第四章 模拟通信系统

4.1 引言
本章内容
三种调制（AM，FM和PM）的信号表示，频 谱分析和解调原理
三种调制在加性白高斯噪声干扰下的解调性 能
多路信号的FDM 简述超外差接收机 通信系统中接收机的噪声系数和等效噪声温
度
4.2 幅度调制
调幅：用模拟基带信号m(t)来控制载波 的幅度参量Ac
四种幅度调制的方法
相干解调（同步解调）：利用相干载波 （频率和相位都与原载波相同的恢复载 波）进行的解调
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
相干载波的提取
导频法：在发送端加上一离散的载频分量， 即导频（图4.2.7）；在接收端用窄带滤波器 提取出来作为相干载波
注意：导频的功率要求比调制信号的功率小（这 是与有大离散载波的调幅信号的区别所在）
f
t c
cos 2 fc
f
t c
y
t
1 2
Acm t cos
2
fc
f
t
c
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
双边带抑制载波调幅信号的解调
当恢复载波与原载波频率不完全一样时，解 调信号是原基带信号与低频正弦波的乘积
若恢复载波与原载波频率相同，而相位不同 时，输出信号达不到最大值
调制信号的带宽变为原基带信号的2倍 调制信号中不包含离散的载频分量（抑制载
波） 包含上下两个边带，且携带相同信息（双边
带） 不论是确定信号的频谱，还是随机信号的功
率谱，都是基带信号频谱/功率谱的线性搬 移。因而被称为线性调制。
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
双边带抑制载波调幅信号的解调
RS t,t Ac2E M t M t cos 2 fct cos 2 fc t
Ac2 2
RM
cos 2
fc
cos 2
fc 2t
可见，S
t 是一循环平稳过程，周期Tp
1 2 fc
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
随机调制信号S(t)的平均功率谱密度
RS 1
调制信号中不包含离散的载频分量：因为原 模拟基带信号中不含离散直流分量
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
确定调制信号s(t)的频谱的性质
调制信号的频谱分为两部分：
f
f
的频率分量称为上边带；
c
f fc的频率分量称为下边带。
对模拟基带信号是实信号而言，
上下两个边带携带着相同的信息。
用正弦型载波调制模拟基带信号
频率fc fc W 的载波：c t Ac cos 2 fct c
可见，载波的三个参量为：
载波幅度Ac，载波频率fc，载波相位c 调制就是用载波c(t)承载信号m(t)，实现频
谱搬移。方法是用m(t)控制载波参量
幅度调制 AM ：用m t 控制Ac 频率调制FM ：用m t 控制fc 相位调制PM ：用m t 控制c
缺点：一部分发射功率消耗在导频上
不需导频的方法：平方环法、COSTAS环法
4.2.2 具有离散大载波的双边带 幅度调制（AM）
AM出现：是低价调幅收音机的需要
DSB SC-AM的问题：解调需要载波提取电路， 成本较高
信号m(t)和s(t)的波形图（图4.2.2）
每当m(t)的极性发生变化，s(t)的相位都会
发生一次突变
Ac cos ct c Ac cos ct c
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
确定调制信号s(t)的频谱
st mtct
S f M f *C f
M f
m
t
e j2 ft dt
M f
m
t
e j2 f t dt M *
f
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
随机调制信号S(t)
S t M t Ac cos 2 fct，其中，M t是一均值
为0、自相关函数为RM 的平稳随机过程
E S t E M t Ac cos 2 fct 0
第四章 模拟通信系统
彭涛 pengtao@bupt.edu.cn
4.1 引言
模拟信源的输出M(t)
1 平稳随机过程，均值为0；
2 低通型，即PM f 0 f W
模拟信源的一个确知输出信号m(t)
1 模拟信号，即在时间和幅度上是连续的； 2时间平均值为0； 3 基带信号
4.1 引言
双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM） 具有离散大载波的双边带调幅（AM） 单边带调幅（SSB AM） 残留边带调幅（VSB AM）
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
信号的产生和表达式
st mtct mt Ac cosct c
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
Tp
R Tp / 2
Tp / 2 S
t,t dt
Ac2 RM 2
cos 2
fc
RS
PS
f
Ac2 2
PM
f
*
1 2
f
fc
f
fc
Ac2 4
PM
f
fc PM
f
fc
RS 0 Ac2RM 0 基带信号与载波平均功率的乘积
2
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
双边带抑制载波调幅的特点
基本思路：利用恢复的载波与信号相乘，将 频谱搬移到基带，还原出原基带信号
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
双边带抑制载波调幅信号的解调 r t Acm t cos 2 fct c c 't cos2 ft
r t c 't
1 2
Ac
m
t
cos 2 fc
M
f
*
Ac 2
f
fc
f
fc
Ac 2
M
f
fcቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
M
f
fc
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
确定调制信号s(t)的频谱图
4.2.1双边带抑制载波调幅 （DSB-SC AM）
确定调制信号s(t)的频谱的性质
经调制后，调制信号的带宽变为原基带信号 的2倍：模拟基带信号带宽为W，则调制信 号的带宽为2W
4.1 引言
调制的作用
实现信号的频谱搬移，适应在频带信道内的 传输
当频带信道带宽远大于信号带宽时，可以将 多路基带信号调制到互不重叠的频带上，充 分利用信道带宽，实现频分复用（FDM）
不同的调制方式具有不同的有效性和可靠性 （如FM的可靠性好而有效性差，AM有效性 好而可靠性差），可以根据需要选用合适的 调制方法