通信原理第3章模拟调制技术
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S(f)
0
t
－10 KHz
10 KHz
f
（c）单频调幅信号的波形及其频谱结构
• 功率分配
sAM (t) [f(t)A 0]cocts
P AMSA 2M(t)A 20 2f2 2(t)P cPf
Pc为不携带信息的载波功率 Pf为携带信息的边带功率
• 调制效率
AM
PPcf Pf Pc
f 2(t) A02 f 2(t)
保留上边带的制 单信 边号 带为 调
SU SB12Amco sc(m)t A2m(cosctcosmtsi nctsi nmt)
保留下边带的制 单信 边号 带为 调
SL SBA2mco sc(m)t A2m(cosctcosmtsinctsinmt)
移相法实现单边带调制
• 例 已知调制信号为 m ( t) c o s ( 2 0 0 t) c o s ( 4 0 0 t)
c 6
SAM()[(c)(c)] j4[(c)(c)(c)(c)] [(6)(6)]
j[(7)(7)(5)(5)]
4
• 抑制载波双边带调制
DSB调制过程
• 功率分配 PDSBSD 2SB(t)f22(t)Pf
DSB 100%
DSB的特点
• 已调信号的包络与调制信号不再呈线性关 系，已调信号中无直流功率
1 A02 1
(AM)max50%
f 2(t)
• 单频调制
A M P fP PcfP cA 0 2A m 2A /m 2 2 /22A 0 2 A m 2A m 22 A 2 M A 2 M
(AM )ma x3.33%
常规双边带调幅的特点
• 已调信号的包络与调制信号成正比 • 已调信号的频谱中，在载波处有两个冲激，
• 调幅指数
AMAm/A0
AM<1 AM=1 AM>1
f(t)
A
A0+f(t)
-A
c(t)
sAM(t)
F(f)
t
－fH 0 fH
f
（a）调制信号时域波形及其频谱结构
F1(f)
t
－fH 0 fH
f
（b）加入直流量后的调制信号波形及其频谱结构
C(f)
t
－fC
0
（c）调制载波时域波形及其频谱结构
fC
f
• 线性调制和非线性调制。
§3.1 幅度调制的基本原理
• 常规双边带调幅AM
f(t)
m(t) f(t)
1+m(t)
1 0
对于单频调制信号
• 基带信号
f(t)Amcos2fmt
• 时域上：
S A( M t) [A 0 k af(t)c ]o c t s)(
• 频域上：
S A( M ) A 0 [ ( 0 ) ( 0 ) 1 2 ][F ( 0 ) F ( 0 )]
但不携带调制信号信息，且需要消耗大量 功率 • 已调信号频谱中具有两个上下对称的边带 分量 • 已调信号的带宽是调制信号带宽的两倍
• 例：已知AM已调信号的表达式为
S A M (t) (1 0 .5 s in t)c o sc t
其中 c 6 , 试分别画出其波形图和频谱图其
中
, 试分别画出其波形图和频谱图
载波为 cos104t，在进行单边带调制时，请写出上 边带信号的表达式，并画出频谱图。
§3.2 线性调制的解调
• 相干解调 • 非相干解调（包络检波）
• 包络检波
整流器
低通滤波器
包络检波器解调调幅信号
sAM(t)
t
A
-A
(a) 进入解调器之前的调幅信号
t (c) 经过低通滤波后的输出信号
t (b) 经过检波二极管后的输出信号
第3章 模拟调制技术
§3.1 幅度调制的基本原理 §3.2 线性调制的解调 §3.3 角度调制的基本原理
• 基带信号---将信息直接转换得到的较低频率 的原始电信号。通常不宜直接在信道中传 输。要经过调制和解调。
• 调制---使基带信号(调制信号）控制载波的 某个参数，使之按照基带信号的变化规律 而变化的过程。调制后的信号称为已调信 号。
• 已调信号频谱中具有两个上下对称的边带 • 已调信号的带宽是调制信号带宽的两倍
• 单边带调幅
单边带系统中的滤波器
上边带 上边带
S(f)
下边带
上边带
-f0
HH(f)特性
-f0
-f0
0
(a) 滤波前信号频谱
S(f)
f0
HH(f)特性
f
上边带
0
f0
f
(b) 上边带滤波器特性和信号频谱
S(f)Байду номын сангаас
HL(f)特性
较大
• 滤波法（话音，语音信号） • 单边带多级调制
fc1
fp
2fL
2
fL
fc2
fp1
2fc1
(2)2
fL
f cn
( 2 )n
fL
移相法形成SSB信号
• SSB时域表达式
设调制 f(t)信 Am 号 cosmt,载波为 C(t)cosct
则双边带信形 号为 的时间波
SDS(tB)Amcosmcosct1 2Amcosc(m)t1 2cos(ccosm)t
S(f)
t
－fC
0
(d) AM调幅信号时域波形及其频谱结构
fC
f
• 从AM频谱可得以下结论： • 1.AM波的频谱与基带信号的频谱呈线性关系，只是
将基带信号的频谱搬移到 处，并没有产生新的
频率成分。因此AM调制属于线性调制。 • 2. AM信号波形的包络与基带信号m(t)成正比，所以
AM信号的调制即可采用相干调制，也可采用非相 干调制（包络检波），但为了使非相干解调时不发 生是真，必须满足
f(t)
t (d) 去除直流以后恢复出的模拟信号
• 相干解调
sAM(t)
A
-A
c(t)
R(t)
A0+f(t) f(t)
S(f)
t
－fC
0
fC
f
（a） 进入解调器之前的调幅信号波形及其频谱结构
C(f)
t －fC
（b） 相干载波信号波形及其频谱结构
A 0m (t)0 或 m (t)ma A x0
• 3. ＡＭ的带宽是原基带信号带宽的两倍。
• 4.上下边带对称，都包含调制信号的所有信 息。
f(t) 0
C(t) 0
s(t)
F(f)
t
－1 KHz
1 KHz
f
（a）单频调制信号的时域波形及其频谱结构
C(f)
t
－10 KHz
10 KHz f
（b）调制载波的时域波形及其频谱结构
下边带
f0
f
(c) 下边带滤波器特性和信号频谱
• 功率分配 PDSB12SD 2SB(t)f24(t)Pf
SSB 100%
单边带调制系统的特点
• 已调信号中无载波分量 • 已调信号频谱中只有一个边带分量 • 已调信号的带宽与调制信号带宽相等 • 采用滤波法实现单边带调制时，滤波器的
设计难度大 • 采用移相法实现时其移相网络的设计难度
0
t
－10 KHz
10 KHz
f
（c）单频调幅信号的波形及其频谱结构
• 功率分配
sAM (t) [f(t)A 0]cocts
P AMSA 2M(t)A 20 2f2 2(t)P cPf
Pc为不携带信息的载波功率 Pf为携带信息的边带功率
• 调制效率
AM
PPcf Pf Pc
f 2(t) A02 f 2(t)
保留上边带的制 单信 边号 带为 调
SU SB12Amco sc(m)t A2m(cosctcosmtsi nctsi nmt)
保留下边带的制 单信 边号 带为 调
SL SBA2mco sc(m)t A2m(cosctcosmtsinctsinmt)
移相法实现单边带调制
• 例 已知调制信号为 m ( t) c o s ( 2 0 0 t) c o s ( 4 0 0 t)
c 6
SAM()[(c)(c)] j4[(c)(c)(c)(c)] [(6)(6)]
j[(7)(7)(5)(5)]
4
• 抑制载波双边带调制
DSB调制过程
• 功率分配 PDSBSD 2SB(t)f22(t)Pf
DSB 100%
DSB的特点
• 已调信号的包络与调制信号不再呈线性关 系，已调信号中无直流功率
1 A02 1
(AM)max50%
f 2(t)
• 单频调制
A M P fP PcfP cA 0 2A m 2A /m 2 2 /22A 0 2 A m 2A m 22 A 2 M A 2 M
(AM )ma x3.33%
常规双边带调幅的特点
• 已调信号的包络与调制信号成正比 • 已调信号的频谱中，在载波处有两个冲激，
• 调幅指数
AMAm/A0
AM<1 AM=1 AM>1
f(t)
A
A0+f(t)
-A
c(t)
sAM(t)
F(f)
t
－fH 0 fH
f
（a）调制信号时域波形及其频谱结构
F1(f)
t
－fH 0 fH
f
（b）加入直流量后的调制信号波形及其频谱结构
C(f)
t
－fC
0
（c）调制载波时域波形及其频谱结构
fC
f
• 线性调制和非线性调制。
§3.1 幅度调制的基本原理
• 常规双边带调幅AM
f(t)
m(t) f(t)
1+m(t)
1 0
对于单频调制信号
• 基带信号
f(t)Amcos2fmt
• 时域上：
S A( M t) [A 0 k af(t)c ]o c t s)(
• 频域上：
S A( M ) A 0 [ ( 0 ) ( 0 ) 1 2 ][F ( 0 ) F ( 0 )]
但不携带调制信号信息，且需要消耗大量 功率 • 已调信号频谱中具有两个上下对称的边带 分量 • 已调信号的带宽是调制信号带宽的两倍
• 例：已知AM已调信号的表达式为
S A M (t) (1 0 .5 s in t)c o sc t
其中 c 6 , 试分别画出其波形图和频谱图其
中
, 试分别画出其波形图和频谱图
载波为 cos104t，在进行单边带调制时，请写出上 边带信号的表达式，并画出频谱图。
§3.2 线性调制的解调
• 相干解调 • 非相干解调（包络检波）
• 包络检波
整流器
低通滤波器
包络检波器解调调幅信号
sAM(t)
t
A
-A
(a) 进入解调器之前的调幅信号
t (c) 经过低通滤波后的输出信号
t (b) 经过检波二极管后的输出信号
第3章 模拟调制技术
§3.1 幅度调制的基本原理 §3.2 线性调制的解调 §3.3 角度调制的基本原理
• 基带信号---将信息直接转换得到的较低频率 的原始电信号。通常不宜直接在信道中传 输。要经过调制和解调。
• 调制---使基带信号(调制信号）控制载波的 某个参数，使之按照基带信号的变化规律 而变化的过程。调制后的信号称为已调信 号。
• 已调信号频谱中具有两个上下对称的边带 • 已调信号的带宽是调制信号带宽的两倍
• 单边带调幅
单边带系统中的滤波器
上边带 上边带
S(f)
下边带
上边带
-f0
HH(f)特性
-f0
-f0
0
(a) 滤波前信号频谱
S(f)
f0
HH(f)特性
f
上边带
0
f0
f
(b) 上边带滤波器特性和信号频谱
S(f)Байду номын сангаас
HL(f)特性
较大
• 滤波法（话音，语音信号） • 单边带多级调制
fc1
fp
2fL
2
fL
fc2
fp1
2fc1
(2)2
fL
f cn
( 2 )n
fL
移相法形成SSB信号
• SSB时域表达式
设调制 f(t)信 Am 号 cosmt,载波为 C(t)cosct
则双边带信形 号为 的时间波
SDS(tB)Amcosmcosct1 2Amcosc(m)t1 2cos(ccosm)t
S(f)
t
－fC
0
(d) AM调幅信号时域波形及其频谱结构
fC
f
• 从AM频谱可得以下结论： • 1.AM波的频谱与基带信号的频谱呈线性关系，只是
将基带信号的频谱搬移到 处，并没有产生新的
频率成分。因此AM调制属于线性调制。 • 2. AM信号波形的包络与基带信号m(t)成正比，所以
AM信号的调制即可采用相干调制，也可采用非相 干调制（包络检波），但为了使非相干解调时不发 生是真，必须满足
f(t)
t (d) 去除直流以后恢复出的模拟信号
• 相干解调
sAM(t)
A
-A
c(t)
R(t)
A0+f(t) f(t)
S(f)
t
－fC
0
fC
f
（a） 进入解调器之前的调幅信号波形及其频谱结构
C(f)
t －fC
（b） 相干载波信号波形及其频谱结构
A 0m (t)0 或 m (t)ma A x0
• 3. ＡＭ的带宽是原基带信号带宽的两倍。
• 4.上下边带对称，都包含调制信号的所有信 息。
f(t) 0
C(t) 0
s(t)
F(f)
t
－1 KHz
1 KHz
f
（a）单频调制信号的时域波形及其频谱结构
C(f)
t
－10 KHz
10 KHz f
（b）调制载波的时域波形及其频谱结构
下边带
f0
f
(c) 下边带滤波器特性和信号频谱
• 功率分配 PDSB12SD 2SB(t)f24(t)Pf
SSB 100%
单边带调制系统的特点
• 已调信号中无载波分量 • 已调信号频谱中只有一个边带分量 • 已调信号的带宽与调制信号带宽相等 • 采用滤波法实现单边带调制时，滤波器的
设计难度大 • 采用移相法实现时其移相网络的设计难度