5.1 幅度调制的原理

输入信号的变化而变化,包括频 率调制、相位调制
脉冲调制
数字脉冲调制
5
5.0 基本概念
c(t ) A cos(0 m (t )t m (t ))
幅度调制 频率调制 非线性调制
相位调制
线性调制
6
5.0 基本概念
振幅调制 s( t ) [m(t )
A0 ]cos0 t
12
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
设调制信号m(t)的频谱为M()，则已调信号的频谱为: A Sm ( ) M ( c ) M ( c ) 2
M(ω)
Sm(ω)
0
ω
-ωc
0 (b) 输出信号频谱密度
ωc
ω
(a) 输入信号频谱密度
已调信号的频谱是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数 因子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制又称为线性调制。 注意：这里的“线性”并不意味着已调信号与调制信号之间符合线 性变换关系。
2
5.0 基本概念
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
5.0 基本概念
调制模型
m(t )
调制信号
S (t )
调制器
已调信号
19
5.1.1 AM信号：普通调幅波
AM 频谱示意图
M( )

fH
0

c


载频分量
c
0
载频分量

S AM
上边带
c f H c
下边带
c f H
下边带
上边带

0
c f H
c
c f H
2 fH
SAM(t) 的频谱是 m(t) 的频谱在频域内的线性搬移称之为线性调制
c

上边带
0
t

c f H
c
c f H
0
c f H
c
2 fH
c f H

26
5.1.2 双边带调制（DSB）
4 解调方法 相干解调：同步检波法
27
5.1.2 双边带调制（DSB）
sDSB(t)

sp(t)
LPF
sd(t)
c t cos c t
且
SAM () F ( A0 cos ct F m(t ) cos ct 1 A0 ( c ) ( c ) M ( c ) M ( c ) 2
若m(t)为随机信号，则已调信号的频域表示式必须用功率谱描述。
严格同步 的本地载 波
sDSB (t ) m(t )cos ct
s p (t ) S DSB (t ) cos c t m(t ) cos c t cos c t 1 m(t )[1 cos 2c t ] 2 1 sd (t ) m ( t ) 2
28
5.1.2 双边带调制（DSB）
Sm (t ) S DSB (t ) m(t ) cosc t
DSB 频谱结构
S DSB ( ) 1 M ( c ) M ( c ) 2
M ()
波形：
A
频谱图：
m( t )
0
t
cosct

0
f
H

0
t
Sm ( t )

c
包络
0
S DSB ( )
下边带
【例5.1】 已知一AM广播电台输出功率为50KW，采用单频 余弦信号进行调制，调幅指数为0.707，计算调制效率和载波功率。
AM
2 2 Am 1 AM 2 2 2 2 2 A0 m t 2 A0 Am 2 AM 5
m2 t
AM
PS PAM
18
5.1.1 AM信号：普通调幅波
5 频谱：若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为 因为
m(t ) M ( ) cos c t ( c ) ( c ) A0 2 A0 ( )
Sm (t ) SAM (t ) A0 m(t ) cos ct
c1 (t ) cos ct
对上支路有：
c2 (t ) sin ct
f (t ) ( f1 (t ) cos ct f 2 (t ) sin 0t ) cos ct 1 1 1 f1 (t ) f1 (t ) cos 2ct f 2 (t ) sin 2ct 2 2 2
30
5.1.2 双边带调制（DSB）
4 调制效率
DSB信号的总功率只包括边带功率，不含有载波功率，所以DSB 信号的调制效率是100%，即全部功率都用于信息传输。
m(t )
过调幅失真
0
t
A0 m(t )
A0
0
t
cosct
用其他的解调方法， 如同步检波。
0
t
包络
S AM (t )
包络检波将 发生失真
t
16
0
5.1.1 AM信号：普通调幅波
4 解调方法 非相干解调：包络检波法
（1）包络检波（二极管单向导通性） （2）低通滤波（除去高频成分） （3）隔断直流（恢复基带波形）
【例5.2】P128页习题5-6
s(t ) f1 (t )cos ct f 2 (t )sin ct
消息信号 f1(t)
乘积调 制器
cos( c t )
复合信号 s(t)
乘积调 制器
cos(ct )
1 f (t ) 低通滤 2 1
波器
-90o移相器
sin( c t )
复合信号 s(t)
Pc PAM PS PAM (1 AM ) 40 ( KW )
24
5.1.2 双边带调制（DSB）
双边带调制原理:在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息 完全由边带传送。如果在AM调制模型中将直流去掉，即可得到一 种高调制效率的调制方式——抑制载波双边带调制，简称双边带 调制(DSB)
载波 c( t )
4
5.0 基本概念
调制的分类
根据调制信号、载波类型、载波参数变化的不同进行分类。
模拟连续波调制 （简称模拟调制）
AM DSB-SC 幅度调制 SSB 幅度调制：正弦波的幅度随输入信 VSB ,包括调幅、双边 号的变化而变化
带、单边带和残留边带;
连续波调制
FM
数字连续波调制 角度调制 PM （简称数字调制） 正弦波的瞬时角频率或相位随 模拟脉冲调制
1 信号表达式:无直流分量A0
Sm (t ) S DSB (t ) m(t ) cosc t
2 频谱：无载频分量
1 S DSB ( ) [ M ( c ) M ( c )] 2
3 信号带宽
BDSB 2 f H
25
5.1.2 双边带调制（DSB）
DSB 信号表达式
包络检波
低通滤波
隔直
17
5.1.1 AM信号：普通调幅波
4 解调方法
sAM(t)
相干解调：同步检波法

sp(t)
LPF
sd(t)
严格同步的 本地载波
c t cos ct
sAM (t ) [ A0 m(t )]cos ct
s p (t ) s AM (t ) cos ct [ A0 m(t )]cos ct cos ct 1 [ A0 m(t )][1 cos 2ct ] 2 1 sd (t ) [ A0 m(t )] 2
m2 t
当“满调幅”时，|m(t)|max = A0时，调制效率最高
max ＝ 1/3
调幅指数:
AM
Am A0
AM
2 AM 2 2 AM
AM信号的功率利用率很低。 应用：中短波段AM广播。
23
5.1.1 AM信号：普通调幅波 AM
Am 0.707 A0
第五章 模拟调制系统
5.0 基本概念
5.1 幅度调制的原理
5.2 线性调制系统的抗噪性能 5.3 非线性调制的原理 5.4 调频系统的抗噪性能 5.5 各种模拟系统的比较 5.6 频分复用（FDM）
1
5.0 基本概念
基本概念
调制信号－指来自信源的基带信号（低频） 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（高频） 调制－用调制信号去控制载波信号的某个参数，使参数随调 制信号的变化而变Hale Waihona Puke Baidu,把信号转换成适合在信道中传输的形式的一 种过程。 已调信号－载波受调制后称为已调信号,调制信号和载波的合 成信号(高频） 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。
AM
m2 t PS 2 PAM A0 m 2 t
22
5.1.1 AM信号：普通调幅波
当m(t) = Am cos mt (单音余弦信号），时
2 m 2 ( t ) Am /2
AM
2 Am 2 2 2 2 2 A A A0 m t 0 m
A cos(ct 0 )
正弦型载波为 c(t ) A cos ct 0 式中， A — 载波幅度； c — 载波角频率；
0 — 载波初始相位（以后假定0 ＝ 0）。
则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成
s(t ) Am(t ) cos ct
式中， m(t)— 基带调制信号。
20
5.1.1 AM信号：普通调幅波
6 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 fH
功率： 当m(t)为确知信号时，
2 PAM s AM ( t ) [ A0 m ( t )] 2 cos 2 c t 2 A0 cos 2 c t m 2 ( t )cos 2 c t 2 A0 m ( t )cos 2 c t
7
5.0 基本概念
频率调制
s(t ) cos [0 m(t )]t
8
5.0 基本概念
相位调制
s(t ) cos0 t m(t )
9
5.0 基本概念
频 谱 移 动 及 带 通 性 质
AM
PM
FM
10
第五章 模拟调制系统
5.0 基本概念
5.1 幅度调制的原理
13
5.1.1 AM信号：普通调幅波
1 调制器模型
m(t )
A0

A0 m(t )

Sm ( t )
cosc t
2 信号表达式
sAM (t ) [ A0 m(t )]cos ct A0 cos ct m(t )cos ct
m(t) － 调制信号，均值为0； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。
-90o移相器
sin(ct )
消息信号 f2(t)
乘积调 制器
乘积调 制器
低通滤 波器
1 f 2 (t ) 2
(a)发射机
(b)接收机
29
5.1.2 双边带调制（DSB）
解：相加器输出波形为： f (t ) f1 (t )cos ct f2 (t )sin ct 接收端采用的是相干解调，所以可确定:
5.2 线性调制系统的抗噪性能 5.3 非线性调制的原理 5.4 调频系统的抗噪性能 5.5 各种模拟系统的比较 5.6 频分复用（FDM）
11
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
调幅定义：载波的振幅随调制信号的变化而变化
m(t )
s(t )
H ( )
sm (t )
适当选择带通滤波器 的特性，便可以得到 各种幅度调制信号。
若m(t ) 0， 则PAM
2 A0 m2 (t ) Pc PS 2 2
载波功率
边带功率
21
5.1.1 AM信号：普通调幅波
调制效率 AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带 功率才与调制信号有关，载波分量并不携带信息。 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 例称为调制效率：
经低通滤波后为：1/2f1(t) 对下支路有： f (t ) ( f1 (t ) cos ct f 2 (t ) sin ct ) sin ct 1 1 1 f1 (t ) sin 2ct f 2 (t ) f 2 (t ) cos 2ct 2 2 2 经低通滤波后为：1/2f2(t)
14
5.1.1 AM信号：普通调幅波
3 信号波形
m(t )
t
A0 m(t )
A0
cos c t
t t
Sm ( t )
包络
t
由波形可以看出， 当满足条件 |m(t)|max A0 时，其包络与调制 信号波形相同，因 此用包络检波法很 容易恢复出原始调 制信号。
过调幅
15
5.1.1 AM信号：普通调幅波