模拟调制模拟通信系统

出现两个问题，一是铺设一条几十千米甚至上百千米的电缆只传一路
声音信号，其传输成本之高、线路利用率之低，人们是无法接受的；
二是利用无线电通信时，需满足一个基本条件，即欲发射信号的波长
（两个相邻波峰或波谷之间的距离）必须能与发射天线的几何尺寸可
比拟，该信号才能通过天线有效地发射出去（通常认为天线尺寸应大
信号中的载波同频同相的本地载波信号相乘，然后再经过低通滤波， 即可恢复出原来的调制信号，如图（b）所示。
sAM(t)
非线性器件
f(t)
低通滤波
(a) 包络检波
sAM(t)
[A+f(t)]cos2ωCt 低通滤波
f(t)
本地cosωCt (b) 相干检波
（2）抑制载波的双边带调制(DSB，Double Sideband Modulation)
AM的调制电路框图如下所示：
f(t)
A+f(t)
sAMwk.baidu.comt)
A
cosωCt
AM的解调通常有两种方式:
➢ 直接采用包络检波法：用非线性器件和滤波器分离提取
出调制信号的包络，获得所需的信息，也称之为信号的非相干检波， 其原理框图如图（a）所示。
➢ 相干解调：通过相乘器将收到的信号与接收机产生的、与调制
第一个问题的解决方法是在一个物理信道中对多路信号进行频
分复用（FDM，Frequency Division Multiplex）；第二个问题的解决方
法是把欲发射的低频信号“搬”到高频载波上去（或者说把低频信号
“变”成高频信号）。
➢ 两个方法有一个共同点就是要对信号进行 调制处理。
1.1 调制的功能与分类
于波长的十分之一）。而音频信号的频率范围是20Hz～20kHz，最小的
波长为：
c f
3 108 20 103
1.5 104 (m)
式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度（光速）（m/s）；f 为音频（Hz）。
可见，要将音频信号直接用天线发射出去，其天线几何尺寸
即便按波长的百分之一取也要150米高（不包括天线底座或塔座）。 因此，要想把音频信号通过可接受的天线尺寸发射出去，就需要想办 法提高欲发射信号的频率（频率越高波长越短）。
非线性调制：输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间没有线性 对应关系，即已调信号的频谱中含有与调制信号频谱无线性对应关系
的频谱成分，如FM（Frequency Modulation ）、PM （Phase Modulation）等。
1.2 线性调制系统
（1）常规双边带调制（AM，Amplitude Modulation）系统 常规双边带调制(AM)信号的时域表示为：
常规双边带调制的最大缺点就是调制效率低，其功率中的大
部分都消耗在本身并不携带有用信息的直流分量上，如果将这个直流
成分完全取消，则效率可以提高到100%，这种调制方式就是抑制载波 双边带调制，简称DSB。其已调信号的时域表达式为：
sDSB (t) f (t)cosct f (t) cos 2fct
看下面的例子。
我们知道，通信的目的是为了把信息向远处传递（传播）,那么
在传播人声时，我们可以用话筒把人声变成电信号，通过扩音机放大
后再用喇叭（扬声器）播放出去。由于喇叭的功率比人嗓大得多，因
此声音可以传得比较远。
扩 音机
话筒
扬 声器
但如果我们还想将声音再传得更远一些，比如几十千米、几百
千米，那该怎么办？大家自然会想到用电缆或无线电进行传输，但会
匀的矩形脉冲。
➢ 根据调制器的功能分类
幅度调制：调制信号改变载波信号的振幅参数，即利用的幅度变化 来传送的信息。如调幅(AM)、脉冲振幅调制(PAM)和振幅键控(ASK)等。
频率调制：调制信号改变载波信号的频率参数，即利用的频率变化 来传送的信息。如调频(FM)、脉冲频率调制(PFM)和频率键控(FSK)等。
（1）调制的功能（Function） ➢ 对消息信号进行频谱搬移，使之适合信道传输的要求；
➢ 把基带信号调制到较高的频率(一般调制到几百kHz到几 百MHz甚至更高的频率)，使天线容易辐射；
➢ 便于频率分配：为使无线电台发出的信号互不干扰，每 个发射台都被分配给不同的频率；
➢ 有利于实现信道多路复用，提高系统的传输有效性 Internet技术的广泛应用；
相位调制：调制信号改变载波信号的相位参数，即利用的相位变化 来传送的信息。如调相(PM)、脉冲位置调制(PPM)、相位键控(PSK)等。
➢ 根据调制前后信号的频谱结构关系分类
线性调制：输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间呈线性关系， 如(AM)、双边带调制(DSB)、单边带调制(SSB)等。
模拟调制
➢ 让载波的某个参数（或几个）随调制信号 （原始信号）的变化而变化的过程或方式 称为调制。而载波通常是一种用来搭载原 始信号（信息）的高频信号，它本身不含 有任何有用信息。
调制是通信原理中一个十分重要的概念，是一种信号处理技术。
无论在模拟通信、数字通信还是数据通信中都扮演着重要角色。
那么为什么要对信号进行调制处理？什么是调制呢？我们先看
信号调制过程中的波形及频谱变化如图所示。
c(t)
0
t
(a) 载 波
f (t)
0
t
(b) 调 制 信 号
sm(t)＝c(t) f (t)
0
t
(c) 已 调 信 号
C()
－c
0
c
(d) 载 波 频 谱 F()
－H 0 H
(e) 调 制 信 号 频 谱 Sm() 2H
－c
0
c
(f) 已 调 信 号 频 谱
➢ 可以减小噪声和干扰的影响，提高系统的传输可靠性。
（2）调制的分类（Classification） ➢ 根据调制信号分类
模拟调制：调制信号是模拟信号的调制； 数字调制：调制信号是数字信号的调制。
➢ 根据载波分类
连续载波调制：以正弦信号作载波的调制； 脉冲载波调制：以脉冲序列作载波的调制。载波信号是时间间隔均
信号调制过程中的波形及频谱变化如图所示。
c(t) 0
t
(a) 载 波
A＋f (t)
A
0 t
(b) 调 制 信 号
sAM(t)＝(A＋f (t))c(t)
0 t
(c) 已 调 信 号
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
(f) 已 调 信 号 频 谱
其调制电路框图如图所示: