模拟调制系统

调制的作用： ① 将基带信号频谱搬移到载频附近，便于 发送接收；

② 实现信道复用，即在一个信道中同时传 输多路信息信号； ③ 利用信号带宽和信噪比的互换性，提高 通信系统的抗干扰性。 第四章 模拟调制系统

4.1 引言

由消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号大多不适宜直接传输。必须先经过在发送端调制才便于信道传输。而在接收端解调。

所谓调制，就是按原始信号（基带信号、调制信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程。

常用调制方式分类：

4.2 幅度调制（线性调制）原理

幅度调制是高频正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。 一、线性调制器的一般模型

所谓线性调制：波形上，幅度随基带信号呈正比例变化； 频率上，简单搬移。

振幅键控（ASK ）

频移键控（FSK ） 连续波调制

模拟调制

数字调制

幅度调制

频率调制

脉冲调制 模拟调制 数字调制

脉冲编码调制 （PCM ）

增量调制 （∆M ） 脉冲幅度调制 脉冲宽度调制 脉冲位置调制

但是，已调信号和基带信号之间非线性。

正弦型载波：

()载波角频率

振幅 ↓↓ω=t

A t s c cos

基带调制信号（消息信号）： ()()ω↔M t m

用消息信号（调制信号）()t m 去调制正弦型载波()t A t s c ω=cos ，或者说正弦载波的幅度随消息信号作线性变化。

()()()[]()已调信号

~cos t s M M A

t A t m m c c c ↓ω-ω+ω+ω↔ω2

第一章讲过，消息信号()t m 类比货物，t A c ωcos （可看成幅度1=A ）类比火车，货物()t m 承载在火车t c ωcos 上，发送给接收方，类比到

达站上海车站，到站后卸货，即接收机解调。

已调信号()t s m 的产生方法如图：（即线性调制器的一般模型）

带通滤波器的传递函数：()ωH ，带通滤波器的冲激响应：()()t h H ↔ω 线性调制器的输出： 时域表示：

()()[]()t h t t m t s c m *ω=cos 频域表示：

()()()[]()ω⋅ω-ω+ω+ω=

ωH M M S c c m 2

1

在该模型中，适当地选择带通滤波器的传递函数，可得到不同的幅度调

已调信号： 已调信号的频谱，

可看出()ωM 频率搬移了。

()t s m 带通滤波器c 图：线性调制器的一般模型

(1) 普通调幅（AM ） AM 的时域表示：

()[]()()DSB t t m t m t t m m s c c c AM 双边带信号载波项 00ω+ω=ω+=cos 'cos cos '

式中：()()()max ,'t m m t m m t m ≥+=00 为作图方便，()t m '画成单音频正弦波，AM 的时域信号波形见下图。

AM 的频域表示：

()()()[]()()[]c c c c AM M M m S ω-ω+ω+ω+ω-ωδ+ω+ωδπ=ω''2

1

式中，()()ω'↔'M t m 。

注释：]cos F ]cos F t m t m c c ω=ω[ [ 00

常数的付氏变换对：()()频域时域002m m π↔，即：()ωδπ=002 m m ][F （常

数项是直流信号，0=ω的频率分量） t c ωcos 的付氏变换：

()()[] π↔ωω-ωδ+ω+ωδπ=ωj t t c c c c sin ][cos F 类似地： （拉斯书P62）

()()()[]()()ω↔ω-ω+ω+ω↔ω''''cos 'M t m M M t t m c c c , 2

1

注：频率搬移性质：

't

t

()t s AM t

(

)中的各项波形图

t s AM t

()()t m m t m '+=

()()()()c t j F e t f F t f c ω-ω↔ω↔ω , ()()()[]

t j t j c c c e t m e t m t t M ω-ω+=

ω''cos '2

1

应用搬移性质：

()()()()()[]

c c c M M t t m M t m ω-ω'+ω+ω'↔ωω↔2

1

, cos ''' AM 的频谱见下图。

图中画出了复数频谱和三角频谱图，复数频谱是双边谱，三角形式频谱是单边谱，单边谱等于2倍双边谱。

从图中可见：

AM 的时域信号波形包络与输入基带信号()t m 成正比，解调可采用相干解调，或者包络检波。

频谱具有上下对称的两个边带，故AM 信号传输带宽为基带信号最高频率的两倍。

频谱中的载波分量（即c ω±处的两个冲激）并不携带信息，为节省功率，可将载波抑制，即演变为抑制载波双边带调幅（DSB —SC ）。

(2) 双边带（DSB —SC ）信号（抑制载波）

若()t m 中无直流，且()t h 是理想带通滤波器的冲激响应（()ωH 是理想带通滤波器的传递函数），则输出已调信号： 时域表示： ()()t t m t s c DSB ω=cos

ω

()的复数形式频谱图 ωSM S ω

ω

()的三角形式频谱图

ωSM S ω0