模拟调制系统的基本概念

A02 2
(w
wc
)
1 4
Pm
(w
wc
)
A02 2
(w
wc
)
1 4
Pm
(w
wc
)
PAM
1
2
PAM (w)dw Pc Ps
Pc
1 2
A02
Ps
1
2
Ps (w)dw Rs (0)
AM
Ps Pc Ps
1 2
Rs (0) A02 Rs (0)
例题 4-1
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。
③ DSB信号功率利用率提高了，但它的频带宽 度仍是调制信号带宽的两倍，与AM信号带 宽相同。
例题 4-2
如下图的平衡调制器中，若非线性器件的输入输出特性 为 y a1x a2x2已知调制信号 f (t) 的频谱为300—3400Hz,载 频满足什么条件时，可以得到理想的DSB信号？
f(t) + + x1 非线性器件
第 4 章 模拟调制系统
4.0 引言 4.1 幅度调制（线性调制）的原理 4.2 线性调制系统的抗噪声性能 4.3 非线性调制（角调制）的原理 4.4 调频系统的抗噪声性能 4.5 各种模拟调制系统的性能比较
4.0 引言
1.调制的目的 2.调制的载体 3.调制的分类
1.调制的目的
适应信道要求； 适应天线要求； 实现频分复用（FDM）； 中频段便于处理； 减小干扰，提高系统抗干扰能力； 实现传输带宽与信噪比的互换。
1
调幅指数
2. 调制信号为确知信号时的已调信号频谱
sAM (t) A0 m(t)coswct
1 2
[
A0
m(t)][e jwct
e jwct
]
m(t) M (w)
有傅氏变换理论可知
A0 2 A0 (w) m(t)e jwct M (w mwc )
则
S
AM
(w
)
A0
(w
wc
)
1 2
M
(w
4.1.2 抑制载波双边带调制（DSB-SC ） (Double-sideband Suppressed Carrier)
将AM信号中的A0去掉，即可输出DSB信号。
sDSB (t) m(t) coswct
(4.1 - 6)
SDSB (w)
1 2
M
(w
wc
)
M
(w
wc
)
(4.1 - 7)
cos w0 t O
RAM ( ) E[sAM (t)sAM (t )] sAM (t)sAM (t ) [ A0 m(t)]coswct[ A0 m(t )]coswc (t )
A02 2
cos wc
1 2
m(t)m(t
) coswc
A02 2
cos wc
1 2
Rm ( ) coswc
PAM
(w)
调制效率：
AM
PS PAM
m2 (t) A02 m2 (t)
若 m(t) Am cos(wmt m )
则
AM
Am2 2A02 Am2
2 AM
2
2 AM
若 AM 1 ，则 AM 1/ 3
4. 调制信号为随机信号时已调信号的功率谱密度
假设 m(t) 为零均值的各态历经平稳随机过程的一个 实现，自相关函数
2.调制的载体
正弦载波 脉冲序列
3.调制的分类 幅度调制（AM、DSB、SSB、VSB） 角度调制（FM、PM）
4.1 幅度调制（线性调制）的原理
m(t)
× s’(t) h(t)
sm(t)
cos wct
图 4 – 1 幅度调制器的一般模型
输出已调信号的时域和频域一般表示式为
sm (t) m(t) coswct h(t)
(4.1 - 1)
Sm
(w )
1 2
M
(w
wc
)
M
(w
wc
)H
(w )
(4.1 - 2)
4.1.1 调幅(AM)
m(t)
＋
sAM(t)
A0
coswct
图 4 - 2 AM调制器模型
1.调幅信号的时域表达
sAM (t) A0 m(t)coswct
A0 coswct m(t) coswct
(4.1 - 3)
m(t) O
sDSB (t) O
t
－wc
O
wc
w
M(w)
t
t 载波反相点
－w H
O
w H
w
SDSB (w)
2wH
－wc
O
wc
w
图 4-4 DSB信号的波形和频谱
DSB信号的特点（与AM信号相比）：
① 需采用相干解调(同步检波)，不能采用简单 的包络检波。
② 在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位 有180°的突变。
wc
)
A0
(w
wc
)
1 2
M
(w
wc
)
(4.1 - 4)
M (w ) 1
－w H
0
w H
w
A0 －w
c
S AM (w )
1 2
0
A0 w
c
图 4 – 3(b) AM信号的频谱
BAM 2 fH
w
3. 功率分配
AM信号在1 电阻上的平均功率等于 S(AM ) (t) 的均方 值。当调制信号为确知信号时，S(AM ) (t) 的均方值即为 其平方的时间平均，即
PAM
s
2 AM
(t
)
A0 m(t)2 cos2 wct
A02 cos2 wct m2 (t) cos2 wct 2 A0m(t) cos2 wct
假定 m(t) 0
则
PAM
A02 2
m2 (t) 2
Pc
Ps
载波功率
(4.1 - 5)
边带功率
只有边带功率才与调制信号有关。因此，从功 率上讲，AM信号的功率利用率比较低。
+
cos(wct) +
-f(t) + +
非线性器件
x2
y1 +
+y
-
y2
带通滤波器 SDSB(t) fc
平衡调制器
f(t) + + x1 非线性器件
+
cos(wct) +
-f(t) + +
非线性器件
x2
y1 +
+y
-
y2
带通滤波器 SDSB(t) fc
解：有图可知 平衡调制器
x1 f (t) coswct
x1 f (t) coswct
非线性器件输出为
因此
y1 a1[ f (t) coswct] a2[[ f (t) coswct]2 y1 a1[ f (t) coswct] a2[[ f (t) coswct]2
m (t) O
A 0 ＋m (t )
O cos w c(t )
O
s AM (t )
O
t
m(t) max A0
t t
t
图 4 – 3(a) AM信号的波形
m(t) Am cos mt
sAM (t) A0 Am cosmtcoswct
A0 (1 AM cosmt) coswct
AM
Am A0
a) 计算调制效率和载波功率； b) 如果天线用50Ω电阻负载表示，求载波信
号的峰值幅度。
例题4-1的解
a)
AM 0.707
AM
2
2 AM
2 AM
0.2
AM
PS PAM
PAM PC PAM
0.2
PC (1AM )PAM 40KW
b)
PC
ຫໍສະໝຸດ BaiduA02 2R
40 KW
A0
2RPC 2KV