模拟调制系统详解
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第三章 模拟通信系统
第 3' 章 模拟通信系统
本章要点
幅度调制系统 角度调制系统 模拟调制系统的抗噪声性能 频分复用 广播和电视系统
第三章 模拟通信系统
§3.1 调制系统简介
一、调制与解调
1.调制：用信号m(t)去控制载波s(t)的某一个(或几个)参数，
调制(基带)信号
高频振荡波(正弦、脉冲)
使之按m(t) 的规律而变化
已调信号可以表示为：
S'(t)=A(t) cos[ω(t) t +θ(ｔ)]
幅度调制
频率调制
相位调制
幅度调制系统
线性
角度调制系统
非线性 S(t)
t 0
第三章 模拟通信系统
§3.2 幅度调制系统
一、标准调幅（AM）系统
（一）AM调制 1.定义:用信号m(t)去控制载波s(t)的振幅，使已调波的包络
按照m(t)的规律线性变化。
已调波(频带)信号
2.解调：将已调波上所携带的信号取下来，恢复原基带信号
第三章 模拟通信系统
3.调制的目的: 提高频率以便发射 提高系统的性能 有效利用频带
4.调制的实质:频谱搬移（基带—频带）
第三章 模拟通信系统
M(ω)
调制
C(ω)
载波
0 ωm
ω
0
ω0
ω
S (ω) 已调波
0
ω0
ω
S (ω) 已调波
=[A0+Amcos(ωmt) ]cos(ω0t) =A0 cos(ω0t) +Amcos(ωmt) cos(ω0t)
=A0 cos(ω0t) +（Am/2）cos(ω0+ωm) t +（Am/2）cos(ω0-ωm) t
第三章 模拟通信系统
调制信号：m(t)=Amcos(ωmt+θm)，载波：s(t)=A0cos(ω0t+θ0) 已调波：A0 cos(ω0t) +（Am/2）cos(ω0+ωm) t +（Am/2）cos(ω0-ωm) t
随m(t)变化而变化
第三章 模拟通信系统
S(t)
载波
0
t
m(t)
调制信号 0
t
sAM(t)
已调波
0
t
第三章 模拟通信系统
3. AM产生的数学模型 ：
AM调制器
m(t)
∑
SAM (t)
A0
cos (ω0t)
第三章 模拟通信系统
【例1】 设调制信号m(t)=Amcos(ωmt+θm)， 载波 s(t)=A0cos(ω0t+θ0)
频谱
M(ω)
-ωm 0 ωm
S(ω)
-ω0
0
ω 调制信号
ω0 ω
载波
带宽= 2ωm
sAM(ω)
0
ω0
ω 已调波
2ωm
第三章 模拟通信系统
【例2】 已知调制信号m(t)=8cos2π× 104t， 载波 s(t)= 20cos2π× 1.1 × 106t
求(1)载波和调制信号的振幅、频率、调幅指数; (2) AM信号的表达式; (3)画出AM波形、频谱并计算其带宽。
其中βAM=Am/A0----调幅指数， βAM≤1
第三章 模拟通信系统
(2) 波形和频谱
m(t)
波形
0
S(t)
A0
0
m(t)+A0
0
sAM(t)
0
t t
t t
第三章 模拟通信系统
频谱 S AM (t) [ A0 Am cos(mt m )] cos(0t 0 )
设 θm=θ0=0
S AM (t) [ A0 Am cos(mt m )] cos(0t 0 )
–ω0
0
ω0 ω
带宽= ωm
sAM(t)
已调波
0 t
时域
SAM(ω)
USB
LSB LSB USB
–ω0 0 2ωm
ω0
ω
2ω m
频域
带宽= 2ωm
第三章 模拟通信系统
结论： ➢ 时域：已调波包络与调制信号成线性关系，频率为载频 ➢ 频域：调制过程使基带信号的频谱搬移到ω0处，频谱
中含有载频和上、下两个边带，已调波带宽为原基带信 号带宽的两倍，即WAM=2ω m ➢ AM调制是属于线性调制
示波器
要求: (1)用示波器两通道观测调制信号和载波波形; (2)用示波器两通道观测调制信号和已调波波形; (3)选择其它波形;
思考:已调波包络怎样变化?已调波频率怎样变化?
第三章 模拟通信系统
4.一般情况AM的波形和频谱图形：
m(t)
M(ω)
调制信号
Fra Baidu bibliotek载波
0
S(t)
0
t
t
–ωm 0
ωm
ω
S (ω)
求(1)AM信号的表达式; (2)画出AM波形、频谱并计算其带宽。
解：（1）已调波
sAM (t) [A0 m(t)]cos(ω0t θ0) 将m(t)代入
S AM (t) [ A0 Am cos(mt m )] cos(0t 0 )
=A0[1+Am/A0 cos(ωmt+θm) ]cos(ω0t+θ0)
s(t) A0 cos(ω0t θ0 )
载波振幅
载波角频率
载波起始相位
S(t)
t 0
第三章 模拟通信系统
2. AM信号表达式
设m(t)为调制信号，载波为
s(t) A0 cos(ω0t θ0 )
载波振幅
载波角频率
载波起始相位
已调波为
sAM (t) [ A0 m(t)] cos(ω0t θ0 )
第三章 模拟通信系统
【例3】 已知调制信号为方波 m(t)=4/π[sinΩt+1/3(sin3Ωt)+1/5(sin5Ωt)+…… ]
载波 s(t)=A0cos(ω0t)
求(1)AM信号的表达式; (2)画出AM波形、频谱并计算其带宽。
第三章 模拟通信系统 实验(时域)
信号发生器 m(t)
AM//发生器 sAM(t) s(t)
第三章 模拟通信系统 实验(频域)
信号发生器 m(t)
AM//发生器 sAM(t) 频谱分析仪 s(t)
要求: (1)观测调制信号频谱---注意频率间隔; (2)观测载波频谱---注意频率间隔; (3)观测已调波频谱---注意中心频率; (4)分别改变幅度和频率。
示波器
第三章 模拟通信系统
（二）AM解调
解调：将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出 原始信号。
解调方式：相干解调 非相干解调 1.相干调解：在收端有一本地载波,与发送载波保持同频同相，
可不失真地恢复原信号 数学模型：
0
ω0
ω
解调
M(ω) 0 ωm ω
第三章 模拟通信系统
二、调制的分类：P4
载波 调制信号
1.正弦波调制：正弦波 模拟信号:模拟调制(3'章)
数字信号:数字调制(6章) （连续波）
2.脉冲调制: 脉冲
模拟信号:脉冲模拟调制(4章) 数字信号:脉冲编码(数字)调制(4章)
第三章 模拟通信系统
三、模拟调制（线性、非线性调制） 载波 S(t)=A0cos[ω0t+θ0］---三要素
第 3' 章 模拟通信系统
本章要点
幅度调制系统 角度调制系统 模拟调制系统的抗噪声性能 频分复用 广播和电视系统
第三章 模拟通信系统
§3.1 调制系统简介
一、调制与解调
1.调制：用信号m(t)去控制载波s(t)的某一个(或几个)参数，
调制(基带)信号
高频振荡波(正弦、脉冲)
使之按m(t) 的规律而变化
已调信号可以表示为：
S'(t)=A(t) cos[ω(t) t +θ(ｔ)]
幅度调制
频率调制
相位调制
幅度调制系统
线性
角度调制系统
非线性 S(t)
t 0
第三章 模拟通信系统
§3.2 幅度调制系统
一、标准调幅（AM）系统
（一）AM调制 1.定义:用信号m(t)去控制载波s(t)的振幅，使已调波的包络
按照m(t)的规律线性变化。
已调波(频带)信号
2.解调：将已调波上所携带的信号取下来，恢复原基带信号
第三章 模拟通信系统
3.调制的目的: 提高频率以便发射 提高系统的性能 有效利用频带
4.调制的实质:频谱搬移（基带—频带）
第三章 模拟通信系统
M(ω)
调制
C(ω)
载波
0 ωm
ω
0
ω0
ω
S (ω) 已调波
0
ω0
ω
S (ω) 已调波
=[A0+Amcos(ωmt) ]cos(ω0t) =A0 cos(ω0t) +Amcos(ωmt) cos(ω0t)
=A0 cos(ω0t) +（Am/2）cos(ω0+ωm) t +（Am/2）cos(ω0-ωm) t
第三章 模拟通信系统
调制信号：m(t)=Amcos(ωmt+θm)，载波：s(t)=A0cos(ω0t+θ0) 已调波：A0 cos(ω0t) +（Am/2）cos(ω0+ωm) t +（Am/2）cos(ω0-ωm) t
随m(t)变化而变化
第三章 模拟通信系统
S(t)
载波
0
t
m(t)
调制信号 0
t
sAM(t)
已调波
0
t
第三章 模拟通信系统
3. AM产生的数学模型 ：
AM调制器
m(t)
∑
SAM (t)
A0
cos (ω0t)
第三章 模拟通信系统
【例1】 设调制信号m(t)=Amcos(ωmt+θm)， 载波 s(t)=A0cos(ω0t+θ0)
频谱
M(ω)
-ωm 0 ωm
S(ω)
-ω0
0
ω 调制信号
ω0 ω
载波
带宽= 2ωm
sAM(ω)
0
ω0
ω 已调波
2ωm
第三章 模拟通信系统
【例2】 已知调制信号m(t)=8cos2π× 104t， 载波 s(t)= 20cos2π× 1.1 × 106t
求(1)载波和调制信号的振幅、频率、调幅指数; (2) AM信号的表达式; (3)画出AM波形、频谱并计算其带宽。
其中βAM=Am/A0----调幅指数， βAM≤1
第三章 模拟通信系统
(2) 波形和频谱
m(t)
波形
0
S(t)
A0
0
m(t)+A0
0
sAM(t)
0
t t
t t
第三章 模拟通信系统
频谱 S AM (t) [ A0 Am cos(mt m )] cos(0t 0 )
设 θm=θ0=0
S AM (t) [ A0 Am cos(mt m )] cos(0t 0 )
–ω0
0
ω0 ω
带宽= ωm
sAM(t)
已调波
0 t
时域
SAM(ω)
USB
LSB LSB USB
–ω0 0 2ωm
ω0
ω
2ω m
频域
带宽= 2ωm
第三章 模拟通信系统
结论： ➢ 时域：已调波包络与调制信号成线性关系，频率为载频 ➢ 频域：调制过程使基带信号的频谱搬移到ω0处，频谱
中含有载频和上、下两个边带，已调波带宽为原基带信 号带宽的两倍，即WAM=2ω m ➢ AM调制是属于线性调制
示波器
要求: (1)用示波器两通道观测调制信号和载波波形; (2)用示波器两通道观测调制信号和已调波波形; (3)选择其它波形;
思考:已调波包络怎样变化?已调波频率怎样变化?
第三章 模拟通信系统
4.一般情况AM的波形和频谱图形：
m(t)
M(ω)
调制信号
Fra Baidu bibliotek载波
0
S(t)
0
t
t
–ωm 0
ωm
ω
S (ω)
求(1)AM信号的表达式; (2)画出AM波形、频谱并计算其带宽。
解：（1）已调波
sAM (t) [A0 m(t)]cos(ω0t θ0) 将m(t)代入
S AM (t) [ A0 Am cos(mt m )] cos(0t 0 )
=A0[1+Am/A0 cos(ωmt+θm) ]cos(ω0t+θ0)
s(t) A0 cos(ω0t θ0 )
载波振幅
载波角频率
载波起始相位
S(t)
t 0
第三章 模拟通信系统
2. AM信号表达式
设m(t)为调制信号，载波为
s(t) A0 cos(ω0t θ0 )
载波振幅
载波角频率
载波起始相位
已调波为
sAM (t) [ A0 m(t)] cos(ω0t θ0 )
第三章 模拟通信系统
【例3】 已知调制信号为方波 m(t)=4/π[sinΩt+1/3(sin3Ωt)+1/5(sin5Ωt)+…… ]
载波 s(t)=A0cos(ω0t)
求(1)AM信号的表达式; (2)画出AM波形、频谱并计算其带宽。
第三章 模拟通信系统 实验(时域)
信号发生器 m(t)
AM//发生器 sAM(t) s(t)
第三章 模拟通信系统 实验(频域)
信号发生器 m(t)
AM//发生器 sAM(t) 频谱分析仪 s(t)
要求: (1)观测调制信号频谱---注意频率间隔; (2)观测载波频谱---注意频率间隔; (3)观测已调波频谱---注意中心频率; (4)分别改变幅度和频率。
示波器
第三章 模拟通信系统
（二）AM解调
解调：将位于载频的信号频谱再搬回来，并且不失真地恢复出 原始信号。
解调方式：相干解调 非相干解调 1.相干调解：在收端有一本地载波,与发送载波保持同频同相，
可不失真地恢复原信号 数学模型：
0
ω0
ω
解调
M(ω) 0 ωm ω
第三章 模拟通信系统
二、调制的分类：P4
载波 调制信号
1.正弦波调制：正弦波 模拟信号:模拟调制(3'章)
数字信号:数字调制(6章) （连续波）
2.脉冲调制: 脉冲
模拟信号:脉冲模拟调制(4章) 数字信号:脉冲编码(数字)调制(4章)
第三章 模拟通信系统
三、模拟调制（线性、非线性调制） 载波 S(t)=A0cos[ω0t+θ0］---三要素