模拟调制系统的抗噪声性能汇编
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模拟调制系统的抗噪声性能
1. 幅度调制（线性调制）的原理 2. 线性调制系统的抗噪声性能 3. 非线性调制（角调制）的原理 4. 调频系统的抗噪声性能 5. 各种模拟调制系统的性能比较
基础知识： 1、调制定义 2、线形调制和非线形调制的区别 3、调制的三要素 调制信号、被调制信号、已调信号 4、模拟调制的分类
sDSB(t)=m(t)cosωct SDSB(ω)= 0.5［M(ω+ωc)+M(ω-ωc)］ 其波形和频谱：
cos 0t O
m(t) O
sDSB (t) O
t
t
t 载波 反相点
－ c
O
c
M( )
－ H O H
SDSB ( )
2 H
－ c
O
wenku.baidu.com
c
由时间波形可知，DSB信号的包络不再与调制信 号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来 恢复调制信号， 需采用相干解调(同步检波)。另外， 在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有180°的 突变。
1.1 调幅
m(t)
＋
sAM (t)
(AM-amplitude modulation)
A0
cos ct
若调制信号m(t)叠加直流A0后与载波相乘（即在一般模型中， 滤波器为全通网络，其中，H(ω)=1，h(t)=δ(t)），就可形成调幅
(AM)信号，其时域和频域表示式分别为
sAM(t)=［A0+m(t)］cosωct =A0cosωct+m(t)cosωct
M( )
－ c － c － c
－2 B
O 2 B (a)
DSB ( )
O (b)
SSB ( )
O (c)
VSB ( )
O (d)
c
c
c
用滤波法实现残留边带调制的原理如下图。 图中, 滤波器的特性须按残留边带调制的要求来进行设计。
m(t)
HVSB( )
sVSB (t)
sVSB (t)
LPF
mo(t)
O
sAM (t)
O
m(t) ＋
t
sAM(t)
A0 cos ct
t
M( )
1
t
－ H
0
H
SAM( )
A0
A0
1
2
t
－ c
0
c
AM 信号的波形和频谱
AM信号在1Ω电阻上的平均功率应等于sAM(t)的均方值。当
m(t)为确知信号时，sAM(t)的均方值即为其平方的时间平均， 即
pAM SA2M (t) [ A0 m(t)]2 cos2 wct
－ H O H
上边带 下边带
SM( ) 下边带 上边带
－ c
O
c
上边 带频谱
－ c
O
c
下边 带频谱
－ c
O
c
SSB信号的频谱
（2） 用相移法形成单边带信号：
1 m(t) 2
Hh( )
1 2
m(t)
1 2
m(t)
co s ct
cos ct
－
2
± sSSB(t)
1 2
m(t)cos ct
综上所述： SSB调制方式在传输信号时，不但 可节省载波发射功率，而且它所占用的频带宽度为 BSSB=fH，只有AM、 DSB的一半，因此，它目前已 成为短波通信中的一种重要调制方式。
A02 cos2 wct m2(t) cos2 wct 2A0m(t) cos2 wct
通常假设调制信号没有直流分量， m(t) =0。 因此
PAM=
A02 2
m2 (t ) 2
pc
ps
式中， PC载波功率，PS 为边带功率。
由此可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。 只有边带功率才与调制信号有关。也就是说，载波分量不携带信息。
幅度调制和角度调制
1. 幅度调制（线性调制）的原理
幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按 调制信号的规律而变化的过程。 幅度调制器的一般模型 ：
m(t)
×
h(t)
sm(t)
cos ct 设调制信号m(t)的频谱为M(ω)，冲激响应为h(t)的滤波 器特性为H(ω), 则该模型输出已调信号的时域和频域一般表 示式为
SSB信号的解调和DSB一样不能采用简单的包 络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号， 它的包络不能直接反映调制信号的变化， 所以仍 需采用相干解调。
1.4 残留边带调制 (VSB——Vestigial SideBand)
残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种调制方式， 它既 克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现上的 难题。
由频谱图可知，DSB信号虽然节省了载波功率， 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。由于DSB信号的上、 下两个边带是完全对称的， 它们都携带了调制信号的 全部信息，因此仅传输其中一个边带即可，这就是单 边带调制要解决的问题。
1.3 单边带调制 (SSB——Single SideBand )
c(t)＝ cos ct (a)
即使在“满调幅”（|m(t)|max=A0时，也称100％调制）条件下，载 波分量仍占据大部分功率，而含有用信息的两个边带占有的功率较
小。因此，从功率上讲，AM信号的功率利用率比较低。
1.2 抑制载波双边带调制
（DSBSC—Double Side Band—Suppressed Carrier） 双边带信号（DSB）。 其时域和频域表示式分别为
SAM(ω)=πA0［δ(ω+ωc)+δ(ω-ωc)］+
0.5［M(ω+ωc)+M(ω-ωc)］
式中，A0为外加的直流分量； m(t)可以是确知信号，也可以
是随机信号，并且可以认为其平均值m(t) =0。另请注意： 信 号m(t)是带宽有限的，其最高频率为H或 fH 。
m(t) O
A0＋m(t)
O cos c(t)
s(t)=［m(t) cosωct］*h(t)
S(ω)=
1 2
［M(ω+ωc)+M(ω-ωc)］H(ω)
式中，ωc为载波角频率，H(ω) h(t)。
由以上表示式可见，对于幅度调制信号， 在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；
上图之所以称为调制器的一般模型， 是因 为在该模型中，若适当选择滤波器的特性H(ω)， 便可以得到各种幅度调制信号。例如，调幅、 双边带、单边带及残留边带信号等。
DSB信号包含有两个边带，即上、下边带。由于这两个边带 包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一个 边带就够了。这种只传输一个边带的通信方式称为单边带通信。 单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。
（1） 用滤波法形成单边带信号
H( )
1
－ c
0
c
(a)
H( )
1
－ c
0
c
(b)
M( )
1. 幅度调制（线性调制）的原理 2. 线性调制系统的抗噪声性能 3. 非线性调制（角调制）的原理 4. 调频系统的抗噪声性能 5. 各种模拟调制系统的性能比较
基础知识： 1、调制定义 2、线形调制和非线形调制的区别 3、调制的三要素 调制信号、被调制信号、已调信号 4、模拟调制的分类
sDSB(t)=m(t)cosωct SDSB(ω)= 0.5［M(ω+ωc)+M(ω-ωc)］ 其波形和频谱：
cos 0t O
m(t) O
sDSB (t) O
t
t
t 载波 反相点
－ c
O
c
M( )
－ H O H
SDSB ( )
2 H
－ c
O
wenku.baidu.com
c
由时间波形可知，DSB信号的包络不再与调制信 号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来 恢复调制信号， 需采用相干解调(同步检波)。另外， 在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有180°的 突变。
1.1 调幅
m(t)
＋
sAM (t)
(AM-amplitude modulation)
A0
cos ct
若调制信号m(t)叠加直流A0后与载波相乘（即在一般模型中， 滤波器为全通网络，其中，H(ω)=1，h(t)=δ(t)），就可形成调幅
(AM)信号，其时域和频域表示式分别为
sAM(t)=［A0+m(t)］cosωct =A0cosωct+m(t)cosωct
M( )
－ c － c － c
－2 B
O 2 B (a)
DSB ( )
O (b)
SSB ( )
O (c)
VSB ( )
O (d)
c
c
c
用滤波法实现残留边带调制的原理如下图。 图中, 滤波器的特性须按残留边带调制的要求来进行设计。
m(t)
HVSB( )
sVSB (t)
sVSB (t)
LPF
mo(t)
O
sAM (t)
O
m(t) ＋
t
sAM(t)
A0 cos ct
t
M( )
1
t
－ H
0
H
SAM( )
A0
A0
1
2
t
－ c
0
c
AM 信号的波形和频谱
AM信号在1Ω电阻上的平均功率应等于sAM(t)的均方值。当
m(t)为确知信号时，sAM(t)的均方值即为其平方的时间平均， 即
pAM SA2M (t) [ A0 m(t)]2 cos2 wct
－ H O H
上边带 下边带
SM( ) 下边带 上边带
－ c
O
c
上边 带频谱
－ c
O
c
下边 带频谱
－ c
O
c
SSB信号的频谱
（2） 用相移法形成单边带信号：
1 m(t) 2
Hh( )
1 2
m(t)
1 2
m(t)
co s ct
cos ct
－
2
± sSSB(t)
1 2
m(t)cos ct
综上所述： SSB调制方式在传输信号时，不但 可节省载波发射功率，而且它所占用的频带宽度为 BSSB=fH，只有AM、 DSB的一半，因此，它目前已 成为短波通信中的一种重要调制方式。
A02 cos2 wct m2(t) cos2 wct 2A0m(t) cos2 wct
通常假设调制信号没有直流分量， m(t) =0。 因此
PAM=
A02 2
m2 (t ) 2
pc
ps
式中， PC载波功率，PS 为边带功率。
由此可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。 只有边带功率才与调制信号有关。也就是说，载波分量不携带信息。
幅度调制和角度调制
1. 幅度调制（线性调制）的原理
幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按 调制信号的规律而变化的过程。 幅度调制器的一般模型 ：
m(t)
×
h(t)
sm(t)
cos ct 设调制信号m(t)的频谱为M(ω)，冲激响应为h(t)的滤波 器特性为H(ω), 则该模型输出已调信号的时域和频域一般表 示式为
SSB信号的解调和DSB一样不能采用简单的包 络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号， 它的包络不能直接反映调制信号的变化， 所以仍 需采用相干解调。
1.4 残留边带调制 (VSB——Vestigial SideBand)
残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种调制方式， 它既 克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现上的 难题。
由频谱图可知，DSB信号虽然节省了载波功率， 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。由于DSB信号的上、 下两个边带是完全对称的， 它们都携带了调制信号的 全部信息，因此仅传输其中一个边带即可，这就是单 边带调制要解决的问题。
1.3 单边带调制 (SSB——Single SideBand )
c(t)＝ cos ct (a)
即使在“满调幅”（|m(t)|max=A0时，也称100％调制）条件下，载 波分量仍占据大部分功率，而含有用信息的两个边带占有的功率较
小。因此，从功率上讲，AM信号的功率利用率比较低。
1.2 抑制载波双边带调制
（DSBSC—Double Side Band—Suppressed Carrier） 双边带信号（DSB）。 其时域和频域表示式分别为
SAM(ω)=πA0［δ(ω+ωc)+δ(ω-ωc)］+
0.5［M(ω+ωc)+M(ω-ωc)］
式中，A0为外加的直流分量； m(t)可以是确知信号，也可以
是随机信号，并且可以认为其平均值m(t) =0。另请注意： 信 号m(t)是带宽有限的，其最高频率为H或 fH 。
m(t) O
A0＋m(t)
O cos c(t)
s(t)=［m(t) cosωct］*h(t)
S(ω)=
1 2
［M(ω+ωc)+M(ω-ωc)］H(ω)
式中，ωc为载波角频率，H(ω) h(t)。
由以上表示式可见，对于幅度调制信号， 在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；
上图之所以称为调制器的一般模型， 是因 为在该模型中，若适当选择滤波器的特性H(ω)， 便可以得到各种幅度调制信号。例如，调幅、 双边带、单边带及残留边带信号等。
DSB信号包含有两个边带，即上、下边带。由于这两个边带 包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一个 边带就够了。这种只传输一个边带的通信方式称为单边带通信。 单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。
（1） 用滤波法形成单边带信号
H( )
1
－ c
0
c
(a)
H( )
1
－ c
0
c
(b)
M( )