5.1 幅度调制的原理
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5[1].1频谱搬移及调幅的基本原理
![5[1].1频谱搬移及调幅的基本原理](https://img.taocdn.com/s3/m/173d7935eefdc8d376ee321d.png)
上,下边频分量的振幅 不超过载波振幅的一半
BW = 2F
13
例5.1
已知调制信号u (t) = Um cos t (V),AM波的振幅峰值
U AM (t ) max=1.9V,振幅谷值 U AM (t ) min =0.6V,比例常数 K a =0.9 (1/V),求已调波载频分量的振幅 U cm,原调制信号的振幅 U m以 及调幅系数 ma .
二,AM调幅电路组成模型 调幅电路组成模型 uc(t) uc(t) u(t) + UQ X AMXY Y uAM(t) 或 u(t) X AMXY Y uAM(t)
+ + – – UQ
uAM ( t ) = AM [U Q + u ( t )]U cm cos ω c t = [ AMU QU cm + AMU cm u ( t )] cos ω c t
15
2.抑制载波的双边带调幅 DSB) 2.抑制载波的双边带调幅(DSB)
1)表达式
uDSB (t ) = kau (t ) × cos ωct
"相乘"实现! 相乘"实现! 单频调制时 ka由调制电路和B (t ) = maU c cos t cos ωc t maU c = [cos(ωc + )t + cos(ωc )t ] 2
20
5.调幅波的功率 5.调幅波的功率 调幅波的
故载波分量功率 边频分量功率: 边频分量功率:
PSSB
1 Pc = T
1 = T
∫
∫
T 0
(U c m c o s ω c t ) 2 d t RL
1 U 2 cm = 2 RL
T
0
[
BW = 2F
13
例5.1
已知调制信号u (t) = Um cos t (V),AM波的振幅峰值
U AM (t ) max=1.9V,振幅谷值 U AM (t ) min =0.6V,比例常数 K a =0.9 (1/V),求已调波载频分量的振幅 U cm,原调制信号的振幅 U m以 及调幅系数 ma .
二,AM调幅电路组成模型 调幅电路组成模型 uc(t) uc(t) u(t) + UQ X AMXY Y uAM(t) 或 u(t) X AMXY Y uAM(t)
+ + – – UQ
uAM ( t ) = AM [U Q + u ( t )]U cm cos ω c t = [ AMU QU cm + AMU cm u ( t )] cos ω c t
15
2.抑制载波的双边带调幅 DSB) 2.抑制载波的双边带调幅(DSB)
1)表达式
uDSB (t ) = kau (t ) × cos ωct
"相乘"实现! 相乘"实现! 单频调制时 ka由调制电路和B (t ) = maU c cos t cos ωc t maU c = [cos(ωc + )t + cos(ωc )t ] 2
20
5.调幅波的功率 5.调幅波的功率 调幅波的
故载波分量功率 边频分量功率: 边频分量功率:
PSSB
1 Pc = T
1 = T
∫
∫
T 0
(U c m c o s ω c t ) 2 d t RL
1 U 2 cm = 2 RL
T
0
[
信号与系统郑君里版第五章
系统的H（jw）为低通滤波器，不允许高频分 量通过，输出电压不能迅速变化，于是不再表现为 举行脉冲，而是以指数规律逐渐上升和下降。
二、无失真传输 1、信号失真
(1）幅度失真. 系统对信号中各频率分量幅度产生不同程度的衰减, 使响应各频率分量的相对幅度产生变化, 即引入幅度失真.
(2）相位失真. 系统对信号中各频率分量产生相移不与频率成正比, 使响应各频率分量在时间轴上的相对相对位置产生变化, 即引入相位失真.
求响应
V2 (
j)
gE jw jw
(1
e
jw
)
E(
1 jw
1
)(1 jw
e
jw
)
E 1 (1 e jw ) E (1 e jw )
jw
jw
又Q E (1 e j ) F1 E u(t) u(t )
j
E F1 Eetu(t)
j
u2 (t) Eu(t) u(t ) E etu(t) e(t )u(t )
φ(t)=Kpm(t) 其中Kp是常数。于是，调相信号可表示为
sPM(t)=Acos［ωct+Kpm(t)］
(2)频率调制，是指瞬时频率偏移随调制信号m(t)而
线性变化，即
d(t)
dt
k
f
t
m( )d
其中Kf是一个常数
相位偏移为： 可得调频信号为：
FM和PM非常相似， 如果预先不知道调制信号 m(t)的具体形式，则无法判断已调信号是调相信号 还是调频信号。
如果将调制信号先微分，而后进行调频，则得到的是调相波， 这种方式叫间接调相；
如果将调制信号先积分，而后进行调相， 则得到的是调频 波，这种方式叫间接调频。
二、无失真传输 1、信号失真
(1）幅度失真. 系统对信号中各频率分量幅度产生不同程度的衰减, 使响应各频率分量的相对幅度产生变化, 即引入幅度失真.
(2）相位失真. 系统对信号中各频率分量产生相移不与频率成正比, 使响应各频率分量在时间轴上的相对相对位置产生变化, 即引入相位失真.
求响应
V2 (
j)
gE jw jw
(1
e
jw
)
E(
1 jw
1
)(1 jw
e
jw
)
E 1 (1 e jw ) E (1 e jw )
jw
jw
又Q E (1 e j ) F1 E u(t) u(t )
j
E F1 Eetu(t)
j
u2 (t) Eu(t) u(t ) E etu(t) e(t )u(t )
φ(t)=Kpm(t) 其中Kp是常数。于是，调相信号可表示为
sPM(t)=Acos［ωct+Kpm(t)］
(2)频率调制，是指瞬时频率偏移随调制信号m(t)而
线性变化，即
d(t)
dt
k
f
t
m( )d
其中Kf是一个常数
相位偏移为： 可得调频信号为：
FM和PM非常相似， 如果预先不知道调制信号 m(t)的具体形式，则无法判断已调信号是调相信号 还是调频信号。
如果将调制信号先微分，而后进行调频，则得到的是调相波， 这种方式叫间接调相；
如果将调制信号先积分，而后进行调相， 则得到的是调频 波，这种方式叫间接调频。
幅度调制(线性调制)的原理
第 4 章 模拟调制系统
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
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第 4章模拟调制系统
4.1幅度调制（线性调制）的原理
幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按 调制信号的规律而变化的过程。 幅度调制器的一般模型如图 4 - 1 所示。
由频谱图可知，DSB信号虽然节省了载波功率，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。由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的， 它们都携带了调制信号的全部信息，因此仅传输其中一个边带 即可，这就是单边带调制能解决的问题。
4.1.3单边带调制(SSB)
DSB信号包含有两个边带，即上、下边带。由于这两个边 带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一 个边带就够了。这种只传输一个边带的通信方式称为单边带通 信。单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。
1. 用滤波法形成单边带信号
H( )
1
－ c
0
c
(a)
H( )
1
－ c
0
c
(b)
图 4 –5 形成SSB信号的滤波特性
M( )
－ H O H
上边带 下边带
SM( ) 下边带 上边带
－ c
O
c
上边 带频谱
－ c
O
c
下边 带频谱
－ c
O
c
图 4 - 6 SSB信号的频谱
2.
sDSB (t) Am cos wnt cos wct
－ c
O
c
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
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第 4章模拟调制系统
4.1幅度调制（线性调制）的原理
幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按 调制信号的规律而变化的过程。 幅度调制器的一般模型如图 4 - 1 所示。
由频谱图可知，DSB信号虽然节省了载波功率，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。由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的， 它们都携带了调制信号的全部信息，因此仅传输其中一个边带 即可，这就是单边带调制能解决的问题。
4.1.3单边带调制(SSB)
DSB信号包含有两个边带，即上、下边带。由于这两个边 带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一 个边带就够了。这种只传输一个边带的通信方式称为单边带通 信。单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。
1. 用滤波法形成单边带信号
H( )
1
－ c
0
c
(a)
H( )
1
－ c
0
c
(b)
图 4 –5 形成SSB信号的滤波特性
M( )
－ H O H
上边带 下边带
SM( ) 下边带 上边带
－ c
O
c
上边 带频谱
－ c
O
c
下边 带频谱
－ c
O
c
图 4 - 6 SSB信号的频谱
2.
sDSB (t) Am cos wnt cos wct
－ c
O
c
cp5_1幅度调制
输出=输入信号的包络
5-1-14
第1节 幅度调制
5.1
幅度调制
基本概念 调幅AM
双边带调制DSB
单边带调制SSB
残留边带调制VSB
《 通信原理》第五章 模拟调制系统
5-1-15
第1节 幅度调制
双边带调制（DSB
模型： 时域表示式：
Double-sideband Modulation
优点：不需要滤波器具有陡峭的截止特性。 缺点：宽带相移网络难用硬件实现。
《 通信原理》第五章 模拟调制系统 5-1-23
《 通信原理》第五章 模拟调制系统
5-1-4
第1节 幅度调制
常见的模拟调制方式
幅度调制：信息加载在正弦载波的幅度上，称为幅度调制。 幅度调制属于线性调制，是基带信号频谱的搬移。 sm (t ) A(t)cos[ct (t )] 常见幅度调制方式：□调幅AM □双边带DSB 幅度 角度 □单边带SSB □残留边带VSB 角度调制：信息加载在正弦载波的角度上，称为角度调制。 角度调制属于非线性调制，不是基带信号频谱的简单搬移，产 生新的频率分量。 常见角度调制方式：□频率调制FM □相位调制PM 《 通信原理》第五章 模拟调制系统 5-1-5
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。
调制分类
模拟调制--对模拟信号进行调制，基带信号是模拟信号；
数字调制--对数字信号进行调制，基带信号是数字信号；
《 通信原理》第五章 模拟调制系统 5-1-3
第1节 幅度调制
广义调制
狭义调制
－ 分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。
m(t)
幅度调制(线性调制)的原理
保留上边带， 则
1 2
Am
cos(wc
wm )t
1 2
Am
sin
wmt
1 2
Am
sin
wnt
1 sLSB (t) 2 Am cos(wC wm )t
1 2
Am
coswmt
cosw t c
1 2
Am
sin
wmt
把上、下边带合并起来可以写成
sssB
(t)
1 2
Am
cosm
t
coswmt
1 2
Amt
sin
Ni=n0B
(4.2 - 4)
为了使已调信号无失真地进入解调器， 同时又最大限度 地抑制噪声，带宽B应等于已调信号的频带宽度，当然也是窄 带噪声ni(t)的带宽。
评价一个模拟通信系统质量的好坏，最终是要看解调器 的输出信噪比。
|H( f )|
B
1.0
－f0
0
f0
f
图 4- 13 带通滤波器传输特性
－ c
O
c
(a)
HVSB( － c)
O
c
(b)
HVSB( ＋ c)
－ c
O
(c)
HVSB( － c)＋ HVSB( ＋ c)
－ c
O
c
(d)
图 4 – 11 残留边带滤波器的几何解释
4.2线性调制系统的抗噪声性能
4.2.1分析模型
分析解调器的抗噪声性能的模型如图 4 - 12 所示。图中， sm(t)为已调信号，n(t)为传输过程中叠加的高斯白噪声。
(4.2 - 11)
ni(t) cosωct=［nc(t) cosωct-ns(t) sinωct］cosωct
CH5.1 幅度调制传输系统的抗噪声性能
S0
=
m02 (t )
=
1 16
m2(t)
输出信噪比为
S0
=
1 m 2(t)
16
=
m 2(t)
N0
1 4
n0 B b
4n0Bb
中中国国矿矿业业大大学学通通信信研研究究所所
16 of 42
G
通信原理 communication
因为， 单边带解调器的输入信噪比为
Si
1 m2(t)
=4
=
m2(t)
N i n0 BSSB 4n0 BSSB
输入信号平均功率
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
[ ] Si
=
S2 SSB
(t
)
=
1 4
m(t)cosωct m mˆ (t )sinωct
2
[ ] =
1 4
m2 (t ) cos2 ωct
m m(t )mˆ (t)sin 2ωct
+
mˆ 2 (t ) sin2 ωct
因为m(t) 与 mˆ ( t ) 幅度相同，两者具有相同
的平均功率，经推导可得到输入信号平均功率
输出信噪比为
S0
=
1 m 2 (t)
16
=
m 2 (t)
N0
1 4 n 0 B SSB
4 n 0 B SSB
因而制度增益为
G SSB
=
S0 Si
/ /
N0 Ni
=1
这是因为在SSB系统中，信号和噪声有相同
表示形式，所以，相干解调过程中，信号和噪声
的正交分量均被抑制掉， 故信噪比没有改善。
中中国国矿矿业业大大学学通通信信研研究究所所
第5章模拟调制系统ppt课件
t
状完全一样，因此用包络检波 A 0 m ( t )
的方法就很容易从已调信号中
O
恢复出原始调制信号；
cos ct
t
O
如果调制信号
m(t) max
A0，
t
就会出现“过调幅”现象，这 s A M ( t )
时用包络检波将会发生失真，
O
需要采用其他的解调方法。
t
s(5t).1T li 幅m T1度TT调/2/2s(制t)d(t线性cos调2c制t )1原co理2s2ct
5.1 幅度调制(线性调制)原理
幅度调制 是 用 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 。幅度调制 器 的一般模型 如图所示 ：
m(t )
×
h(t )
sm (t )
c(t ) Acos(ct 0 )
图 5-0 幅度调制器的一般模型
图中，m(t) 是 基带信号，h(t) 是 滤波器 的 冲激响应 ；
A0 m(t )
O
cosc t
O
sAM (t )
H
载频
A0
O H
SAM ( )
载频
A0
1
t
c
2 O
下边带
c
t
上边带
O
t
BAM 2fH
图5-2 AM 信号的 波形 和 频谱
5.1 幅度调制(线性调制)原理
通过调制信号的波形可以
看出，如果
m(t) max
A0
，则AM
m (t)
O
பைடு நூலகம்
波的包络与调制信号 m(t)的形
S m ()1 2[M (c)M (c)]
通信原理第5章 模拟调制系统
c (t) m (t)co (t)s t ((t))
幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带 角度调制：频率调制、相位调制
.
3
第5章 模拟调制系统
5.1幅度调制（线性调制）的原理
一般原理
表示式： c(t)Acosct0
设：正弦型载波为
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）。
通信原理
.
1
通信原理
第5章 模拟调制系统
.
2
第5章 模拟调制系统
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。 (调频)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。
常见的模拟调制
t
时，其包络与调制信号波形相同， A0 mt
因此用包络检波法很容易恢复出原
始调制信号。
t 载波
否则，出现“过调幅”现象。这时用 t
包络检波将发生失真。但是，可以
采用其他的解调方法，如同步检波。sAM t
t
.
7
第5章 模拟调制系统
频谱图 由频谱m 可t 以看出，AM信号的频谱由
载频分量
t
上 下边 边A0 带 带mt
sm t
s p t LPF sd t
c t cosct
.
14
第5章 模拟调制系统
相干解调器性能分析
已调信号的一般表达式为
s m (t) s I(t)c o sc t s Q (t)sinc t
与同频同相的相干载波c(t)相乘后，得
sptsm(t)cosct
幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带 角度调制：频率调制、相位调制
.
3
第5章 模拟调制系统
5.1幅度调制（线性调制）的原理
一般原理
表示式： c(t)Acosct0
设：正弦型载波为
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）。
通信原理
.
1
通信原理
第5章 模拟调制系统
.
2
第5章 模拟调制系统
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。 (调频)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。
常见的模拟调制
t
时，其包络与调制信号波形相同， A0 mt
因此用包络检波法很容易恢复出原
始调制信号。
t 载波
否则，出现“过调幅”现象。这时用 t
包络检波将发生失真。但是，可以
采用其他的解调方法，如同步检波。sAM t
t
.
7
第5章 模拟调制系统
频谱图 由频谱m 可t 以看出，AM信号的频谱由
载频分量
t
上 下边 边A0 带 带mt
sm t
s p t LPF sd t
c t cosct
.
14
第5章 模拟调制系统
相干解调器性能分析
已调信号的一般表达式为
s m (t) s I(t)c o sc t s Q (t)sinc t
与同频同相的相干载波c(t)相乘后，得
sptsm(t)cosct
樊昌信,通信原理(第七版)通信原理-第5章-模拟调制系统-20191129_更新
当满足条件m (t)max A0时，AM信号的包络与调制信号成正比， 可以用包络检波法很容易恢复出原始的调制信号 m (t) max >A0将会出现过调幅现象而产生包络失真,不能用包络 检波器进行解调，为保证无失真解调，可以采用相干解调
频谱
AM信号的频谱包含: ➢载频分量 ➢上边带 ➢下边带
M()
问题：能否去掉不带信息的载波， 提高调制效率？
抑制载波双边带调制
AM信号的缺点 总结
AM信号功率：
PAM
A02 2
m2 (t) 2
Pc
Ps
载波功率 边带功率
调制效率（功率利用率）：
m(t) max A0 m2 (t) A02 故AM 50% AM功率利用率低！
AM信号：普通调幅波
AM
Am A0
子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又
称为线性调制。但应注意，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。事实上，
任何调制过程都是一种非线性的变换过程。
适当选择滤波器的特性H(ω)，便可以得到各种幅度调
制信号。例如，调幅、双边带、单边带及残留边带信号
等
频谱的变化：
已调信号与输入信号频谱之√间
适用条件：AM信号，且要求|m(t)|max A0 ， 包络检波器结构：
通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。例如，
D AM信号 R
C A0 m t
性能分析 设输入信号是 sAM (t) [ A0 m(t)] cosct 选择RC满足如下关系 fH 1/ RC fc
式中fH － 调制信号的最高频率
4. 要求A0 + m(t) ≥ 0，否则，“过调幅”，使包 络失真。称|m(t)|max/A0为调幅指数
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)：
幅值调制原理
幅值调制原理幅值调制（Amplitude Modulation）是一种模拟调制方法，用于将原始信号的幅度变化嵌入到载波信号的幅度中。
通过改变载波信号的振幅，我们可以传输原始信号的信息。
幅值调制的原理是基于载波信号的振幅与原始信号的幅度之间的线性关系。
在幅值调制中，原始信号被称为基带信号，而用于传输的载波信号被称为高频信号。
基带信号通常是人类声音或其他传感器产生的模拟信号，它的频率范围通常较低。
而高频信号是一种纯粹的正弦波信号，它的频率通常远高于基带信号。
幅值调制的过程可以通过以下步骤来实现：1. 将基带信号与一个高频信号相乘。
2. 将乘积信号的振幅变化与基带信号的幅度变化相匹配。
3. 最终的信号通过信道传输，并在接收端进行解调以还原原始信号。
在幅值调制中，我们将基带信号乘以一个高频信号，这样可以使得乘积信号在频域上发生一次平移，从而使其包含了基带信号的频谱内容。
因为基带信号的频率较低，所以乘积信号的频谱内容集中在频率为高频信号频率加上基带信号频率的位置。
而通过改变高频信号的振幅，相当于改变了乘积信号的整体幅度。
这样，接收端可以通过检测乘积信号的振幅变化来获取基带信号的幅度信息。
需要注意的是，在幅值调制过程中，乘积信号的频谱会包含多个频率成分。
为了在接收端实现信号的解调，需要使用带通滤波器来选择所需的频率成分，并去除其他频率的干扰。
总而言之，幅值调制是一种将基带信号嵌入到载波信号的幅度中的方法。
通过改变载波信号的振幅，我们可以传输原始信号的信息。
幅值调制是模拟调制中常用的一种方法，被广泛应用于广播电台、电视信号传输和通信系统中。
各种调制方式_解调门限_解释说明
各种调制方式解调门限解释说明1. 引言1.1 概述在通信系统中，信息的传输需要经过调制和解调的过程。
调制是将要传输的信息转换成适合在信道中传播的模拟或数字信号的过程，而解调则是将接收到的信号转换回原始信息的过程。
在这个过程中，解调门限起着关键的作用。
1.2 文章结构本文将首先介绍各种常见的调制方式，包括幅度调制(AM)和频率调制(FM)等。
然后我们将详细探讨解调门限的概念以及它在通信系统中的作用。
最后，我们将对不同调制方式下解调门限的应用进行说明。
1.3 目的本文旨在帮助读者了解不同调制方式以及解调门限在通信系统中的重要性。
通过阐述解释这些概念和原理，读者将能够更好地理解和设计通信系统，并能够正确地应用和配置解调门限来实现可靠和高效的信息传输。
2. 调制方式2.1 调制概念调制是在信号传输过程中改变信号的某些特性的过程。
通过调制，我们可以将原始信号转换为适合传输的模拟或数字信号。
调制的目的是增强信号的抗干扰能力和传输距离。
2.2 幅度调制(AM)幅度调制(AM)是一种常见的调制方式。
在AM中，载波信号的振幅根据待传输信息进行变化。
当待传输信息对应的信号值为高时，振幅较大；而当待传输信息对应的信号值为低时，振幅较小。
这样可使得待传输信息通过改变振幅而被编码到载波中。
2.3 频率调制(FM)频率调制(FM)是另一种常见的调制方式。
在FM中，载波信号的频率根据待传输信息进行变化。
当待传输信息对应的信号值高时，频率增加；而当待传输信息对应的信号值低时，频率减小。
这样可使得待传输信息通过改变频率而被编码到载波中。
注意：以上只介绍了两种常见的调制方式- 幅度调制和频率调制，并且仅涉及了它们的基本概念。
在实际应用中，还存在其他调制方式，如相位调制（PM）和正交振幅调制（QAM），它们有各自特定的应用场景。
接下来的部分将说明解调门限的概念、作用以及在不同调制方式中的应用。
3. 解调门限概念解调门限是指在通信系统中用于判断接收信号的电平高低的阈值。
5.1 幅度调制的原理
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
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）
【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
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。
第5章 信道与线性调制
--模拟(Analog)数据与数字(Digital)数据
信号(Signal)：数据的物理量编码（通常为电编 码），数据以信号的形式传播。 --模拟信号与数字信号 --基带( Base band ) 与宽带( Broadband )信号
Communication Theory
信道(Channel)：传送信息的线路（或通路）。 比特率(Bit Rate)：数据传输速率 (bps，b/s)。
明线
对称电缆（双绞线）
Communication Theory
同轴电缆：由同轴的两个导体构成，外导体是一个圆柱形 的空管(金属丝网)，内导体是金属线(芯线)，中间填充着 介质；外导体接地，起屏蔽作用，外界噪声很少进入其内 部。
Communication Theory
2、光纤信道及其基本特性
定义：光导纤维(简称光纤)为传输媒质、光波为载波 的光纤信道 ； 特点：损耗低、频带宽、线径细、重量轻、可弯曲半 径小、不怕腐蚀、节省有色金属以及不受电磁干扰等 优点； 组成：光源、光纤线路及光电探测器等三个部分 光源是光载波发生器，广泛应用半导体发光二极管 (LED)或激光二极管(LD)做光源； 在接收端是一个直接检波式的光探测器，常用PIN光 电二极管或雪崩光电二极管(APD管)来实现光强度的 检测； 中继器有两种类型：直接中继器和间接中继器。在 数字光纤信道中，为了减小失真以及防止噪声的积 累，每隔一定距离需加入再生中继器。
t
t
a) 模拟信号
b) 数字信号
Communication Theory
3.周期信号和非周期信号
周期信号：信号由不断重复的固定模式组成（如正弦
波）
非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环（如语
第5章模拟调制系统1
由 m(t) 0
c os2
ct
1 2
(c os2 c t
1)
可得： pAM =
A02 + 2
m2 (t) =
2
pc +
ps
边带功率 载波功率
25
定义调制效率：边带功率与总平均功率的
比值，用符号AM表示
AM
Ps
PAM
m2 (t) A02 m2 (t)
一般情况下，AM都小于1，调制效率很低，
载波的振幅随调制信号的变化而变化 设 载波为 c(t) Acos(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）。
调制信号(基带信号)为 m( t )
则 已调信号为: sm (t) Am(t) cos(ct 0 )
频谱 sm (t) Am(t) cosct
M( )
AM 频谱示意图：
0
H
c
0
c
SAM () 下边带
上边带
c H
c
c H
0
c H
c
c H
2 H
从频谱结构上看，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。
－ H 0 H
(t)
M( )
22
SAM( )
1
A0
A0
1
O
2
－ H 0 H t
33
功率与效率
功率 PDSB sD2 SB(t) m2 (t) cos2 (ct)
1 2
m2 (t)
1 2
m2 (t) cos(2ct)
1 m2 (t) 2
通信原理第5章(樊昌信第七版)
s p t sVSB t 2 cos ct
sVSB t
sp t
LPF
sd t
S p S VSB c S VSB c
S VSB
c(t ) 2 cos c t
1 M c M c H 2
SSB信号的特点
优点之一是频带利用率高。传输带宽为AM/DSB的一半：
BSSB BAM / 2 f H
因此，在频谱拥挤的通信场合获得了广泛应用，尤其在 短波通信和多路载波电话中占有重要的地位。
优点之二是低功耗特性，因为不需传送载波和另一个边 带而节省了功率。这一点对于移动通信系统尤为重要。
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 )
幅度调制 频率调制 相位调制
m(t )
调制器
sm (t )
按载波信号 c(t)的类型分
连续波调制 脉冲调制
c(t )
7
本章研究的模拟调制方式：
——是以正弦信号 c(t ) A cos(c t ) 作为载波的
实验二 幅度调制和解调
实验二 幅度调制和解调一 实验目的：1、了解幅度调制和解调的原理。
2、观察调制和解调过程中波形的变化，加深对调制和解调过程的理解。
二 实验原理：幅度调制就是载波的振幅（包络）受调制信号的控制作周期性的变化。
变化的周期与调制信号周期相同。
即振幅变化与调制信号的振幅成正比。
通常称高频信号为载波信号。
调幅波的解调是调幅的逆过程，即从调幅信号中取出调制信号，通常称之为检波。
调幅波解调方法主要有包络检波器，相干解调法。
1、幅度调制原理 调制过程如图1所示。
AM: A+m(t)m(t)=0f L — f H图1 幅度调制原理调制信号为A+m(t)，其中A 为直流分量，m(t)为交流分量。
高频载波信号取为cos ωc (t)。
信号调制过程就是将两者相乘，即直流分量和交流分量分别与高频载波进行相乘运算，得到一个新的波形（A+m(t)）cos ωc (t)，以下是调制过程的频域分析过程：)f (M )t (m F −→− 交流分量的频谱)f (M )f (A 2)t (m A 0F+−→−+δπ 调制信号的频谱 ()()[]c c Fc f f f f )f (C t cos -++=−→−δδπω高频载波的频谱()()[]c c Ff f M f f M 21)f (S )t (S -++=−→−与载波相乘后信号的频谱 ()()[]c c Ff f M f f M )f (H 21)f (Sm )t (Sm -++=−→− 带通滤波器滤出的信号频谱其中Sm(f)也就是经调制后输出的信号的频谱。
部分信号的频谱图如图 2所示H L L HH LL Hcc H c c Hcc H c c H图2 调制过程各信号的频谱图调制过程的时域分析：m (t )A 0＋m (t )OOOcos ωc (t s AM (t )1M (ω)πA 0£ωHωHω£ωcωcπA 0S AM (ω)21ω图3 调制过程各信号的时域波形图采用不同的H(f)可得到DSB 、SSB 、VSB 、AM 幅度调制（AM ）：H(f)为理想带通。
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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
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。
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
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
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
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 制信号的变化而变化,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
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
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
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。
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）
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
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
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
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。
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
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
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)
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。
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。
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
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
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
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。
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
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
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
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 制信号的变化而变化,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
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
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
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。
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）
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
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
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
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。
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
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
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)
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。
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。
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
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