第5章 模拟调制分析

-fc
0
fc
f
(a) 滤波前信号频谱
HH(f)特性
S(f)
HH(f)特性
上边带
-fc
0
fc
f
(b) 上边带滤波器特性和信号频谱
S(f)
HL(f)特性
下边带
AM波的平均功率为：
PAM
S
2 AM
(t)
A0 2 2
m2 (t)
2
Pc
Ps
Pc为载波功率，Ps为边带功率
调制效率：
AM
Ps Pc Ps
1 2
举例
标准调幅AM(续)
5. 缺点：边带传递有效信息，载波不传，但载 波要占一半以上的功率，发送功率的效率低。
三、抑制载波双边带调幅DSB
目的：提高发送功率的效率 m(t)
SDSB (t)
1. 调制
cos ωct
m(t)为直流=0的基带信号，若m(t)含有直流分量， 可通过隔直电路去掉。
sDSB (t) m(t) coswct
M(f)
S(f)
1
上边带
下边带
1/2
上边带
f 0
(a) 调制信号频谱密度
-fc
0
fc
f
(b) 已调信号频谱密度
抑制载波双边带调幅DSB(续)
单边带调幅SSB(续) S(f)
上边带
上边带
下边带
原理：来自百度文库
两个边带包含相同的信息
只需传输一个边带：
上边带或下边带 要求m(t)中无太低频率 上边带
技术难点
陡峭截止特性的滤波器难 实现
采用多级DSB调制及边带 滤波的方法。先在较低载 频上进行DSB调制，增大 过渡带的归一化值。再在 要求的载频上二次调制
信号
信号 信号
信号
载波
噪声源
调制—用基带信号的变化规律去控制载波的某些参数 解调—从已调信号的参数中提取基带信号的变化规律
调制信号—来自信源的消息信号（基带信号），模拟/ 数字
载波—未受调制的周期性振荡信号，适合在信道中传 送，正弦波/周期性脉冲
已调信号—载波调制后的信号，含有调制信号的全部 特征
脉冲 高度在变 化
P AM波形
O
t
脉冲 位置不变 宽度变 化 P DM波形
O
t
脉冲 宽变不变 脉 冲位 置在变化
P P M波形
O
t
PAM、 PDM、 PPM 的信号波形
5.2 幅度调制原理
一、通用模型 二、标准调幅AM 三、抑制载波双边带调幅DSB 四、单边带调幅SSB 五、残留边带调幅VSB
一、通用模型
引言（续）
载波调制的目的
无线传输中，把基带信号的频谱搬到较高的载 波频率上，提高传输性能，降低发送功率，缩 短天线尺寸；
把多个基带信号分别搬移到不同的载频，实现 频分复用，提高信道利用率
扩展信号带宽，实现带宽与信噪比之间的互换， 提高抗干扰、抗衰落能力。
调制对通信系统的有效性和可靠性都有影 响。
5. 缺点：已调信号带宽增大一倍, 信道利用率低
四、单边带调幅SSB
目的：提高信道利用率
1. 调制 (滤波法)
m(t)
边带滤波器 SSSB (t) H(ω)
cosωct
sSSB
(t)
1 2
m(t)
coswct
1 2
mˆ (t)
sin
wct
H(w)为理想低通时，提取下边带（+）；
H(w)为理想高通时，提取上边带（-）
引言(续)
调制 方法
正弦波 调制
脉冲调制
模拟 调制
幅度调制 线性调制
角度调制 非线性调制
数字调制
模拟调制 数字调制
标准调幅AM 双边带调制DSB 单边带调制SSB 残留边带调制VSB 调频FM 调相PM 振幅键控ASK 频移键控FSK 相移键控PSK，DPSK 其他QAM，MSK 脉幅调制PAM 脉宽调制PDM 脉位（脉速）调制PPM 脉码调制PCM 增量调制ΔM 差分脉码调制DPCM
m(t) O
A0+ m(t)
O cos wc(t)
O
sAM(t)
O
正弦载波：s(t) Acos(w t )
c
0
A：振幅
t
ωc=2πfc：角频率 0：初相位
t
M(w)
1
t
£wH
0
w H
w
SAM(w)
pA0
1 2
pA0
t
t
£wc
0
w
w
c
SFM(t)
正弦波调制的信号波形
x(t) O
假设 信号波形 t
标准调幅AM(续)——解调
2. 解调—包络检波
电路：
D AM信号 R
C A0 mt
整流器
低通滤波器
结果：当Ao+m(t) ≥0且fH≤1/(RC) ≤fc时 mo(t) ≈ Ao + m (t)，经隔直电路得到m (t)
标准调幅AM(续)
3. 应用 中短波广播通信
标准调幅AM(续)
4. 效率
w
t
载频
p mA00
SAM (w)
p mA00
1 2
w
0
w
w
c
c
t
下边带
上边带
标准调幅AM (续)—调制
说明： 1. 调制使频谱搬移，但未改变形状。AM频
谱波形关于±ωc对称，分上、下边带 2. 调制使已调信号带宽增加一倍 3. 若m(t)为随机信号，频域使用功率谱描述，
结论相同 4. 要包求络失A0真+ 。m(称t) |≥m(0t，)|m否ax/则A0，为“调过幅调指幅数”，使 5. 要求ωc≥ωH，否则，发生交叠失真
A0
cos ωct
m (t)为直流=0的基带信号，A0为外加直流 （若m (t)含有直流分量，将其归入A0）
SAM (t) = [ A0 + m (t) ] cos ωct
标准调幅AM(续)—调制
m(t) O
Am00+ m(t)
O cos wc(t)
O
sAM (t)
O
t
M(w) 1
t
w H
0
w H
调制信号控制载波的幅度，使之随调制信号呈线性变化
m(t)
h (t) sm(t)
cos ωct
sm (t) [m(t) coswct]* h(t)
Sm (w)
1 2
[M
(w
wc )
M
(w
wc
)]H (w)
乘法器用于基本调制，h(t)控制产生不同的调幅波。
二、标准调幅AM
1．调制
m(t)
SAM (t)
第五章 模拟调制系统
引言 幅度调制 频分复用 线性调制应用举例 线性调制系统的抗噪性能分析 角度调制 调频信号的产生和解调 调频应用举例 调频系统的抗噪性能分析 各种模拟调制系统的比较
5.1 引言
关于载波调制的几个概念
信息源 调制 调制器 已调 信道 已调 解调器 调制 受信者
2. 解调——相干解调
mo
(t)
1 2
m(t)
a
-fc
SDSB (t) SAM (t)
LPF mo(t)
cosωct
1/2
f
0
fc
b
-fc
c
-2fc
0
fc
1/2 1/4
0
f
2fc
f
d
-fH
1/2
0
fH
f
抑制载波双边带调幅DSB(续)
3. 应用 立体声广播
4. 效率 SDSB (t)信号无载频分量，Pc=0 效率ηDSB=100%