第5章 模拟调制系统
学习目标
通过对本章的学习，应该掌握以下要点： 调制的定义、功能和分类；
线性调制（AM 、DSB 、SSB 和VSB ）原理（表达式、频谱、带宽、产生与解调）； 线性调制系统的抗噪声性能，门限效应； 调频（FM ）、调相（PM ）的基本概念； 单频调制时宽带调频信号时域表示； 调频信号频带宽度的——卡森公式； 调频信号的产生与解调方法； 预加重和去加重的概念；
FM 、DSB 、SSB 、VSB 和AM 的性能比较； 频分复用、复合调制和多级调制的概念。
5.1 内容提要
5.1.1 调制的定义、目的和分类
1. 定义
调制——用调制信号（基带信号）去控制载波的参数的过程，即使载波的参数按照调制信号的规律而变化。
从调频角度上说，就是把基带信号的频谱搬移到较高的载频附近的过程。
解调（也称检波）则是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。 2. 目的
（1）把基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号（即实现有效传输、配置信道、减小天线尺寸）；
（2）实现信道的多路复用，以提高信道利用率， （3）改善系统抗噪声性能（与制式有关）。 3. 分类
根据不用种类的调制信号、载波和调制器等，调制的分类如表5-1所列。
4.模拟（连续波）调制
调制信号——模拟基带信号m （t ）；载波——连续正弦波)cos()(0?ω+=c A t c ，其中A 、c ω、0?为常数（常设定0?为0）。已调信号)(t s m 有两种分类：
(1) 幅度调制（线性调制）：调幅（AM ）、双边带（DSB ）、单边带（SSB ）、残留边带（VSB ）; (2) 角度调制（非线性调制）：调频（FM ）和调相（PM ）。
5.1.2 幅度调制的原理
幅度调制是高频正弦波的幅度随调制信号做线性变化的过程。从频谱上看，已调信号的
频谱仅仅是基带信号频谱的搬移，故也称线性调制。
幅度调制器的一般模型如图5-1所示。它由相乘器（用于实现调制——频谱搬移）和冲激响应为)(t h 的形成滤波器组成。其输出已调信号的一般表示式为
时域 )(*]c o s
)([)(ωωh t t m t s c m = （5.1 - 1） 频域 )()]()([2
1
)(ωωωωωωH M M S c c m -++=
（5.1 - 2） 式中)(t m 为已调信号，并设c t h H t m M t m ωωω);()();()(;0)(??=为载波角频率。
在该模型中，只要适当选择滤波器的特性)(ωH ,便可以得到各种幅度调制信号。 1. 调幅（AM ）信号
在图5-1中，将调制信号m （t ）外加一个直流偏置量0A ,选择1)(=ωH (实际中)(ωH 是一个带通滤波器)，见图5-2，则可产生调幅（AM ）信号：
AM 00()[()]cos cos ()cos c c c s t A m t t A t m t t ωωω=+=+ (5.1-3)
载波项 边带项
AM 01
()[()()][()()]2
c c C C s A M M ωπδωωδωωωωωω=++-+++- (5.1-4)
载波项 边带项
()
H ωcos c t
ω
图5-1 幅度调制一般模型 图5-2 AM 调制器模型
讨论：（1）满足0max )(A t m ≤时，AM 波的包络与基带信号m （t ）成正比，故可采用包络检波（优点：简单）。
(2)AM 的频谱有载频分量和上、下对称的两个边带组成，因此，AM 信号是含有载波的双边带信号，它所需的传输带宽为 H AM f B 2= (5.1-5) 式中，H f 是基带信号的最高频率（既基带信号的带宽）。
（3）平均功率 s c AM
P P t m A P +=+=2
)(222
0 （5.1-6）
式中，2/2
0A P c =为载波功率，2/)(2t m P s =为边带功率。
（4）调制频率。定义为边带功率（有效信息包含在边带中）与信号总功率在比值，即
c t
)
()(2022t m A t m P P AM s AM
+==η （5.1-7）
当t A t m m m ωcos )(=（单音余弦信号）时，2/)(2
2m A t m =，因此
2
2
02
2
2
022)
()(m
m
AM A A A t m A t m +=
+=
η （5.1-8）
如果“满调幅”（0max )(A t m =时，也称100%调制），这时调制效率的最大值仅为3/1=AM η。由此可见，AM 信号的功率利用率很低。
（5）主要应用场合：中短波调幅广播。
2. 双边带（DSB ）信号
在AM 调制模型中将直流0A 去掉，则可得到抑制载波的双边带（DSB ）信号： t t m t s c DSB ωcos )()(= （5.1-9） )]()([2
1
)(c c DSB M M S ωωωωω-++=
（5.1-10）
讨论：（1）DSB 信号包络与m （t ）不成正比，故不能采用包络检波(简单)，而需采用相干解调（复杂）。
（2）占用带宽与AM 相同，即H AM DSB f B B 2==。
（3）调制效率高（100%）。因为DBS 信号中不存在载波分量，全部功率都用于信息传输。
（4）应用场合较少。主要用于FM 立体声中的差信号调制，彩色TV 系统中的色差信号调制。
3. 单边带（SSB ）信号
SSB 信号的产生方法有滤波法和相移法。
滤波法：首先产生一个DSB 信号，然后让其通过截止频率为c f 的边带滤波器，即可得到上边带信号或下边带信号。
SSB 信号的时域表示式为
t t m t t m t s c c SSB ωωsin )(2
1cos )(21)(^
= （5.1-11）
式中，“+”为下边带，“-”为上边带；)(^
t m 是m （t ）的希尔伯特变换。
若)(ωM 是m （t ）的傅利叶变换，则)(^t m 的傅里叶变换)(^
ωM 为 ^
()()[sgn ]M M j ωωω=?- （5.1-12）
式中，符号函数
{10
1
0sgn ωωω>-<=
设
()()()sgn /?j M M
H h -==ωωω (5.1-13)
()ωh H 是希尔伯特滤波器的传递函数。由式（5.1-13）可知，它实质上是一个宽带相移网
络，表示把()t m 幅度不变、相移2/π-，即可得到()t m
?。
相移法：由式（5.1-11）可画出相移法SSB 调制器的一般模型，如图5-3所示。
图5-3 相移法SSB 信号调制器
生成SSB 的相移法的原理：利用相移网络，使DSB 信号的上下边带的相位符号相反，以便在合成过程中消除其中的一个边带。 讨论：（1）SSB 最突出的优点是对频谱资源的有效利用，它所需的传输带宽仅为AM 、DSB 的一半，即 H DSB SSB f B B ==
2
1
(5.1-14)
因此，SSB 方式尤其适合已经拥挤不堪的高频频谱区。目前，SSB 是短波通信中一种重要的调制方式。 （2）SSB 的另一个优点是由于不传送载波和另一个边带所节省的功率。这一结果带来的低功耗特性和设备重量的减轻对于移动通信系统尤为重要。 （3）SSB 带宽的节省是以复杂度的增加为代价的。滤波法的技术难点是陡峭的边带滤波特性难以实现。相移法的技术难点在于宽带相移网络的制作。 （4）SSB 信号的解调也不能采用简单的包络检波，仍需采用相干解调。
4. 残留边带（VSB ）信号 VSB 是介于SSB 与DSB 之间的一种折衷方式。用滤波法产生VSB 的原理框图与图5-1相同。这时，图中滤波器的特性()ωH 应在载波两边具有互补对称（奇对称）特性，即满足下式：
()()常数=++-c c H H ωωωω
H ωω≤
(5.1-15)
其中， H ω是基带信号的截止角频率。
讨论：（1）VSB 方式既克服了DSB 信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB 信号实现上的难题。 （2）VSB 信号的带宽介于DSB 之间，即H VSB H f B f 2<<；调制效率为100%。
（3）VSB 比SSB 所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现的简化。
（4）VSB 在商业电视广播中的电视信号传输得到了广泛的应用。这是因为电视图像信号的低频分量丰富，且占用0-6MHz 的频带范围，所以不便采用SSB 或DSB 调制方式。 5. 幅度调制信号 解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号（即调制信号）。
1）相干解调
相干解调也叫同步检波。相干解调器的一般模型如图5-4所示。它由相乘器和低通滤波器组成，适用于所有幅度调制信号（AM 、DSB 、SSB 、VSB ）的解调。
例如：单边带信号 ()()()()t t m
t t m t s c c SSB ωωsin ?2
1
cos 21 =
(5.1-16) 与相干载波()t c 相乘后得
t t m t t m t m t t S t x c c c SSB ωωω2sin )(4
12cos )(41)(41cos )()(^
++== (5.1-17)
经低通滤波器滤掉c ω2分量后，解调输出为 )(4
1
)(t m t m o = （5.1-18）
图5-4 相干解调器的一般模型
注意：相干解调的关键是接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波）。否则，解调后将会使原始基带信号衰减，甚至会带来严重失真（详见第13章中的讨论）。
2）包络检波
AM 信号在满足0max |)(|A t m ≤的条件下，其包络与调制信号)(t m 的形状完全一样。因此，AM 信号一般都采用简单的包络检波法来恢复基带信号。
包络检波器通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。常见的二级管峰值包络检波器如图5-5所示。
图5-5包络检波器
设AM 信号
t t m A t s c o AM ωcos )]([)(+= （5.1-19）
则检波器的输出近似为 )()(t m A t m o o += （5.1-20） 隔去直流o A 后即可得到原信号)(t m 。
可见，包络检波器是从已调波的幅度中直接提取原基带调制信号。它属于非相干解调，
不需要相干载波，因而电路简单，且解调输出是相干解调输出的2被。因此，AM 信号几乎无例外地采用包络检波。
5.1.3 线性调制系统的抗噪声性能
研究的问题是，在信道加性高斯白噪声背景下，各种线性调制系统的抗噪声性能。 1. 分析模型
线性调制系统看抗噪声性能分析模型如图5-6所示。
图5-6 线性调制系统的抗噪声性能分析模型
图中，m ()s t 为已调（DSB 、SSB 、VSB 、AM ）信号；)(t n 为信道加性高斯白噪声（零均值）；带通滤波器（BPF ）的带宽B 等已调信号的带宽，以保证信号顺利通过的同时，又能最大限度地抑制噪声；)(t n i 是)(t n 经过BPF 后的解调器输入端的窄带高斯噪声，其表达式为
t n t t n t s c 00i sin cos )()(n ωω-= (5.1 - 5.21)
由随机过程知识可知，窄带噪声)(t n i 及相同分量)(t n c 和正交分量)(t n s 的均值都为0，且具有相同的平均功率，即
i s c i N t n t n t n ===)()()(22
2 （5.1 - 5.22）
若白噪声)(t n 的单边功率谱密度为0n ，则
B n N i 0= （5.1 - 5.23）
解调器可以是相干解调器（图5 - 7）或包络检波器（图5 - 8）。相干解调适用于所有线
性调制信号的解调;包络检波可用于AM 信号的解调。 模拟通信系统的主要质量指标—解调器输出信噪比：
)
()(22
t n t m N S o o
o o ==功率解调器输出噪声的平均平均功率解调器输出有用信号的 （5.1 - 5.24）
和调制制度增益（信噪比增益）： i
i o
o N S N S G =
（5.1 - 5.25）
式中，i i n s 为解调器输入信噪比，定义为
)
()(22
t n t s N S i m
i i ==功率解调器输入噪声的平均平均功率解调器输入已调信号的 （5.1 - 5.26）
2. DSB 调制系统（相干解调）
解调器输入信号 t t m t S c m ωcos )()(= （5.1 - 5.27） 信号转输带宽（即BPF 带宽） H f B 2=
输入信号平均功率 )(2
1)(2
2
t m t S S m i =
= （5.1 - 5.28）
输入噪声平均功率 B n t n N i i 02)(== （5.1 - 5.29）
解调器输入信噪比 B
n t m t n t s N S i m i i 0222
2)
()()(=
= （5.1 - 5.30） 若相干解调器中的相干载波为t c ωcos ，则解调输出信号和噪声分别为
)(21)(t m t m o =
)(2
1
)(t n t n c o = 输出信号平均功率 )(41)(212
2t m t m S o o == （5.1 - 5.31）
输出噪声平均功率 i i c o o N t n t n t n N 4
1)(41)(41)(222
==== （5.1 - 5.32）
输出信噪比
B
n t m t n t m N S o o 022020)()()(== (5.1-33) 制度增益 G DSB =
2=i
i o
o N S N S （5.1-34）
讨论：①DSB 信号解调器的信噪比改善了1倍。原因是相干解调把噪声中的正交分量抑制掉，从而使噪声功率减半的缘故。②对于相干解调，有B n N N i o 04
1
41==
。 3. SSB 调制系统（相干解调）
解调器输入信号
)(sin )(?2
1
)(cos )(21)(t t m
t t m t S c c m ωω =
（5.1-35） 信号传输带宽 H f B =
输入信噪比 B
n t m B n t m N S i i 02024)
(4/)(=
= (5.1-36) 若相干载波为)(cos t c ω,则解调器输出信号和噪声分别为
)(41)(0t m t m =
，)(2
1
)(0t n t n c = 输出信噪比
B n t m N S o o 02
4
1)
(161==B n t m 024)
( (5.1-37) 制度增益
1==
i
i o
o SSB N S N S G （5.1-38）
讨论：（1）在SSB 系统中，解调器输入端的信号和噪声有相同表示形式，所以相干解调过程中信号和噪声的正交分量均被抑制掉，故信噪比没有改善，即G=1。
（2）虽然SSB DSB G G 2=,但这不能说明DSB 系统的抗噪声性能优于SSB 系统。可以证明，在相同的i S ，0n 和H f 条件下，它们的输出信噪比是相等的，即两者的抗噪声性能是相同的。
4. AM 调制系统（包络检波）
设解调器输入信号 )(cos )]([)(0t t m A t s c m ω+= （5.1-39） 且满足0max )(A t m ≤和0)(=t m 的条件。
信号传输带宽 H f B 2=
输入信噪比 []
B
n t m A N S i i 0222
/)(+=
(5.1-40) 解调器输入端信号加噪声的合成信号
)]
(cos[)(sin )(cos )]()([)()(t t t E t t n t t n t m A t n t S c c s c e i m ψωωω+=-++=+ （5.1-41）
其中 )()]()([)(2
2t n t n t m A t E s c +++= （5.1-42）
是合成信号的包络，而)(t ψ是合成相位。理想包络检波器的输出就是)(t E 。
1） 大信噪比时：)()()]([22
0t n t n t m A s c +>>+
此时解调输出为
)()()(t n t m A t E c ++≈ （5.1-43） 其中)(t m 为输出有用信号，)(t n c 为输出噪声，因此输出信噪比
B
n t m N S O O 02)
(=
（5.1-44） 制度增益 )
()(22
2
2t m A t m G AM +=
（5.1-45）
讨论：（1）对于100%调制（即），且是单频正弦信号时，AM 的最大信噪比增益为
3
2
=
AM G （5.1-46） （2）可以证明，想干解调AM 信号的制度增益G 与（5.1-45）相同。这说明，在大信噪比时，AM 采用包络检波时的性能与相干解调时的性能几乎一样。但后者的G 不受信号与噪声相对幅度假设条件的限制。
2）小信噪比时：)()()]([22
0t n t n t m A s c +<<+
检波输出E(t)中没有单独的信号项，有用信号m （t ）被扰乱成噪声。这时，输出信噪比不是按比例随着输入信噪比下降，但是急剧恶化，这种现象称为解调器的门限效应。开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。这种门限效应应是由包络检波器的非线性解调作用所引起的。
5.1.4 角度调制的原理
角度调制分为调频（FM ）和调相（PM ）。它是载波的频率或相位随调制信号作变化的过程。由于角调信号的频谱不再是调制信号频谱的简单平移，而是频谱的非线性变换，故又称为非线性调制。
1. 基本概念
1） 角调信号的一般表达式
)](cos[)(t t A t S c m ?ω+= （5.1-47）
式中，A 是载波的恒定振幅；)]([t t c ?ω+是信号的瞬时相位，而)(t ?是瞬时相位偏移（相对于t c ω）。dt t t d c /)]([?ω+是信号的瞬时角频率，而dt t d /)(?是瞬时角频偏（相对于
c ω）。
2） 调相（PM ）
瞬时相位偏移随调制信号m （t ）做线性变换，即
)()(t m K t p =? (5.1 - 48)
其中，p K 为调相灵敏度，单位是rad/V 。于是，调相信号为
)](cos[)(t m K t A t s p c PM +=ω (5.1 - 49)
3)调频(FM)
瞬时频率偏移随调制信号m(t)成比例变化，即
)()
(t m K dt
t d f =? (5.1 - 50) 其中，f K 为调频灵敏度，单位是rad/s ·V 。这是相位偏移为
)(t ?=?ττd m K f )( (5.1 - 51)
带入式(5.1 - 47)，可得调频信号的一般表达式：
] )( cos[)(?+=ττωd m K t A t s f c FM (5.1 - 52)
(1) 窄带调频(NBFM)
当6
)(π
ττ<<
?
d m K f 时 (5.1 - 53)
时域 t d m AK t A t s c f c NBFM ωττωsin ])([cos )(?
-≈ (5.1 - 54)
频域
])
()([2)]()([)(c
c c c f c c NBFM M M AK A s ωωωωωωωωωωδωωδπω++---+
-++= (5.1 - 55) (2) 宽带调频(WBFM)
当6
)(π
ττ>>
?
d m K f 时 (5.1 - 56)
FM 信号的时域表达式不能简化，给宽带调频的频谱分析带来了困难。为使问题简化，可先
分析单音调制的情况(详见单音调频)，然后把分析的结论推广到多音情况。
4) FM 与PM 转换关系
m(t)→积分→调相器→FM 信号；m(t) →微分→调频器→PM 信号。
2.单音调频
设单音调制信号()cos m m m t A t ω= 代入式（5.1-52），则可得单音FM 信号
()cos[cos ]
cos[(5.158)(5.159)
FM c f m m c f m f m
f m
m m
S t A t K A d A t m sim t
K A f
f ωωττωωωωω=+=+-=
=
=-?其中 m 称为调频指数，表示最大的相位偏移。其中的f m K A ω=为最大角频偏；f m 为调制频率；
f m f m f =是最大频偏。
为了分析FM 信号的频谱，需要使用高等数学中的贝塞尔函数，将（5.1.58）进行级数展开。FM 信号的级数展开式为
对上式进行傅里叶变换，则可得FM 信号的频域表达式
式中()n f J m 为第一类n 阶贝塞尔函数，它是调频指数m f 的函数。
讨论：（1）由式（5.1.61）可见，FM 信号的频谱有载波分量c c m n ωωω+和无数边频组成。因而，FM 信号的频谱不再是调制信号频谱的线性搬移，而是一种非线性过程。
（2）调频信号的带宽——卡森公式 当m f << 1（窄带调频）时，上式可以近似为
表示宽带由第一对边频分量决定，且只随调制频率f m 决定，而与最大频偏f 无关。
当mf >> 1（宽带调频）时，上式可以近似为2(5.1.64)FM B f ≈
表示带宽ian 由最大频偏f 决定，而与调制频率f m 无关。
[]()()()()(5.161)FM n f c m c m S A J m n n ωπδωωωδωωω∞
-∞
=--+++-∑
()cos()(5.160)FM n f c m n S A J m n t ωω∞
=-∞
=+-∑
2(1)2()(5.162)
FM f m m B m f f f =+=?+-2(5.163)
FM m
B f ≈-
推广 ：当调制信号不是单音，而是多音或任意限带信号时，FM 信号的带宽仍可用卡森公式来估算。这是卡森公式中的f m 表示调制信号的最高频率，f m 是最大频偏f 与f m 的比值。
（3）调频信号的功率
其中，c P 为载波功率；
()1n
f n J
m ∞
=-∞
=∑
式（5.1-65）表明，调频信号的平均功率等于未调载波的平均功率，即调制后总的功率
不变，只是将原来载波功率中的一部分分配给每个边频分量。所以，调制过程只是进行功率的重新分配，而分配的原则与调频指数f m 有关。
3.调频信号的产生 1）直接调频
直接调频就是用调制信号直接控制正弦波振荡器的频率，使其随调制信号作线性变化。例如，压控振荡器（VCO ）自身就是一个FM 调制器。直接法的缺点是频率稳定度不高。
2） 锁相调频
一个基本的锁相环（PLL ）调制器如图5-7所示。这种方案的载频稳定度与晶振相同。实际应用时，一般还需要在晶振的输出端和反馈支路中插入分频器，以获得所需的频率。
图5.7 PLL 调制器
3） 间接调频
先将调制信号积分后再对载波进行调相，从而产生一个窄带调频（NBFM ）信号，然后将其n 次倍频，即可得到宽带调频（WBFM ）信号，这种间接产生WBFM 的方法称为阿姆斯特朗法或窄带调频——倍频法，其原理框图5.8。
图5.8 间接法产生WBFM
2
2
2
2
()()(5.165)
22FM FM
n f c n A A P S t J m P ∞
=-∞
==
==-∑
间接法的优点是频率稳定性好；缺点是需要多次倍频和混频，因此电路较复杂。
4.调频信号的解调 1）振幅鉴频器
振幅鉴频器原理框图如图5-9所示。BPF 及限幅单元的输出是一个经过净化、且幅度恒
定的调频波()cos[()]
(5.166)FM c f S t A t K m d ωττ=+-?
包络检波器将其幅度变化检出并滤去直流，再经低通（LPF ）过滤后即得解调输出
图5-9 振幅鉴频器
其中，K d 为鉴频灵敏度，单位为V （rad/s ）。
2）锁相鉴频器
锁相环（PLL ）鉴频器原理框图如图5-10所示。如果PLL 输入是FM 信号，当PLL 锁定时VCOA 的输出就是输入FM 信号的复制品，因此VCO 的输入（LF 的输出）就是调制信号，即解调信号。
4） NBFM 信号的相干解调
图5-10 锁相环鉴频器 图5-11 NBFM 信号的相干解调
注意：想干解调仅适用于NBFM 信号，而非相干解调（各种鉴频器）对NBFM 信号和WBFM 信号的均适用，且不需要同步，因而是FM 信号的主要解调方式。
5.1.5 调频系统的抗噪声性能
1.分析模型
调频系统抗噪声性能分析模型与线性调制系统分析模型相似，如图5-12所示。 图5-12 调频系统抗噪声性能分析模型
FM 系统的抗噪声性能分析方法，也和线性系统调制系统的一样，需要计算调制器的输入信噪比、输出信噪比和信噪比增益。
o ()()(5.167)f m t K K m t =-s 输入频率
输出电压0
2.分析结果 1）输入信噪比 设输入调制信号 则输入信噪比
式中，B FM 为FM 信号的带宽，也即带通滤波器（BPF ）的带宽。
2）大信噪比时的解调增益
在输入信噪比足够大的条件下，信号和噪声分开来计算。输入噪声为0时 ，由式（5.1-67）
可得输出信号平均功率为 ()
2
2
2o o ()()(5.169)d f
S m t K K m t ==-
设n (t )为高斯白噪声，其均值为零，单边功率谱密度为n 0，则鉴频器的输出噪声n d (t )的功率谱密度为
()()()()2
2
222FM
02,
(5.170)2
d d d i K K B P f H f P f f n f A A π????
==<
- ? ?????
式中，K d 为鉴频灵敏度，()
2
H f 是微分电路的功率传输函数。
鉴频前后的噪声功率谱密度如图5-13所示。
（a ）鉴频前 （b ）鉴频后
图5-13鉴频前后的噪声功率谱密度
可见，鉴频器输出噪声n d (t )的功率谱密度已不再是均匀分布，而是与f 2成正比，该噪声经过低通滤波器后，被滤除调制信号带宽f m 以外的频率分量，故最终解调器输出（LPF
输出）的噪声 功率（图中阴影部分）为
()22223
200o 22
48(5.171)3m
m
m m
f f d d m
d f f K n K n f N P f df f df A A ππ--===-??
因此，输出信噪比 222
o 23
o 03()
(5.170)8f m
A K m t S N n f π=-
如果()cos m m t t ω=（单频调制），则有
2o o 3(1)(5.173)i f f i
S S m m N N =+-
2
3(1)(5.174)FM f f G m m =+- 2(1)2()
(5.175)FM f m m B m f f f =+=?+-
可见，在大信噪比情况下，FM FM B G f m →→增大增大增大。这说明 ，调频系统可以通
FM ()cos[()]t
c F s t A t K m
d ωττ-∞=+?
22
00/2(5.168)2i i FM FM
S A A N n B n B ==-FM FM 0()
P
f /2B -f
/2
B /2
B -FM FM m m
过增加传输带宽来改善抗噪声性能。
注意，FM系统以带宽换取输出信噪比改善并不是无止境的。随着传输带宽的增加，输入噪声功率增大，在输入信号功率不变的条件下，输入信噪比下降，当输入信噪比降到一定程度时就会出现门限效应，输出信噪比将急剧恶化。
3.加重技术
由抛物线形状的鉴频器输出噪声谱（图5-13）可知，解调器输出噪声随着调制信号（基带）频率的升高而增强。但是调制信号的幅度通常随（基带）频率的升高二减弱，因此解调器输出（基带）高频信噪比变差。
为了提升高频信噪比，在FM系统中广泛采用了“预加重”和“去加重”措施，如图5-14所示。
)
图5-14 加有预加重和去加重的调频系统
预加重滤波器H p(f)——在调制器前加入，特性曲线随频率的增加而上升，目的是人为地提升调制信号的高频分量。
去加重滤波器H d(f)——在解调器前加入，特性曲线随频率的增加而滚降（应该是预加
重电路特性曲线的镜像），即
1
()
()
p
d
H f
H f
=，目的是将调制频率高频端的噪声衰减，同
时把调制信号高频分量的幅度恢复到它的初始值。
由于预加重电路是在信道噪声介入之前加入的，它对噪声并未提升，为输出端的去加重电路将输出噪声降低，因此有效地提高了调制信号高频端的输出信噪比。
5.1.5模拟调制系统性能比较
表5-2 各种模拟调制系统的B、G、S
和只要用途
（1）抗噪声性能：FM 最好，DSB/SSB 次之，AM 最差；
（2）频谱利用率：SSB 最高，VSB 较高，DSB/AM 次之，FM 最差； （3）功率利用率：FM 最高，DSB/SSB 、VSB 次之，AM 最差；
（4）设备复杂度：AM 最简，DSB/FM 次之，VSB 较复杂，SSB 最复杂。
5.2 难点.疑点
1.调制信号、载波和已调信号
(1)调制信号，即基带信号，指来自信源的消息信号。若它是模拟的，则相应的调制成为模拟调制；若它是数字的，则相应得调制称为数字调制。注意：调制信号不是已调信号，有些同学常把它们混淆。
（2）载波，即未受调制的周期性振荡信号（如正弦波或周期性脉冲序列），本章采用的是正弦波，相应的调制属于连续波调制。
（3）已调信号，即受调载波。它应具有两个基本特征：一是含有调制信号的信息，二是适合于信道传输。由于已调信号的频谱通常具有带通形式，所以已调信号又称带通信号。
2.相干解调是否存在门限效应
相干解调器不存在门限效应。原因是相干解调器由相乘器和低通滤波器组成，信号与噪声可以分开处理，故没有门限效应。
包络检波器由整流和低通滤波器组成，信号和噪声无法分开处理，当（S i /N i ）低于一定数值时，解调器的输出信噪比（S 0/N 0）急剧恶化—门限效应。这种门限效应是由包络检波器的非线性解调所引起的。
5.3 重点.考点
1.概念
AM 、DSB 、SSB 、VSB 和FM 、PM 的基本概念、特点和应用；产生与解调方法（会画原理框图）；AM 、DSB 波形和频谱（会画）；VSB 边带滤波器特性；可靠性比较，有效性比较；门限的概念；多级调制、复合调制和FDM 的概念。
2.计算
AM 、DSB 、SSB 、VSB 、FM 、PM 的表达式；功率和带宽的计算；AM 、DSB 、
SSB 、FM 抗噪声性能分析，S i /N i 、S 0/N 0和G 的计算与比较；单音调频的调频指数、相偏及频偏；卡森公式。
5.4 习题解答
5-1 已知线性调制信号表示式如下： （1）t t c ωcos cos Ω （2）t t c ωcos )sin 5.01(Ω+
式中，Ω=6c ω。试分别画出它们的波形图和频谱图。 解：（1）t t t s c m ωcos cos )(Ω=的波形如图5-17(a)所示。
设)(ωm S 是t t c ωcos cos Ω的傅里叶变换，有
)]
7()5()5()7([2
)]
()()()([2
)(Ω-+Ω++Ω-+Ω+=
-Ω-++Ω-+-Ω+++Ω+=ωδωδωδωδπ
ωωδωωδωωδωωδπ
ωc c c c m S
其频谱如图5-17(b)所示。
(a)波形图 (b)频谱图
图5-17
（2）t t t s c m ωcos )sin 5.01()(Ω+=的波形如图5-18(a)所示。 设)(ωm S 是t t c ωcos )sin 5.01(Ω+的傅里叶变换，有
)]5()5()7()7([4
)]6()6([ )]()()( )([2
5.0)]()([)(Ω+-Ω-+Ω--Ω++
Ω-+Ω+=+Ω---Ω++-Ω--+Ω+?+-++=ωδωδωδωδπ
ωδωδπωωδωωδωωδωωδπ
ωωδωωδπωj j S c c c c c c m
其频谱如图5-18(b)所示。
(a)波形图 (b)频谱图
图5-18
5-2 根据图P5-1所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通过包络检波器后的波形差别。
图P5-1
解：设载波t t c c ωsin )(=
（1）DSB 信号t t m t s c DSB ωsin )()(=的波形如图5-19(a)所示，通过包络后的输出波形如图5-19(b)所示。
（2）AM 信号t t m A t s c AM ωsin )]([)(0?+=，其中max 0)(t m A >，波形如图5-19(c)所示，通过包络后的输出波形如图5-19(d)所示。
(a) (b)
(c)
(d) 图5-19 DSB 及AM 信号的波形图
评注：DSB 解调信号已严重失真，这说明DSB 信号不能直接采用包络检波；而AM 信号在
满足max 0)(t m A >的情况下可采用包络检波恢复)(t m 。
5-3 已知调制信号)4000cos()2000cos()(t t t m ππ+=载波为)10cos(4
t π，进行单边带调制，试确定该单边带信号的表示式，并画出频谱图。
解： 方法1 若要确定单边带信号，需先求得)(t m 的希尔伯特变换
)4000sin()2000sin()2
4000cos()22000cos()(?t t t t t m
πππ
πππ+=-+-= 故上边带信号
(t m
t t t t m
t t m t s c c USB ππωω14000cos 2
1
12000cos 21sin )(?21cos )(21)(+=-= )]14000()14000()12000()12000([2
)(πωδπωδπωδπωδπ
ω-+++-++=
USB s 下边带信号为
t t t t m
t t m t s c c LSB ππωω6000cos 2
1
8000cos 21sin )(?21cos )(21)(+=+= )]6000()6000()8000()8000([2
)(πωδπωδπωδπωδπ
ω-+++-++=
LSB s
上、下边带的频谱图分别如图5-20(a)和(b)所示。
(a) (b)
图5-20 上、下边带频谱图
方法2 先产生DSB 信号： ==t t m t s c m ωcos )()(，然后经过边带滤波器，产生SSB 信号。 5-4 将调幅波通过残留边带滤波器产生残留边带信号。若此滤波器的传输函数)(ωH 如图P5-2所示(斜线段为直线)。当调制信号为)]6000sin()100[sin()(t t A t m ππ+=时，试确定所得残留边带信号的表达式。
图P5-2
解：设调幅波t t m m t s c AM ωcos )]([)(0?+=，其中max 0)(t m m ≥，且
)()(ωAM AM S t s ?。根据残留边带滤波器在载波c f 处具有互补对称特性，我们可从)
(ωH 图上得知载频kHz f c 10=，由此得到载波)20000cos(t π。因此
]14000sin 26000sin 19900sin 20100[sin 2
20000cos 20000cos ]6000sin 100[sin 20000cos 20000cos )]([)(000t t t t A
t m t t t A t m t
t m m t s AM ππππππππππ-+-+
=++=?+=
)]14000()14000()26000()26000( )19900()19900()20100()20100([2
)]
20000()20000([)(0πωδπωδπωδπωδπωδπωδπωδπωδππωδπωδπω-++---++-++---++
-++=A
j m S AM 设残留边带信号为)(t s VSB ，且)()(ωVSB VSB S t s ?，则)()()(ωωωH S S AM VSB =由图P5-2可得
????
?
??
??=±==±==-=±==±==-=±=0)(71)(1345.05.995.9)(95.95.0)(1055
.05.905.10)(05.10ωωωωωH kHz f H kHz f H kHz f H kHz f H kHz f 时，时，时，时，时， 故
)]
26000()26000()19900(45.0 )19900(45.0)20100(55.0)20100(55.0[2
)]20000()20000([2)(0πωδπωδπωδπωδπωδπωδππωδπωδπ
ω--++-++---++-++=
A
j m S VSB
]26000sin 19900sin 45.020100sin 55.0[2
20000cos 21)(0t t t A
t m t s VSB ππππ+-+=
5-5 某调制方框图如图P5-3(b)所示。已知)(t m 的频谱如图P5-3(a)，载频
H ωωωω><<121 , ，且理想低通滤波器的截止频率为1ω，试求输出信号)(t s ，并说)(t s 为
何种已调信号。
(a)
H
H
12
(b) 图P5-3
解：上支路：)(t m 与t 1cos ω相乘产生一个DSB 信号（其频谱的中心频率为1ω），经过理想低通滤波器（截止频率为1ω）过滤后得到的输出)(1t s 是一个下边带信号，即
t t m
t t m t s 111sin )(?2
1
cos )(21)(ωω+= 下支路：)(t m 与t 1sin ω相乘后输出的DSB 信号，经过理想低通滤波器后得到的输出)(2t s 也是一个下边带信号，即
t t m
t t m t s 112cos )(?2
1
sin )(21)(ωω-= 因此，调制器输出信号)(t s 为
t t m
t t m t t t t t m
t t t t t m t t t m t t m t t t m
t t m t s )sin()(?2
1
)cos()(21 ]sin cos cos )[sin (?21
]sin sin cos )[cos (21 sin ]cos )(?21sin )(21[cos ]sin )(?21cos )(21[)(121221212121211211ωωωωωωωωωωωωωωωωωω---=+++=?-+?+= 可见，)(t s 是一个载频为)(12ωω-的上边带信号。
【习题4-2】 某调制方框图如下图(b)所示。已知m(t)的频谱如下图(a)所示，载频ω
1<<ω2，ω1>ωH ，且理想低通滤波器的截止频率为ω1，试求输出信号s(t)，并说明s(t)为何种已调信号。
解： 方法一：时域法
两个理想低通输出都是下边带信号，上支路的载波为cos ω1t ，下支路的载波为sin ω1t 。
d(t)=
21Am(t)cos ω1t+21
A m
?(t)sin ω1t e(t)=21Am(t)sin ω1t-2
1
A m
?(t)cos ω1t 由此得 s(t)=f(t)+g(t)
=
21Am(t)(cos ω1t+sin ω1t)cos ω2t+2
1
A )(?t m
(sin ω1t-cos ω1t)sin ω2t
实验四 模拟调制系统——DSB 系统 ● 实验目的： 1、掌握DSB 信号的波形及产生方法； 2、掌握DSB 信号的频谱特点； 3、掌握DSB 信号解调方法； 4、掌握DSB 系统的抗噪声性能。 ● 仿真设计电路及系统参数设置：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz 调制信号为正弦信号，Amp = 1V ，Freq=200Hz ；正弦载波Amp = 1V ，Freq = 1000Hz ； DSB 模拟带通滤波器Low Fc =750Hz ，Hi Fc =1250Hz ，极点个数6； 接收机模拟低通滤波器Fc = 250Hz ，极点个数9； 1.记录调制信号与DSB 信号的波形和频谱： 、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况 ，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
模拟调制系统A M系统 Final approval draft on November 22, 2020
西安邮电大学 《通信原理》软件仿真实验报告 实验名称：模拟调制系统——AM系统 院系：通信与信息工程学院 专业班级：XXXX 学生姓名：XXX 学号：XXXX（班内序号）XX 指导教师：XXX 报告日期：XXXX年XX月XX日 ●实验目的： 1、掌握AM信号的波形及产生方法； 2、掌握AM信号的频谱特点； 3、掌握AM信号的解调方法； 4、掌握AM系统的抗噪声性能。 仿真设计电路及系统参数设置： 时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz； ●仿真波形及实验分析： 1、调制信号与AM信号的波形和频谱： 调制信号为正弦信号，Amp= 1V，Freq=200Hz；直流信号Amp = 2V；余弦载波Amp = 1V，Freq= 1000Hz；无噪声；调制信号: AM信号: ●采用相干解调，记录恢复信号的波形和频谱： 接收机模拟带通滤波器Low Fc = 750Hz，Hi Fc = 1250Hz，极点个数6； 接收机模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；恢复信号: ●采用包络检波 全波整流器Zero Point = 0V；模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；恢复信号： 由信号功率谱可以看出，相干解调要比包络检波的恢复效果好。
改变高斯白噪声的功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化：无高斯白噪声： 加高斯白噪声（功率谱密度（density in 1 ohm=Hz））恢复信号: 改变高斯白噪声的功率谱密度（density in 1 ohm=Hz）恢复信号: 改变高斯白噪声的功率谱密度（density in 1 ohm=Hz）恢复信号: 综上可得高斯白噪声越大，恢复信号失真越严重。 实验成绩评定一览表
西安邮电大学 《通信原理》软件仿真实验报告 实验名称：模拟调制系统——AM系统 院系：通信与信息工程学院 专业班级：XXXX 学生姓名：XXX XX 学号：XXXX （班内序号） 指导教师：XXX 报告日期：XXXX年XX月XX日 ●实验目的： 1、掌握AM信号的波形及产生方法； 2、掌握AM信号的频谱特点； 3、掌握AM信号的解调方法； 4、掌握AM系统的抗噪声性能。 仿真设计电路及系统参数设置： 时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz； ●仿真波形及实验分析： 1、调制信号与AM信号的波形和频谱： 调制信号为正弦信号，Amp= 1V，Freq=200Hz；直流信号Amp = 2V；余弦载波Amp = 1V，Freq= 1000Hz；无噪声；调制信号: AM信号: ●采用相干解调，记录恢复信号的波形和频谱： 接收机模拟带通滤波器Low Fc = 750Hz，Hi Fc = 1250Hz，极点个数6； 接收机模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；恢复信号: ●采用包络检波 全波整流器Zero Point = 0V；模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；恢复信号： 由信号功率谱可以看出，相干解调要比包络检波的恢复效果好。 ●改变高斯白噪声的功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化：
无高斯白噪声： 加高斯白噪声（功率谱密度（density in 1 ohm=0.00002W/Hz））恢复信号: 改变高斯白噪声的功率谱密度（density in 1 ohm=0.0002W/Hz）恢复信号: 改变高斯白噪声的功率谱密度（density in 1 ohm=0.002W/Hz）恢复信号: 综上可得高斯白噪声越大，恢复信号失真越严重。 实验成绩评定一览表
第四章 模拟调制系统习题答案 4-1 根据图P4-1所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比较它们分别通 解 由包络检波后波形可知：DSB 解调信号已严重失真，而AM 的解调信号不失真。所以，AM 信号采用包络检波法解调，DSB 信号不能采用包络检波法解调。 4-2 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度P n (f)=×10-3 W/H Z ，在该信道中传输抑制载波的双边带信号，并设调制信号m(t)的频带限制在5kH Z ，而载波为100kH Z ，调制信号的功率为10kW 。若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过带宽为10kH z 的一理想带通滤波器，试问 （1） 该理想带通滤波器中心频率为多大 （2） 解调器输入端的信噪功率比为多少 （3） 解调器输出端的信噪功率比为多少 （4） 求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示出来。 解 （1）为了保证信号顺利通过和尽可能的滤除噪声，带通滤波器的带宽等于已调信号宽度，即B=2f m =2×5=10kH Z ,其中心频率应选信号的载波频率100kH Z ,带通滤波器特性为 ()? ? ?≤≤=其它 010595Z z kH f kH k H ω (2) S i =10kW N i =2BP n (f)=2×10×103××10-3 =10W 故输入信噪比 S i ／N i ＝1000 (3) 因有G DSB ＝２，故输出信噪比 002210002000i i S S N N =?=?=
(4) 根据双边带解调器的输出噪声与输入噪声功率之间的关系，有 W N N i 5.24 10410=== 故 ()()Z n Z m n kH f f p H W f N f P 52 1 105.021/1025.010525.22333 00≤=??= ?=??== --双 其双边谱如右图所示 4-3某线性调制系统的输出信噪比为20dB ，输出噪声功率为10-9 W ，由发射机输出端到解调器输入端之间总的传输损耗为100dB ，试求： ⑴DSB/SC 时的发射机输出功率； ⑵SSB/SC 时的发射机输出功率。 解：设发射机输出功率为S F ，解调器输入功率为S r ，由题意，传输损耗 K ＝S F ／S r ＝1010 (100dB) 已知S 0/N 0=100 (20dB)，N 0=10-9 W ⑴对于DSB 方式，因为G ＝２， 则 00111005022 i i S S N N ==?= 又N i =4N 0 故S i =50×N i ＝50×4N 0=200×10-9 =2×10-7 W 所以发射功率S F =KS i =1010×2×10-7=2×103 W ⑵对于SSB ，因为G ＝１， 则 00 100i i S S N N ==，故S i =100×4N 0=400×10-9=4×10-7W 所以发射功率S F =KS i =1010 ×4×10-7 =4×103 W 4-4试证明：当AM 信号采用同步检波法进行解调时，其制度增益G 与公式的结果相同。 证明：设接收到的ＡＭ信号为s AM (t)=[A+m(t)]cos ωc t ，相干载波为c(t)=cos ωc t 噪声为：n i (t)=n c (t)cos ωc t-n s (t)sin ωc t 信号通过解调器 相乘输出：s AM (t) c(t)＝[A+m(t)]cos ２ ωc t ＝A ／２＋m(t)/2+１/2×[A+m(t)]cos2ωc t 低通输出：A/2 +m(t)/2 隔直流输出：s 0(t)=m(t)/2 噪声通过解调器 相乘输出: [n c (t)cos ωc t-n s (t)sin ωc t] cos ωc t=n c (t)/2+n c (t)/2×cos2ωc t-n s (t)/2×sin2ωc t 低通滤波器输出：n c (t)/2 隔直流输出：n 0(t)=n c (t)/2 输入信号功率：()[]()2 22222 t m A t s E s AM i +==， 输入噪声功率：B n t n N i i 02 )(== 输出信号功率：()()422 00t m t s S == ， 输出噪声功率：()()B n t n t n N c 0202 04 14== = () ()[] ()() t m A t m t m A B n B n N S N S G t m i i AM 2 2 22 2 2 1 00414002//2 += +?==∴ 证毕。 4-5 设一宽带频率调制系统，载波振幅为100V ，载频为100MH Z ，调制信号m(t)的频带限制在5kH Z , ()2 25000,500/(.)F m t V k rad sV π==,最大频偏Δf=75KH Z ，并设信道中噪声
通信原理电子教案 第4章模拟调制系统 学习目标： 调制的目的、定义和分类； 幅度调制的原理； 线性调制系统的抗噪声性能； 角调制的原理； 模拟调制系统的性能比较； 频分复用（FDM）的基本原理。 重点难点：各种线性调制的时域和频域表示，时域波形和频域结构，调制器和解调器原理框图，抗噪声性能，门限效应；FM与PM的关系，调频指数与最大频偏的定义，卡森公式。 课外作业：4-1，4-2，4-5，4-6，4-,7，4-8，4-11，4-12，4-13，4-14，4-17 本章共分5讲（总第13~17讲） 第十三讲幅度调制的原理（一） 主要内容：AM和DSB的调制原理，已调信号的时域波形和频谱分布；SSB的滤波法调制原理。 引言： 基带信号具有较低的频率分量，不宜通过无线信道传输。因此，在通信系统的发送端需要由一个载波来运载基带信号，也就是使载波信号的某一个（或几个）参量随基带信号改变，这一过程就称为调制。在通信系统的接收端则需要有解调过程。 调制的目的是：（1）将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输的已调
信号（频带信号）；（2）实现信道的多路复用，提高信道利用率；（3）减小干扰，提高系统抗干扰能力；（4）实现传输带宽与信噪比之间的互换。 根据调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制；根据载波的选择可分为以正弦波作为载波的连续波调制和以脉冲串作为载波的脉冲调制。 本章重点讨论用取值连续的调制信号去控制正弦载波参数的模拟调制。 §4.1 幅度调制（线性调制）的原理 一、幅度调制器的一般模型 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。幅度调制器的一般模型如图所示。 图4-1 幅度调制器的一般模型 已调信号的时域和频域表示式: )(]cos )([)(t h t t m t s c m *=ω )()])([2 1 )(ωωωωωωH M M S c c m -++= 幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。 在该模型中，适当选择滤波器的特性)(ωH ，便可以得到各种幅度调制信号。 1. 调幅(AM) 在图4-1中，假设)()(t t h δ=，调制信号)(t m 叠加直流0A 后与载波相乘，就可形成调幅(AM)信号。
第四章模拟调制系统 习题答案
第四章 模拟调制系统习题答案 4-1 根据图P4-1所示的调制信号波形，试画出DSB 及AM 信号的波形图，并比 解 由包络检波后波形可知：DSB 解调信号已严重失真，而AM 的解调信号不失真。所以，AM 信号采用包络检波法解调，DSB 信号不能采用包络检波法解调。 4-2 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度P n (f)=0.5×10-3 W/H Z ，在该信道中传输抑制载波的双边带信号，并设调制信号m(t)的频带限制在5kH Z ，而载波为100kH Z ，调制信号的功率为10kW 。若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过带宽为10kH z 的一理想带通滤波器，试问 （1） 该理想带通滤波器中心频率为多大？ （2） 解调器输入端的信噪功率比为多少？ （3） 解调器输出端的信噪功率比为多少？ （4） 求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示出来。 解 （1）为了保证信号顺利通过和尽可能的滤除噪声，带通滤波器的带宽等于已调信号宽度，即B=2f m =2×5=10kH Z ,其中心频率应选信号的载波频率100kH Z ,带通滤波器特性为 ()???≤≤=其它 010595Z z kH f kH k H ω
(2) S i =10kW N i =2BP n (f)=2×10×103×0.5×10-3=10W 故输入信噪比 S i ／N i ＝1000 (3) 因有G DSB ＝２，故输出信噪比 002210002000i i S S N N =?=?= (4) 根据双边带解调器的输出噪声与输入噪声功率之间的关系，有 W N N i 5.24 10410=== 故 ()()Z n Z m n kH f f p H W f N f P 52 1105.021/1025.010525.2233300≤=??=?=??==--双 其双边谱如右图所示 4-3某线性调制系统的输出信噪比为20dB ，输出噪声功率为10-9W ，由发射机输出端到解调器输入端之间总的传输损耗为100dB ，试求： ⑴DSB/SC 时的发射机输出功率； ⑵SSB/SC 时的发射机输出功率。 解：设发射机输出功率为S F ，解调器输入功率为S r ，由题意，传输损耗 K ＝S F ／S r ＝1010 (100dB) 已知S 0/N 0=100 (20dB)，N 0=10-9W ⑴对于DSB 方式，因为G ＝２， 则00111005022 i i S S N N ==?= 又N i =4N 0 故S i =50×N i ＝50×4N 0=200×10-9=2×10-7W 所以发射功率S F =KS i =1010×2×10-7=2×103W ⑵对于SSB ，因为G ＝１， 则00 100i i S S N N ==，故S i =100×4N 0=400×10-9=4×10-7W 所以发射功率S F =KS i =1010×4×10-7=4×103W 4-4试证明：当AM 信号采用同步检波法进行解调时，其制度增益G 与公式(4.2-55)的结果相同。 证明：设接收到的ＡＭ信号为s AM (t)=[A+m(t)]cos ωc t ，相干载波为 c(t)=cos ωc t 噪声为：n i (t)=n c (t)cos ωc t-n s (t)sin ωc t 信号通过解调器 相乘输出：s AM (t) c(t)＝[A+m(t)]cos ２ωc t ＝A ／２＋m(t)/2+１ /2×[A+m(t)]cos2ωc t 低通输出：A/2 +m(t)/2
成绩 西安邮电大学 《通信原理》软件仿真实验报告 实验名称：实验三模拟调制系统——AM系统院系：通信与信息工程学院 专业班级：通工 学生姓名： 学号：（班内序号） 指导教师： 报告日期：2013年5月15日
实验三模拟调制系统——AM系统 ●实验目的： 1、掌握AM信号的波形及产生方法； 2、掌握AM信号的频谱特点； 3、掌握AM信号的解调方法； 4*、掌握AM系统的抗噪声性能。 ●仿真设计电路及系统参数设置： 图1 模拟调制系统——AM系统仿真电路 建议时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz 1、记录调制信号与AM信号的波形和频谱； 调制信号为正弦信号，Amp= 1V，Freq=200Hz； 直流信号Amp = 2V； 余弦载波Amp = 1V，Freq= 1000Hz； 频谱选择|FFT|； 2、采用相干解调，记录恢复信号的波形和频谱； 接收机模拟带通滤波器Low Fc = 750Hz，Hi Fc = 1250Hz，极点个数6；接收机模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9；
3、采用包络检波，记录恢复信号的波形和频谱； 接收机包络检波器结构如下： 其中图符0为全波整流器Zero Point = 0V； 图符1为模拟低通滤波器Fc = 250Hz，极点个数为9； 4、在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声； 建议Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz； 观察并记录恢复信号波形和频谱的变化； 5*、改变高斯白噪声的功率谱密度，观察并记录恢复信号的变化。 仿真波形及实验分析： 1、记录调制信号与AM信号的波形和频谱； 图1-1 调制信号波形 图1-2 AM已调信号波形
闽江学院 《通信原理设计报告》 题目：基于MATLAB的模拟调制系统仿真与测试学院：计算机科学系 专业：12通信工程 组长：曾锴（3121102220） 组员：薛兰兰（3121102236） 项施旭（3121102222） 施敏（3121102121） 杨帆（3121102106） 冯铭坚（3121102230） 叶少群（3121102203） 张浩（3121102226） 指导教师：余根坚 日期：2014年12月29日——2015年1月4日
摘要在通信技术的发展中，通信系统的仿真是一个重点技术，通过调制能够将信号转化成适用于无线信道传输的信号。 在模拟调制系统中最常用最重要的调制方式是用正弦波作为载波的幅度调制和角度调制。在幅度调制中，文中以调幅、双边带和单边带调制为研究对象，从原理等方面阐述并进行仿真分析；在角度调制中，以常用的调频和调相为研究对象，说明其调制原理，并进行仿真分析。利用MATLAB下的Simulink工具箱对模拟调制系统进行仿真，并对仿真结果进行时域及频域分析，比较各个调制方式的优缺点，从而更深入地掌握模拟调制系统的相关知识，通过研究发现调制方式的选取通常决定了一个通信系统的性能。 关键词模拟调制；仿真；Simulink 目录 第一章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 关键技术 (1) 1.3 研究目的及意义 (2) 1.4 本文工作及内容安排 (2) 第二章模拟调制原理 (3) 2.1 幅度调制原理 (3) 2.1.1 AM调制 (4) 第三章基于Simulink的模拟调制系统仿真与分析 (6) 3.1 Simulink工具箱简介 (6) 3.2 幅度调制解调仿真与分析 (8) 3.2.1 AM调制解调仿真及分析 (8) 第四章总结 (12) 4.1 代码 (13) 4.2 总结 (14)
系部：信电学院任课教师： 课时安排：理论6课时
正弦载波：s(t) = Acos(ω0t + φ0) 振幅调制表示式：sm(t) = Am(t) cos(ω0t + φ0) 若m(t) ?? M(ω), s(t) ?? S(ω), sm(t) ?? Sm(ω)，则 Sm(ω) = (1/2π)[M(ω) ? S(ω)] 由于S(ω) = AF(cos ω0t) = Aπ[δ(ω ? ω0) + δ(ω + ω0)]，因此 Sm(ω) = (A/2)[M(ω ? ω0) + M(ω + ω0)] M(ω)基带谱线性搬移至±ω0 频率处，谱形不变，因此称为线性调制。(但请注意；线性调制≠线性变换，任何调制都是非线性变换！) 由此可得出线性调制的一般模型—由乘法器+带通滤波器组成： 线性调制的一般模型 考虑到H(ω)的带通滤波作用，输出Sm(ω)可表示为(这里将幅度A归一化为1) Sm(ω) = (1/2)[M(ω ? ω0) + M(ω + ω0)] · H(ω) 适当选择H(ω)，可得到如下几种幅度调制方式与信号： 1. 抑制载波双边带信号(DSB) 输入调制信号无直流，即M(0) = 0，且为带宽2fH的理想带通滤波器， 输出为sm(t) = m(t) cos ω0t，为双边带抑制载波DSB-SC 时域 频域 2. 有载波的双边带调幅信号(AM) 输入调制信号含直流，即M(0)≠ 0，设m(t) = m0, m(t) = m0 + m′(t)，其中m′(t)为交流分量，sm(t) = [m0 + m′(t)] cos ω0t，H(ω)同上为理想带通滤波器，类似于上面的分析有 时域、频域波形
班级：通工1612 姓名：学号： 软件仿真实验四模拟调制系统—SSB系统 实验目的： 1、掌握SSB信号的产生方法； 2、掌握SSB信号波形和频谱的特点； 3、掌握SSB信号的解调方法； 4、掌握SSB系统的抗噪声性能。 知识要点： 1、SSB信号的产生方法； 2、SSB信号的波形和频谱； 3、SSB信号的解调方法； 4、SSB系统的抗噪声性能。 仿真要求： 建议时间参数：No. of Samples = 4096；Sample Rate = 20000Hz 双边谱选择（20Log|FFT|【dB】） 1、利用移相法产生SSB信号，记录SSB信号的波形和频谱； 其中：图符0为调制信号，采用幅度1V、频率400Hz的正弦信号； 图符3为载波信号，采用幅度1V、频率2000Hz的正弦信号； 2、自行设计调整系统结构及参数，利用滤波法实现SSB信号（建议使用带阻滤波器）； 3、采用相干解调，记录恢复信号的波形； LSB模拟带通滤波器Low Fc = 1500Hz，Hi Fc = 1700Hz，极点个数5； USB模拟带通滤波器Low Fc = 2300Hz，Hi Fc = 2500Hz，极点个数5；
接收机模拟低通滤波器Fc = 500Hz，极点个数9； 4、在接收机模拟带通滤波器前加入高斯白噪声； 建议Density in 1 ohm = 0.00002W/Hz，观察并记录恢复信号波形的变化； 5*、改变高斯白噪声功率谱密度，观察并记录恢复信号波形的变化； 实验报告要求： 1、记录SSB信号的波形和频谱，分析SSB信号波形和频谱的特点； 2、记录恢复信号波形的变化，分析噪声对恢复信号的影响。 系统框图： 仿真结果与实验分析： 1、利用相移法产生SSB上边带信号，记录SSB上边带信号的波形 2、利用相移法产生SSB上边带信号，记录SSB上边带信号的频谱
实验一：模拟调制系统调制及解调模拟 实验要求： 1、 学生按照实验指导报告独立完成相关实验的内容； 2、 上机实验后撰写实验报告，记录下自己的实验过程，记录实验心得。 3、 以电子形式在规定日期提交实验报告。 实验指导 一、线性调幅 1. 普通调幅 原理介绍： 普通调幅 即：AM 幅度调制 ，常规双边带幅度调制(Double-SideBand Modulation Passband) 其中输入信号是u(t),输出信号是y(t)，y(t)是个实信号，若u(t)=0cos u t Ω，则有 0()(())cos(2) ()(cos())cos(2)c c c a c a c y t u t U f t y t U m t f t u m U απθαπθ=++=+Ω+= ① 其中，α是输入信号的偏移，c f 是载波频率，θ是初始相位（设θ=0），c U 是载波幅度，a m 是调制指数。传输载波时，α=1；不传输载波时，α=0。 ()(1cos )cos ()cos cos()cos()22 c a c a a c c c c y t U m t t m m y t U t t t ωωωω=+Ω=++Ω+-Ω ② 由②得出，幅度调制的结果含有：载波c ω、上边带()c ω+Ω、下边带()c ω-Ω的
成分，双边带幅度调制的输出包含了载频高端和低端的频率成分。 参数说明： DSB AM Modulator Passband(双边带频带幅度调制器)的主要参数 DSB AM Demodulator Passband(双边带频带幅度解调器)的主要参数 系统仿真框图： 本例中信源是一个幅度为0.7，频率为8HZ的正弦信号。
模拟调制系统 幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图5-1所示。 图5-1 幅度调制器的一般模型 图中，为调制信号，为已调信号，为滤波器的冲激响应，则已调信号的时域和频域一般表达式分别为 （式5-1） （式5-2）式中，为调制信号的频谱，为载波角频率。 由以上表达式可见，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；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。 在图5-1的一般模型中，适当选择滤波器的特性，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规双边带调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等。 §5.2.2 常规双边带调幅（AM） 1. AM信号的表达式、频谱及带宽 在图5-1中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号叠加直流 后再与载波相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅（AM）信号。AM调制器模型如图5-2所示。
图5-2 AM调制器模型 AM信号的时域和频域表示式分别为： （式5-3） （式5-4） 式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。 AM信号的典型波形和频谱分别如图5-3（a）、（b）所示，图中假定调制信号的上限频率为。显然，调制信号的带宽为。 图5-3 AM信号的波形和频谱 由图3-3（a）可见，AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了保证包络检波时不发生失真， 必须满足，否则将出现过调幅现象而带来失真。 AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，无论是上边带还是下边带，
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。 ①将基带信号频谱搬移到载频附近，便于 发送接收； 调制的作用： 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。 常用调制方式分类： 连续波调制 模拟调制 数字调制幅度调制 频率调制 振幅键控（ASK） 频移键控（FSK） 脉冲幅度调制 模拟调制脉冲宽度调制 脉冲位置调制脉冲调制 数字调制脉冲编码调制（PCM）增量调制（?M） 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。 但是，已调信号和基带信号之间非线性。
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s t A cos t c 正弦型载波： 振幅载波角频率 基带调制信号（消息信号）：m t M 用消息信号（调制信号）m t 去调制正弦型载波s t A cos c t ，或者说正弦载波的幅度随消息信号作线性变化。 已调信号：m t A cos A t c 2 M M c c 已调信号的频谱，s m t ~ 已调信号 可看出M 频率 搬移了。 第一章讲过，消息信号m t 类比货物，A t cos（可看成幅度 A 1） c 类比火车，货物m t 承载在火车带通滤波器 h t s m t c os t 上，发送给接收方，类比到 c cos t c 达站上海车站，到站后卸货，即接 图：线性调制器的一般模型 收机解调。 已调信号s t 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：H ，带通滤波器的冲激响应：H h t 线性调制器的输出： 时域表示： s m t m t cos c t h t 频域表示： 1 S m 2 M M H c c 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制信号： 普通调幅AM 双边带信号（DSB—SC）
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。 但是，已调信号和基带信号之间非线性。 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
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
第四章数字信号的基带传输 由消息转换过来的原始信号所具有的频带称为基本频带（或基带）。对基带信号的频谱不做搬移的传输称为基带传输。 一、数字基带信号的基本波形 1．单极性不归零码 图例。 1和0分别对应于正电压（或负电压）和零电压，只能用于极短距离传送。 ①有直流成分；②判决电平在1/2处，较难稳定；③同步问题不能解决；④ 需要解决接地（零电平）问题。 2．双极性不归零码 图例。 1和0分别对应于正电压和负电压，可用于低速数据传送如RS-232。①统计平均1和0出现各一半时无直流成分；②判决电平为0电平，容易稳定；③不需要解决接地（零电平）问题；④同步问题仍然不能解决；⑤1和0不等概率分布时有直流成分。 3．单极性归零码 图例。 1对应于一个宽度τ小于码元宽度T的正脉冲，0无脉冲，τ/T称为占空比。 可提取同步信号。 4．双极性归零码 图例。 1和0分别对应于一个宽度τ小于码元宽度T的正脉冲和负脉冲。相邻脉冲必有零电平，可提取同步信号。 5．差分码 图例。 以相邻码元电平极性的改变表示1，否则表示0。（“1”差分码） 6．多进制码 每一个码元可表示若干二进制数。如四进制码。 图例。
二、数字基带信号的线路编码 对原始基带信号作编码转换时需要遵循的原则： ?无直流分量，尽量在中频带； ?包含定时信息； ?与信源统计特性无关； ?一定的错误检测能力； ?误码增殖小； ?转换设备简单； ?传输效率高。 1．曼彻斯特码 每个码元用两个连续且极性相反的脉冲来表示，比如用“正+负”脉冲表示1，用“负+正”脉冲表示0。直流分量被完全消除，在连续1和连续0都有码元间隔。 图例。 2．差分曼彻斯特码 图例。 每个码元用两个连续且极性相反的脉冲来表示，以相邻码元电平极性的改变表示0，否则表示1。（“0”差分双相码） 3．CMI码（Coded Mark Inversion） 用“负+正”脉冲（编码01）表示0，用“负+负”脉冲（00）“正+正”脉冲（11）表示1。规定接续的码元1（不管是否有0将它们隔开）须由交替反转的00或11表示。 图例。 4．Miller码（或延迟调制Delay Modulation） 1在码元周期中点跳变，单个零不跳变，连续两个0则在码元周期交界处跳变。 图例。 三、码间串扰 图例：基带信号的传输模型。
第三章模拟调制系统 3.1调制的概念 一、定义 1．调制与解调：基带信号不易在信道中直接传输。因此在发端需将基带信号的频谱搬移到适合在信道传输的频率范围；而在收端，再将它们搬回到原来的频率范围。这就是调制和解调。 2．调制：所谓调制是使信号f(t)控制载波的某一个(或N个)参数，使这个参数按照信号f(t)的规律变化的过程。 二、调制的分类 调制可分为两大类：正弦波调制和脉冲调制。 1．正弦波调制：用正弦高频信号作为载波 按调制信号不同可分为： （1）模拟(连续)调制 AM FM （2）数字调制 ASK FSK PSK 2.脉冲调制: 用脉冲串构成一组数字信号作为载波。 （1）脉冲模拟调制 PAM PDM PPM （2）脉冲编码调制(脉冲数字调制) PCM ?M DPCM 对于连续波调制，已调信号可以表示为：
它由振幅A(t)、频率ω0和相位?(t)三个参数构成。改变三个参数中的任何一个都可能携带同样的消息。因此，连续波调制可分为调幅、调频和调相。本章主要讨论正弦信号作载波的模拟调制。 3.2 幅度调制 一、标准调幅(AM) 1．定义：是指用信号f (t)去控制载波C(t)的振幅，使已调波的包络按照f (t)的规律线性变化。 2． 解析分析： （1） 设f(t)是单频余弦波 调制信号：f(t)=A m cos(ωm t+θm ) 载波信号： 则已调信号: 其中 A 0-未调载波的振幅； ω0-载波角频率； θ0-载波起始相位。 )cos()]cos([)(000θωθω+++=t t A A t S m m m AM 设调制信号初始相位 θm =0 ) θωcos()(000+=t A t C ) θωcos()]([)(000++=t t f A t S AM )θωcos()cos 1()(000++ =t t A A t S m m AM ω
各种模拟调制系统的比较 1.各种模拟调制方式总结 假定所有调制系统在接收机输入端具有相等的信号功率，且加性噪声都 是均值为0、双边功率谱密度为/2的高斯白噪声，基带信号带宽为，在所有系统都满足 例如，为正弦型信号。综合前面的分析，可总结各种模拟调制方式的信号带宽、制度增益、输出信噪比、设备（调制与解调）复杂程度、主要应用等如表3-1所示。表中还进一步假设了AM为100%调制。 表3-1 各种模拟调制方式总结
2.各种模拟调制方式性能比较 就抗噪性能而言，WBFM最好，DSB、SSB、VSB次之，AM最差。NBFM与AM接近。图3-33示出了各种模拟调制系统的性能曲线，图中的圆点表示门限点。门限点以下，曲线迅 速下跌；门限点以上，DSB、SSB的信噪比比AM高4.7dB以上，而FM（＝6）的信噪比比AM 高22dB。 就频带利用率而言，SSB最好，VSB与SSB接近，DSB、AM、NBFM次之，WBFM最差 由表3-1还可看出，FM的调频指数越大，抗噪性能越好，但占据带宽越宽，频带利用率越低 3.各种模拟调制方式的特点与应用 AM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差，信号带宽较宽，频带利用率不高。因此，AM制式用于通信质量要求不高的场合，目前主要用在中波和短波的调幅广播中。 DSB调制的优点是功率利用率高，但带宽与AM相同，频带利用率不高，接收要求同步解调，设备较复杂。只用于点对点的专用通信及低带宽信号多路复用系统。 SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。SSB制式普遍用在频带比较拥挤的场合，如短波波段的无线电广播和频分多路复用系统中。 VSB调制性能与SSB相当，原则上也需要同步解调，但在某些VSB系统中，附加一个足够大的载波，形成（VSB+C）合成信号，就可以用包络检波法进行解调。这种 （VSB+C）方式综合了AM、SSB和DSB三者的优点。所以VSB在数据传输、商用电视广播等领域得到广泛使用。 FM波的幅度恒定不变，这使得它对非线性器件不甚敏感，给FM带来了抗快衰落能力。利用自动增益控制和带通限幅还可以消除快衰落造成的幅度变化效应。这些特点使得NBFM对微波中继系统颇具吸引力。WBFM的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换，因而WBFM广泛应用于长距离高质量的通信系统中，如空间和卫星通信、调频立体声广播、短波电台等。WBFM的缺点是频带利用率低，存在门限效应，因此在接收信号弱、干扰大的情况下宜采用NBFM，这就是小型通信机常采用NBFM的原因。
第四章 模拟调制 学习指导 4.1.1 要点 模拟调制的要点主要包括幅度调制、频率调制和相位调制的工作原理。 1. 幅度调制 幅度调制是用调制信号去控制载波信号的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。在时域上，已调信号的振幅随基带信号的规律成正比变化；在频谱结构上，它的频谱是基带信号频谱在频域内的简单平移。由于这种平移是线性的，因此，振幅调制通常又被称为线性调制。但是，这里的“线性”并不是已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。 幅度调制包括标准调幅（简称调幅）、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。 如果调制信号m (t )的直流分量为0，则将其与一个直流量A 0相叠加后，再与载波信号相乘，就得到了调幅信号，其时域表达式为 []()()()AM 0c 0c c ()()cos cos ()cos (4 - 1)s t A m t t A t m t t ωωω=+=+ 如果调制信号m (t )的频谱为M (ω)，则调幅信号的频谱为 [][]AM 0c c c c 1 ()π()()()() (4 - 2)2 S A M M ωδωωδωωωωωω=++-+ ++- 调幅信号的频谱包括载波份量和上下两个边带。上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。由波形可以看出，当满足条件 |m (t )| A 0 (4-3) 时，其包络与调制信号波形相同，因此可以用包络检波法很容易恢复出原始调制信号。否则，出现“过调幅”现象。这时用包络检波将发生失真，可以采用其他的解调方法，如同步检波。 调幅信号的一个重要参数是调幅度m ，其定义为 [][][][]00max min 00max min ()() (4 - 4)()()A m t A m t m A m t A m t +-+=+++ AM 信号带宽B AM 是基带信号最高频率分量f H 的两倍。 AM 信号可以采用相干解调方法实现解调。当调幅度不大于1时，也可以采用非相干解调方法，即包络检波，实现解调。 双边带信号的时域表达式为 ()DSB c ()()cos (4 - 5)s t m t t ω= 其中，调制信号m (t )中没有直流分量。 如果调制信号m (t )的频谱为M (ω)，双边带信号的频谱为 []DSB c c 1 ()()() (4 - 6)2 S M M ωωωωω= ++-
1.绪论 1.1 模拟通信系统概述 随着社会生产力的发展，人们对传递消息的要求越来越高，通信，则承载着这个重要的任务。通信中要进行消息的传递，必须有发送者和接收者，发送者和接收者可以是人也可以是各种通信终端设备。换言之，通信可以在人与人之间，也可以在人与机器活机器与机器之间进行。必须有三大部分：一是发送端；二是接收端；三是收发两端之间的信道。通信系统主要分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统通常由模拟信息源，调制器，信道，解调器与收信者组成。模型如下： 图1-1 模拟通信系统模型图 模拟通信在信道中传输的信号频谱比较窄，因此可通过多路复用使信道的利用率提高，但它的缺点是: 1)传输的信号是连续的，叠加噪声干扰后不易消除，即抗干扰能力较差; 2)不易保密通信; 3)设备不易大规模集成; 4)不适应飞速发展的计算机通信的要求 1.2 模拟信号调制解调 模拟通信系统中，调制与解调是通信系统中的重要环节，它使信号发生本质性的变化。本文主要对线性调制（AM,DSB,SSB）与非线性调制(FM,NBFM)的信号产生（调制）与接受（解调）的基本原理，方法技术加以讨论，并通过System View仿真验证常规双边带调幅（AM），双边带调幅（DSB），单边带调幅（SSB），频率调制（FM），窄带频率调制（NBFM）。通过此软件观察信号的调制与解调过程，并对输出波形进行分析。 模拟调制和解调是实现是实现模拟通信系统的重要组成部分。调制是将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号；解调是在接收端将信道中传输的信号还原成原始的电信
号；经过调制后的信号成为已调信号;发送端调制前和接收端解调后的信号成为基带信号。因此，原始电信号又称为基带信号，而已调信号又称为频带信号。 模拟信号的调制与解调是通信原理课程的经典内容，也是模拟通信时代的核心技术。虽然当代技术已发展为数字通信新时代，但模拟信号的调制与解调理论仍然是通信技术中的基础内容之一。 1.3仿真软件简介 1.3.1 System View软件介绍 1)System View是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境的用于系统仿真分析的可视化软件工具。它界面友好，使用方便。 2)System View是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具盒，能满足从数字信号处理、滤波器设计、直到复杂的通信系统等不同层次的设计，仿真要求。它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合及多速率系统，可用于各种线性、非线性控制系统的设计和仿真。 3)System View以模块化和交互式的界面，在大家熟悉的Windows窗口环境下，为用户提供了一个嵌入式的分析引擎。使用System View你只需要关心项目的设计思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。用户只需要使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不必学习复杂的计算机程序编制，也不必担心程序中是否存在编程错误。 1.3.2 System View仿真系统的特点 1)能仿真大量的应用系统 2)快速方便的动态系统设计与仿真 3)在报告中方便地加入System View的结论 4)提供基于组织结构图方式的设计 5)多速率系统和并行系统 6)完备的滤波器和线性系统设计 7)先进的信号分析和数据块处理 8)可扩展性 9)完善的自我诊断功能。 System View是一个用于电路与通信系统设计、仿真的动态分析工具,它实现了功能的