cos ct
2 Si sm (t ) [m(t ) cos wc t ]2
1 2 m (t ) 2
ni (t ) nc (t )cos ct ns (t )sin ct
Ni ni2 (t ) n0 B
Si 1 2m2 (t ) 1 m2 (t ) = Ni n0 B 2 n0 B
1、 调制的定义 所谓调制 （这里指载波调制） 就是用调制信号 （基带信号） 去控制载波的某一个或几个参数， 使这一个或几个参数按照基带信号的变化规律而变化的过程。 调制后得到的信号称为已调信 号或频带信号。 调制是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程 （即把基带信号的 频谱搬移到较高的载频附近） 。 2、 解调（也叫检波）是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。 3、 调制的目的： （为什么要进行载波调制？） (1)把基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号（即实现有效传输、配置信道、较小天 线尺寸，提高天线辐射效率） ；(2)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；(3)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。 4、 调制的类型 据调制信号的形式分为：模拟调制和数字调制； 据载波的不同分为：以正弦波作为载波的连续载波调制和以脉冲串作为载波的脉冲调制。 按调制参数不同分为： 幅度调制 （标准调幅 AM、 双边带 DSB、 单边带 SSB 和残留边带 VSB） 和角度调制（频率调制 FM、相位调制 PM） 。 按已调信号频谱结构分为：线性调制和非线性调制。 幅度调制都属于线性调制，而角度调制属Biblioteka Baidu非线性调制。 5、 解调方式
2 A0 m2 (t ) Pc PS 2 2
PAM
其中，
Pc
A02 为载波功率， m2 (t ) 为边带功率。 PS 2 2
(6)调制效率
AM
PS m 2 (t ) 2 PAM A0 m 2 (t )
2
A 当 m(t ) Am cos mt （单音余弦信号）时， m 2 (t ) m ，此时， 2
频谱特点： a、SSB 信号由上边带或者下边带组成，它们都携带了调制信号的全部信息。
b、带宽等于基带信号带宽 fH（基带信号的最高频率） ，即 BSSB=fH c、为实现“无失真”频谱搬移，载波的频率必须大于基带信号的最高频率，即 ωc>ωH ，一般 要求， ωc>>ωH（载波频率远离于调制信号中的最高频率） 。 (5)平均功率： PSSB S 2SSB (t ) PDSB =Ps 2 仅有边带功率。 (6)调制效率
1 [ M ( c ) M ( c )] | | c SUSB ( ) 2 | | c 0 1 [ M ( c ) M ( c )] | | c S LSB ( ) 2 | | c 0
2 So m0 (t )
1 2 m (t ) 4
np (t ) ni (t )cos ct [nc (t )cos ct ns (t )sin ct ]cos ct
1 1 nc (t ) [nC (t ) cos 2ct ns (t ) sin 2ct ] 2 2
(4)波形和频谱图：
频谱特点： a、频谱由载波分量和上、下两个边带组成，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。因此，AM 信号是带有载波的双边带信号。 b、带宽是基带信号带宽 fH（基带信号的最高频率）的两倍，即 BAM=2fH c、为实现“无失真”频谱搬移，载波的频率必须大于基带信号的最高频率，即 ωc>ωH ，一般 要求， ωc>>ωH（载波频率远离于调制信号中的最高频率） 。 d 、 “ 常规调幅 ” 是指 |m(t)|max ≤ A0 时的调幅波，实际中都为此种调幅波； “ 满调幅 ” 是指 |m(t)|max = A0 时的调幅波；“过调幅”是指|m(t)|max > A0 时的调幅波。 (5)平均功率：
通信原理各章重点 第五章 模拟调制系统
学习目标：通过本章学习，掌握以下内容： ☞ 调制的定义、功能和分类 ☞ 线性调制（AM,DSB,SSB,VSB）原理（表达式，频谱，带宽，产生与解调） ☞ 线性调制系统的抗噪声性能，包络检波的门限效应 ☞ 调频（FM），调相（PM）的基本概念及两者间的关系 ☞ 单频调制时宽带和窄带调频信号的时域表示 ☞ 调频信号频带宽带的计算——卡森公式 ☞ 调频信号的产生与解调方法 ☞ 预加重和去加重的概念 ☞ FM,DSB,SSB,VSB,AM 的性能比较 ☞ 了解频分复用和多级调制的概念 重点：各种调幅系统的调制和解调数学模型、已调信号时域表达式、波形、频谱函数、频谱图、 解调方法、系统抗噪声性能，角频率与相位的关系、调频与调相的关系、窄带调频、宽带调频、 调频信号的产生与解调、抗噪声性能。 难点：频谱函数、频谱图、解调方法、功率分析，窄带调频、宽带调频、抗噪声性能
sAM (t ) [ A0 m(t )]cos ct A0 cos ct m(t )cos ct
1 S AM ( ) A0 [ ( c ) ( c )] [ M ( c ) M ( c )] 2
(3) 信号的产生（调制器模型） ：
AM
m 2 (t ) A02 m 2 (t )

2 Am 2 2 A02 Am
当“满调幅”时，调制效率最大为 AM 1/ 3 ，AM 的功率利用率很低。 (7)解调 当满足条件|m(t)|max ≤ A0 （βAM =
|m t | A0
≤ 1）时，AM 信号的包络与调制信号成正比，可
m2 (t ) Si s m (t ) 2 2
2
A02
Ni ni2 (t ) n0 B
2 Si A0 m2 (t ) Ni 2n0 B
大信噪比时：
So m2 (t )
2 No nc (t ) ni2 (t ) n0 B
S0 m 2 (t ) N0 n0 B
SSB
PS 1 PSSB
和 DSB 信号的功率利用率相同，而带宽却减为一半。 (7)解调 SSB 信号的解调和 DSB 一样不能采用简单的包络检波， 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。 (8)相干解调的抗噪声性能
sm (t )
1 S DSB ( ) [ M ( c ) M ( c )] 2
(3)信号的产生（调制器模型） ：
(4)波形和频谱图：
频谱特点： a、DSB 信号由上、下两个完全对称的边带组成，它们都携带了调制信号的全部信息。 b、带宽是基带信号带宽 fH（基带信号的最高频率）的两倍，即 BDSB=2fH c、为实现“无失真”频谱搬移，载波的频率必须大于基带信号的最高频率，即 ωc>ωH ，一般 要求， ωc>>ωH（载波频率远离于调制信号中的最高频率） 。 d、在调制信号 m(t)的过零点处，高频载波相位有 180° 的突变。 (5)平均功率： PDSB S 2 DSB (t ) m2 (t ) cos 2 wct m2 (t )[ 1 1 cos 2ct ] 1 m2 (t ) PS 2 2 2 仅有边带功率。 P (6)调制效率 DSB S 1 PDSB 节省了载波功率，功率利用率较之 AM 大大提高。 (7)解调 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， 需采用相干解调法(同步检波)。 (8)相干解调的抗噪声性能
(3) 信号的产生（调制器模型） ： a、滤波法
技术难点： 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。 解决方法：工程上采用的多级调制滤波方法。 b、相移法
技术难点：宽带相移网络要对调制信号 m(t)的所有频率分量严格相移 π/2，这一点即使近似 达到在制作上也是困难的。 解决方法：采用混合法（也叫维弗法） ，即采用两次正交调制。 (4)频谱图：
有两种：相干解调（也叫同步检波）与非相干解调（也叫包络检波） 。相干解调适用于各种 线性调制系统，非相干解调一般只适用幅度调制（AM）信号。 (1)相干解调 a、原理
b、关键技术 在接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（相干载波） ， (2)非相干解调 a、原理
b、需满足条件：|m(t)|max ≤ A0 6、 门限效应 当 AM 或 FM 采用非线性解调时，AM 或 FM 信号的信噪比较小时，解调器输出信号无法与 噪声分开， 有用信号“淹没”在噪声之中， 这时候输出信噪比不是按比例地随输入信噪比下降， 而是急剧恶化， 这种现象称为解调器的门限效应。 这种门限效应是由解调器的非线性解调作 用所引起的。 7、 AM 调制 (1)已调信号的时域表达式 (2)已调信号的频域表达式
以用包络检波的方法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， 可以采用同步检波法 （相干解调法） 。 (8)包络检波解调的抗噪声性能
sm (t ) [ A0 m(t )]cos ct
ni (t ) nc (t )cos ct ns (t )sin ct
1 nc (t ) 2
no (t ) nd (t )
2 N o n0 (t )
1 2 1 1 1 nc (t ) ni2 (t ) N i n0 B 4 4 4 4
S0 m 2 (t ) N0 n0 B
GDSB So / N o 2 Si / Ni
(9)主要应用场合：应用场合较少，主要用于 FM 立体声中的差信号调制，彩色 TV 系统中 的色差信号调制。 9、 SSB 调制 (1)已调信号的时域表达式 1 1 ˆ (t )sin ct sSSB (t ) m(t )cos ct m 2 2 其中，减法时为上边带信号sUSB (t)；加法时为下边带信号sLSB (t) 。 m ˆ (t ) 为基带信号的希尔 波特变换（所有频率成分都相移 90 度得到） 。 (2)已调信号的频域表达式
GAM 2m2 (t ) A02 m2 (t )
100%的调制(即 A0=|m(t)|max)且 m(t)又是正弦型信号时， GAM 2 / 3 小信噪比时：发生门限效应。 (9)主要应用场合：中短波调幅广播 8、 DSB 调制 (1)已调信号的时域表达式 (2)已调信号的频域表达式
sDSB (t ) m(t )cos ct