《通信原理》第5章 模拟调制(52-3)解析
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樊昌信《通信原理》(第7版)名校考研真题(模拟调制系统)【圣才出品】
第5章 模拟调制系统 一、填空题1．AM 、SSB 、FM 系统中，有效性最好的是 __，可靠性最好的是 __。
[华中科技大学2002研]【答案】SSB ；FM【解析】AM 、SSB 、FM 系统的带宽及调制制度增益如表5-1所示。
表5-12．用基带信号m （t ）＝2cos4000πt 对载波c （t ）＝20cos2πf c t 进行调频，若调频的调制指数是βf ＝9，则调频信号的时域表达式s （t）＝______，其信号带宽B ＝______Hz 。
[北京科技大学2010研]【答案】；B ＝40000【解析】（1）若调制信号为单一频率的正弦波，即，则调频信号的时域表达式为()cos()m m m t A t ω=由题意可知 A 0＝20，，βf ＝9，ωm ＝4000π所以（2）带宽B ＝2（1＋）f m ，又f m ＝，所以B ＝40000。
3．模拟通信系统中，若载波的幅度由模拟基带信号()m t 的变化规律去控制，则称为幅度调制；若载波的频率由模拟基带信号()m t 的变化规律去控制，则称为______。
[北科2011研]【答案】频率调制【解析】模拟通信系统中，可以把调制信号的消息载荷于载波的幅度变化中，也可以载荷于载波的频率中，前者称为幅度调制，后者称为频率调制。
4．模拟通信系统中，己调信号带宽与有效性之间的定性关系为______，接受机输出信噪比与可靠性之间的定性关系为______。
[华中科技大学2002研]【答案】已调信号带宽越宽，有效性越差；接收机输出信噪比越高，可靠性越好。
【解析】模拟通信系统中，有效性可用有效传输频带来度量，同样的信息所用的调制方式不同，调制信号的频带宽度也不同，带宽越大，有效性越差。
可靠性通常用接收端解调器输出的信噪比来度量，输出的信噪比越高，通信质量就越好。
0()cos[sin()]c f m s t A t t ωβω=+2c c f ωπ=f β20002m =πω二、判断题1．标准调幅AM信号的包络调制解调属于线性解调方式。
(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
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。
(通信原理课件)第5章模拟调制系统
通信原理课件 第5章模拟调制系统
目 录
• 引言 • 模拟调制系统的基本原理 • 模拟调制系统的性能指标 • 模拟调制系统的实现方式 • 模拟调制系统的应用实例 • 总结与展望
01 引言
模拟调制系统的定义
模拟调制系统
利用连续的模拟信号调制载波信号，以实现信息的传输。
模拟调制系统的基本原理
通过改变载波信号的幅度、频率或相位，将模拟信息信号附 加到载波上，实现信息的传输。
软件库
使用软件库来实现调制算法，这些库通常提供易 于使用的函数和工具来简化开发过程。
3
数字信号处理算法
利用数字信号处理算法来实现模拟调制，例如使 用快速傅里叶变换（FFT）进行频谱分析。
混合实现方式
数字与模拟结合
结合数字和模拟技术来实现调制 系统，例如在发射机中使用数字 信号处理技术进行调制，而在接 收机中使用模拟技术进行解调。
模拟调制系统的应用场景
广播通信
调频广播和调相广播等。
卫星通信
利用地球同步卫星进行信号传输。
移动通信
早期的模拟移动通信系统如AMPS等。
模拟调制系统的重要性
早期的通信系统多采用模拟调制技术，具有简单、可靠和经济等优点。
模拟调制系统在某些特定应用场景中仍具有不可替代的作用，如广播电台的信号传 输等。
频带利用率
频带利用率
频带利用率是衡量模拟调 制系统传输效率的另一个 重要指标，它表示单位频 带内传输的信息量。
频带利用率计算
频带利用率通常用比特率 与信号带宽的比值来表示， 即比特率/带宽。
影响因素
频带利用率受到信号的调 制方式、信噪比和带宽限 制等多种因素的影响。
抗噪声性能
抗噪声性能
目 录
• 引言 • 模拟调制系统的基本原理 • 模拟调制系统的性能指标 • 模拟调制系统的实现方式 • 模拟调制系统的应用实例 • 总结与展望
01 引言
模拟调制系统的定义
模拟调制系统
利用连续的模拟信号调制载波信号，以实现信息的传输。
模拟调制系统的基本原理
通过改变载波信号的幅度、频率或相位，将模拟信息信号附 加到载波上，实现信息的传输。
软件库
使用软件库来实现调制算法，这些库通常提供易 于使用的函数和工具来简化开发过程。
3
数字信号处理算法
利用数字信号处理算法来实现模拟调制，例如使 用快速傅里叶变换（FFT）进行频谱分析。
混合实现方式
数字与模拟结合
结合数字和模拟技术来实现调制 系统，例如在发射机中使用数字 信号处理技术进行调制，而在接 收机中使用模拟技术进行解调。
模拟调制系统的应用场景
广播通信
调频广播和调相广播等。
卫星通信
利用地球同步卫星进行信号传输。
移动通信
早期的模拟移动通信系统如AMPS等。
模拟调制系统的重要性
早期的通信系统多采用模拟调制技术，具有简单、可靠和经济等优点。
模拟调制系统在某些特定应用场景中仍具有不可替代的作用，如广播电台的信号传 输等。
频带利用率
频带利用率
频带利用率是衡量模拟调 制系统传输效率的另一个 重要指标，它表示单位频 带内传输的信息量。
频带利用率计算
频带利用率通常用比特率 与信号带宽的比值来表示， 即比特率/带宽。
影响因素
频带利用率受到信号的调 制方式、信噪比和带宽限 制等多种因素的影响。
抗噪声性能
抗噪声性能
樊昌信《通信原理》笔记和课后习题(含考研真题)详解模拟调制系统【圣才出品】
第5章模拟调制系统5.1复习笔记一、幅度调制SU（线性调制）原理幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。
1．调幅（AM）（1）调制模型图5-1AM调制模型（2）时域表达式调幅信号时域表达式为式中，A0为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号，或随机信号。
（3）AM调制波形和频谱图图5-2AM调制波形和频谱（4）频谱①频谱表达式若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为②频谱特性a．AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。
b．频谱的带宽是基带信号带宽f H的2倍，即B AM＝2f H（5）调制特性①调制功率a．调制总功率AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。
b．载波功率载波分量并不携带信息，载波功率表达式为c．边带功率边带功率与调制信号有关，边带功率表达式为②调制效率a．调制效率的定义调制效率是有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例。
b．调制效率的一般表达式c．调制效率的特殊表达式单音余弦调制信号调制效率为/在“满调幅”（时，又称100％调制）条件下，调制效率的最大值为。
AM信号的功率利用率比较低。
2．双边带调制（DSB）（1）时域表达式将AM调制中的直流A0去掉，得到一种高调制效率的调制方式双边带调制（DSB）。
其时域表达式为（2）DSB调制波形和频谱图图5-3DSB信号的波形和频谱图（3）频谱①频谱表达式②频谱特性a．频谱中不存在载波分量；b．所需的传输带宽是调制信号带宽f H 的2倍，即2DSB HB f （4）调制特性①DSB 信号的调制效率是100％，即全部功率都用于信息传输。
②DSB 信号的包络不与调制信号的变化规律一致，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，又称同步检测。
3．单边带调制（SSB）（1）滤波法①滤波法原理先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。
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
通信原理-Ch5-模拟调制系统(李2014年版)
×
载波
已调信号 频带信号
cosct
严谨 严格 求实 求是
第四章 信道
调制的目的
1. 将基带信号变换为适合于信道传输的频带 信号； 2. 改善系统的抗噪声性能； 3. 实现信道复用，提高信道利用率。(第10章)
解调
在接收端，则需要把载波所携带的信号取出 来，而得到原基带信号。这个过程实际上是 调制的逆过程。
下边带情况
SSSB下()
c
分 解
1 4
c
1 4
M ( c )
1 m(t ) cos c t 2
M ( c )
c
1 ˆ (t )sin ct m 2
1 4
c
1 4
c
c
M ( c )sgn( c )
M ( c )sgn( c )
m0
cosct
严谨 严格 求实 求是
第四章 信道
AM的优点是能采用包络解调，因此AM 调制的接收机非常简单。
AM的调制效率低，因为AM信号中存在
不携带信息的载波分量。为了提高调制的 效率，可将不携带信息的载波分量抑制掉， 只传输携带信息的两个边带，这就是抑制 载波双边带调制(DSB)。
严谨 严格 求实 求是
严谨 严格 求实 求是
第四章 信道
2、DSB信号的产生
m(t )
×
SDSB (t ) m(t )cosct
cosct
严谨 严格 求实 求是
第四章 信道
§5.2.3 单边带调幅(SSB)
我们在高频电路中学过，单边带的产生有 多种方法，比较直接的方法是滤波法
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(模拟调制系统)【圣才出品】
5．AM、DSB、SSB 和 FM 的可靠性从优到劣的顺序为：______。
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【答案】FM、SSB／DSB、AM
【解析】在模拟通信系统中，可靠性的指标为解调器输出信噪比 S0/N0，信噪比越大，
可靠性越高。
即为窄带调频的带宽。
3．AM 系统在______情况下会出现门限效应。 【答案】包络检波且小信噪比 【解析】门限效应是由包络检波器的非线性解调作用所引起的，AM 系统在包络检波的 非线性解调作用中，当输入信噪比低于门限值时（输入信号幅度远小于噪声幅度），将会出 现门限效应，这时解调器的输出信噪比将急剧恶化，有用信号被噪声扰乱，系统无法正常工 作。
2．下面列出的方式当中，（ ）属于非线性调制。 A．单边带调制 SSB B．双边带调制 DSB C．残留边带调制 VSB D．频率调制 FM 【答案】D 【解析】线性调制是指已调信号的频谱是调制信号频谱的搬移。ABC 三项，均属于线
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号取 4kHz 作为标准带宽。
二、填空题 1．残留边带滤波器的传输特性 H（ω）应满足______。 【答案】H（ω＋ωc）＋H（ω－ωc）＝常数，｜ω｜≤ωH；或者说，在载频两边具有 互补对称特性 【解析】残留边带滤波器的 H（ω）应在载频两边具有互补对称（奇对称）特性，即需 满足 H（ω＋ωc）＋H（ω－ωc）＝常数，|ω|≤ωH。
5．在多路载波电话系统中，采用单边带方式进行频分多路复用，其一个标准的 12 路 基群信号的副载波间隔是（ ）。
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A．3.8kHz
十万种考研考证电子书Hz
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【答案】FM、SSB／DSB、AM
【解析】在模拟通信系统中，可靠性的指标为解调器输出信噪比 S0/N0，信噪比越大，
可靠性越高。
即为窄带调频的带宽。
3．AM 系统在______情况下会出现门限效应。 【答案】包络检波且小信噪比 【解析】门限效应是由包络检波器的非线性解调作用所引起的，AM 系统在包络检波的 非线性解调作用中，当输入信噪比低于门限值时（输入信号幅度远小于噪声幅度），将会出 现门限效应，这时解调器的输出信噪比将急剧恶化，有用信号被噪声扰乱，系统无法正常工 作。
2．下面列出的方式当中，（ ）属于非线性调制。 A．单边带调制 SSB B．双边带调制 DSB C．残留边带调制 VSB D．频率调制 FM 【答案】D 【解析】线性调制是指已调信号的频谱是调制信号频谱的搬移。ABC 三项，均属于线
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号取 4kHz 作为标准带宽。
二、填空题 1．残留边带滤波器的传输特性 H（ω）应满足______。 【答案】H（ω＋ωc）＋H（ω－ωc）＝常数，｜ω｜≤ωH；或者说，在载频两边具有 互补对称特性 【解析】残留边带滤波器的 H（ω）应在载频两边具有互补对称（奇对称）特性，即需 满足 H（ω＋ωc）＋H（ω－ωc）＝常数，|ω|≤ωH。
5．在多路载波电话系统中，采用单边带方式进行频分多路复用，其一个标准的 12 路 基群信号的副载波间隔是（ ）。
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【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
通信原理第5章(樊昌信第七版)剖析
DSB调制器
sDSB t m t cos ct
条件： m t 0
m t
cos ct
sDSB t
1 SDSB M c M c 2
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 )
AM
m(t ) max A0 m 2 (t ) „ A0 2 故AM „ 50% AM功率利用率低！
载波 ---不含有用信息 ，却“浪费”大部分的发射功率。 当然，
AM正是利用这种“浪费”去换取解调的“便宜”，即包检。
边带 ---包含有用信息m(t)， 满调幅时，边带功率最大。
定义调幅系数 m（用百分比表示时，又称调幅度） ——反映基带信号改变载波幅度的程度：
12
AM信号的缺点
sAM t A0 cos c t m t cos ct
AM信号功率：
PAM
A02 m 2 (t ) Pc Ps 2 2 载波功率 边带功率
Ps m 2 (t ) PAM A02 m 2 (t )
调制效率(功率利用率)：
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
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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》第5章 模拟调制(5.2-3).
5.3 非线性调制（角度调制）
5.3.1 角度调制的概念
5.3.2 窄带调频 5.3.3 宽带调频 5.3.4 调频信号的产生与解调
2018/12/26
27
第5章模拟调制
5.3.1 角度调制的概念
角度调制分：
（1）频率调制（Frequency modulation，FM） 载波的频率随输入信号的变化而变化；
A cos[c t
K f Am
K f Am
m
sin m t ]
m
mf
2018/12/26
sin m t
K f Am
m
mf
称为最大相位偏移。
35第5章模拟调制源自令：K f Am
f mf m f m
称最大角频（率）偏（移） ；
称最大频（率）偏（移）；
则：
（2）相位调制（Phase modulation，PM）
载波的相位随输入信号的变化而变化； 角度调制会产生频谱搬移不同的新的频率成分，已调信号 的频谱是调制信号频谱的非线性变换，称为非线性调制。
2018/12/26
28
第5章模拟调制
优点：抗噪声性能好；
缺点：带宽很大。 应用：高保真音乐广播、电视伴音、GSM等。
低通后：
1 no (t ) nc (t ) 2
2018/12/26
11
第5章模拟调制
则解调器输出的平均噪声功率：
1 2 1 1 No nc (t ) Ni n0 B 4 4 4
注意：对DSB调制，这里的B =（ 代入： ）
fH
1 2 So m (t ) 4
So m2 (t ) N o n0 B
1 sm (t ) sin c t sQ (t ) 下支路：
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7
第5章模拟调制
5.2.2 DSB调制系统的性能
Sm (t)
n(t)
BPF
Sm (t) ni (t)
解调器
So (t) no (t)
Sm (t)
n(t)
2020/1/16
BPF
Sm (t) ni (t)
LPF
So (t) no (t)
??? 采用相干解调。
8
第5章模拟调制
以输入单频信号为例：
sm (t) m(t)cosct
m(t) cosct2
1 2
m2 (t)
噪声功率：
Ni n0B
Si
1 m2 (t) 2
Ni n0B
比较：
So m2 (t) No n0B
2020/1/16
13
第5章模拟调制
DSB的制度增益：
G So / No ？？？ Si / Ni
也就是说：DSB信号的相干解调器使信噪比改善了一倍。
3
第5章模拟调制
5.2.1 分析模型
通信系统不可避免地会引入噪声，加性高斯白噪声是最广 泛、最典型的噪声。
以下面的模型为例研究线性调制的性能。
Sm (t)
n(t)
带通 滤波器
Sm (t) ni (t)
解调器
So (t) no (t)
其中，带通滤波器的带宽＝ Sm (t) 的带宽.
而 ni (t) 是（
So
1 16
m2 (t)
1 No 4 n0B
SSB解调的制度增益：
Si
1 4
m2 (t)
Ni n0B
GSSB ??? 分析：在相关解调中，信号和噪声的（ 均被抑制掉了，信噪比没有改善。
则解调器输出的平均噪声功率：
No
1 4
nc2 (t)
1 4
Ni
1 4
n0 B
注意：对DSB调制，这里的B =（ ）fH代入：So
1 4
m2 (t)
可得解调器输出信噪比：
So m2 (t) No n0B
2020/1/16
12
第5章模拟调制
再求输入信噪比，其中
有用功率：
Si
sm2 (t)
2020/1/16
16
第5章模拟调制
HI () sI (t)
LPF
sI (t)
cos c t
cos c t
m(t)
/ 2
Sm (t) Sm (t)
/ 2
-
HQ ()
- sQ (t)
LPF
sQ (t)
2020/1/16
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第5章模拟调制
5.2.3 SSB调制系统的性能
Sm (t)
进行解调：
2020/1/16
10
第5章模拟调制
ni (t)cosct nc (t)cos2 ct ns (t)sinct cosct
1 2
nc
(t)
1 2
nc
(t)
cos
2ct
1 2
ns
(t ) sin
2ct
低通后：
no
(t)
1 2
nc
(t)
2020/1/16
11
第5章模拟调制
原因：解调器仅解调出（
）分量的噪声，而
（
）分量的噪声直接去掉。
2020/1/16
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第5章模拟调制
附：
m(t)
HI () sI (t)
cos c t / 2
Sm (t) Sm (t)
LPF
sI (t)
cos c t / 2
HQ ()
sQ (t)
sQ (t) LPF
sm (t) sI (t) cosct sQ (t)sin ct
上支路：sm
(t) cos ct
1 2
sI (t)
下支路：sm
(t) sin ct
1 2
sQ
(t )
2020/1/16
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第5章模拟调制
若： sm (t) Acos(ct (t)) 的形式
展开：sm (t) Acos(t) cosct Asin(t)sinct 记作： sm (t) sI (t) cosct sQ (t)sinct
）噪声：
2020/1/16
4
第5章模拟调制
ni (t) nc (t)cosct ns (t)sinct
ni2 (t) nc2 (t) ns2 (t) n0B Ni Ni 称为解调器输入的平均噪声功率
2020/1/16
5
第5章模拟调制
模拟通信系统的主要质量指标： （1）解调器输出信噪比
So mo2 (t) No no2 (t)
类似地：解调器输入信噪比
2020/1/16
Si Sm2 (t) Ni ni2 (t)
S N
信号平均功率 噪声平均功率
6
第5章模拟调制
（2）调制增益 为了比较不同解调器的性能，定义
G So / No Si / Ni
为调制增益或信噪比增益。
2020/1/16
通信原理
第5章模拟调制（5.2-3）
主 讲：江金龙 E-mail：jljiang@
九江学院电子工程学院
第5章模拟调制
概要：
5.2 线性调制系统的抗噪声性能
5.2.1 分析模型 5.2.2 DSB调制系统的性能 5.2.3 SSB调制系统的性能 5.2.4 AM包络检波的性能
5.3 非线性调制（角度调制）
5.3.1 角度调制的概念 5.3.2 窄带调频 5.3.3 宽带调频 5.3.4 调频信号的产生与解调
2020/1/16
2
第5章模拟调制
5.2 线性调制系统的抗噪声性能
5.2.1 分析模型 5.2.2 DSB调制系统的性能 5.2.3 SSB调制系统的性能 5.2.4 AM包络检波的性能
2020/1/16
1 so (t) 4 m(t)
So
1 16
m2 (t)
2020/1/16
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第5章模拟调制
求输入信号的平均功率：
Si
1 4
m(t) cosct
m(t
)
sin
ct
2
1 4
1 2
m2
(t)
1 2
2
m
(t)
1 4
m2
(t)
Ni n0B
2020/1/16
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第5章模拟调制
n(t)
BPF
Sm (t) ni (t)
LPF
So (t) no (t)
??? 采用相干解调。
但这里的BPF带宽＝（
） fH
2020/1/16
18
第5章模拟调制
No
1 4
Ni
1 4
n0 B
这里： B fH
但：
sSSB (t)
1 2
m(t)
cos c t
1 2
m(t
)
sin
ct
与相干载波cos相乘，再LPF：得解调输出：
与相干载波相乘后：
sm
(t) cosct
m(t )
cos2
ct
1 2
m(t )
1 2
m(t )
cos
2ct
LPF后：
so
(t)
1 2
m(t)
2020/1/16
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第5章模拟调制
则解调器输出的平均有用信号功率：
So
1 4
m2 (t)
对解调器输入噪声
ni (t) nc (t)cosct ns (t)sinct