第4章模拟调制系统的基本概念共110页文档
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0
A0 w
c
图 4 – 3(b) AM信号的频谱
BAM2fH
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
PAMsA 2M(t)
A0m(t)2co2swct
A02co2swctm2(t)co2swct2A0m(t)co2swct
假定 m(t) 0
则
PAMA202 m22(t)PcPs
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。
调制效率：
AM
PS PAM
m2(t) A02 m2(t)
w 若 m (t) A m com ts (m )
则
AM2A02Am 2 Am 2
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。
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）
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。
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 ya1xa2x2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？
4.1.3 单边带调制（SSB）(Single-sideband)
O
s AM (t )
O
t
m(t)maxA0
t t
t
图 4 – 3(a) AM信号的波形
m(t)Amcosmt
sAM (t)A 0A mco m stco wcts A 0(1AM co m st)co wcts
AM
Am A0
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)A0m(t)cowsct
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
w s m ( t) m ( t) co c t h s ( t)
(4.1 - 1)
S m (w ) 1 2 M (w w c) M (w w c)H (w )
sDS (t)Bm (t)co wcst
(4.1 - 6)
S D(S w)B 1 2M (w wc)M (w wc) (4.1 - 7)
cos w0 t O
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
1 2[A0m(t)]e[jwct ejwct]
m(t)M(w)
有傅氏变换理论可知
A0 2A0(w) m(t)ejwct M(wmwc)
则 SAM(w)A0(wwc)12M(wwc) A0(wwc)12M(wwc)
(4.1 - 4)
M (w ) 1
－w H
0
w H
w
A0 －w
c
S AM (w )
1 2
AM
Ps Pc Ps
Rs(0) 12A02 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。
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)
2
AM 0.70 7 AM 2AA 2 M M 0.2
A02 2
coswc
1 m(t)m(t 2
)coswc
A02 2
coswc
1 2
Rm( )coswc
PAM(w)2A02 (wwc)14Pm(wwc)
A02
2
(wwc)14Pm(wwc)
1
ww P A M2 P A M ( )d P cP s
Pc
1 2
A02
百度文库 Ps
1
2
Ps (w)dw Rs (0)
2 AM
2A 2M
若 AM 1 ，则 AM1/3
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
RAM ( ) E[sAM (t)sAM (t )] sAM (t)sAM (t ) [A0 m(t)]coswct[A0 m(t )]coswc(t )
x1 f (t)coswct
x1 f (t)coswct
非线性器件输出为
因此
y1a 1[f(t)coswct]a2[[f(t)coswct]2 y1a 1[f(t)coswct]a2[[f(t)coswct]2
w y y 1 y 2 2 a 1 f( t) 4 a 2 f( t) c o sc t
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
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
(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)A 0m (t)co wcts A 0co wctsm (t)co wcts
(4.1 - 3)
m (t) O
A 0 ＋m (t )
O cos w c(t )
AMPPASMPAPMAMPC 0.2 PC(1AM)PAM40KW
b) P C2 A R 0 24K 0W A 02RCP 2KV
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。
A0 w
c
图 4 – 3(b) AM信号的频谱
BAM2fH
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
PAMsA 2M(t)
A0m(t)2co2swct
A02co2swctm2(t)co2swct2A0m(t)co2swct
假定 m(t) 0
则
PAMA202 m22(t)PcPs
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。
调制效率：
AM
PS PAM
m2(t) A02 m2(t)
w 若 m (t) A m com ts (m )
则
AM2A02Am 2 Am 2
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。
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）
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。
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 ya1xa2x2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？
4.1.3 单边带调制（SSB）(Single-sideband)
O
s AM (t )
O
t
m(t)maxA0
t t
t
图 4 – 3(a) AM信号的波形
m(t)Amcosmt
sAM (t)A 0A mco m stco wcts A 0(1AM co m st)co wcts
AM
Am A0
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)A0m(t)cowsct
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
w s m ( t) m ( t) co c t h s ( t)
(4.1 - 1)
S m (w ) 1 2 M (w w c) M (w w c)H (w )
sDS (t)Bm (t)co wcst
(4.1 - 6)
S D(S w)B 1 2M (w wc)M (w wc) (4.1 - 7)
cos w0 t O
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
1 2[A0m(t)]e[jwct ejwct]
m(t)M(w)
有傅氏变换理论可知
A0 2A0(w) m(t)ejwct M(wmwc)
则 SAM(w)A0(wwc)12M(wwc) A0(wwc)12M(wwc)
(4.1 - 4)
M (w ) 1
－w H
0
w H
w
A0 －w
c
S AM (w )
1 2
AM
Ps Pc Ps
Rs(0) 12A02 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。
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)
2
AM 0.70 7 AM 2AA 2 M M 0.2
A02 2
coswc
1 m(t)m(t 2
)coswc
A02 2
coswc
1 2
Rm( )coswc
PAM(w)2A02 (wwc)14Pm(wwc)
A02
2
(wwc)14Pm(wwc)
1
ww P A M2 P A M ( )d P cP s
Pc
1 2
A02
百度文库 Ps
1
2
Ps (w)dw Rs (0)
2 AM
2A 2M
若 AM 1 ，则 AM1/3
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
RAM ( ) E[sAM (t)sAM (t )] sAM (t)sAM (t ) [A0 m(t)]coswct[A0 m(t )]coswc(t )
x1 f (t)coswct
x1 f (t)coswct
非线性器件输出为
因此
y1a 1[f(t)coswct]a2[[f(t)coswct]2 y1a 1[f(t)coswct]a2[[f(t)coswct]2
w y y 1 y 2 2 a 1 f( t) 4 a 2 f( t) c o sc t
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
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
(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)A 0m (t)co wcts A 0co wctsm (t)co wcts
(4.1 - 3)
m (t) O
A 0 ＋m (t )
O cos w c(t )
AMPPASMPAPMAMPC 0.2 PC(1AM)PAM40KW
b) P C2 A R 0 24K 0W A 02RCP 2KV
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。