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
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
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）
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= ++-
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： S m(t)二[m(t)cos M h(t) 1 S m C') [M c) M —c)]H (■) 2 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H ( ?)，便可以得到各种幅度调制信号。 1. 调幅(AM) 在图4-1中，假设h(t)二、：(t)，调制信号m(t)叠加直流A o后与载波相乘，就可形成调幅(AM)信号。
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 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 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 5.2410410=== 故 ()()Z n Z m n kH f f p H W f N f P 521105.021/1025.010525.2233300≤=??=?=??== --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 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：()[]()222222 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 02020414=== ()()[]()()t m A t m t m A B n B n N S N S G t m i i AM 222222*********//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 , ()225000,500/(.)F m t V k rad sV π==,最大频偏Δf=75KH Z ，并设信道中噪声
第四章模拟调制系统 第一次课 先回忆一下前面三章的内容，通信原理这门课我们在第一章给大家介绍了通信的基本概念，以及要研究的主要问题，首先通信概念里面强调通信是实现信息的传输，信息是抽象的，包含在具体的消息中，通信系统里的消息又是以具体的信号形式来表现，所以我们又可以说通信的目的是传输信号，我们在第二章花了好多时间介绍信号分析的基本方法，因为这是通信要研究的基本内容，那如何完成信息的传输，我们需要建立通信系统的模型，大家回忆一下第一章里面通信系统模型他的基本构成部分，有信源、受信者这是一对，通信的双方，中间有通信的信道，狭义的理解是通信的传输煤质，另外在信源和信道之间，以及信道和通信者之间有两个非常关键的部分，也就是通信的发送部分和通信的接受部分，那发送部分和接收部分要完成什么功能呢？它起到中介作用，目的是使得信源的信号和信道的信号要匹配，那这种匹配指的是频率的匹配，信源出来的信号本身低频成分比较多，而信道容许的工作频率大多数时候是带通的信道，高频段，那这个时候发送设备就要完成信源低频信号到信道高频的转换，这种转换作用就是通过调制来完成的，而接受设备要完成的功能就是从信道的高频信号再还原成受信者所接收到的低频信号，所以接受设备他的基本功能是完成解调，所以调制和解调是信息传输的重要技术，研究调制理论要介绍那些内容呢。我们说要建立系统的概念，有了系统框图之后呢，还要分析通信系统的主要性能指标，那这个性能指标我们也在第一章里面建立起来，通信系统的有效性，还有可靠性，我们主要关心这两个性能指标，有效性是信息传输的快慢问题，我们希望能够传输信息要快，可靠性关心的是信息传输的质量问题，我们希望质量要好，那怎么知道有效性可靠性就好了呢，在模拟通信系统里面，有效性用什么指标表示，带宽，还记得吗、用带宽来表示模拟通信系统的有效性指标，那带宽怎么样算有效，那应该是带宽越小越有效，每一路信号占用的带宽越小，那在给定信道里，能够传输的路数就越多，可靠性指标在模拟通信系统里面用什么来表示，用信噪比，也就是信号功率和噪声功率的比值，这个比值越大，通信系统的质量就越好，那我们说通信理论里面调制是非常关键的部分，那研究调制，我们也要建立调制的概念，调制系统的构成以及调制系统的主要性能指标，还有各种各样的调制技术，首先我们要建立调制的概念，什么叫做调制，为什么要进行调制，还有调制的类型划分，有了这些概念之后，我们介绍模拟调制里面的两大类型，一个是线性调制，另外一个是非线性调制，在线性调制里面包括了四种主要的调制方式，调幅，双边带，单边带，和残留编带调制，那在非线性调制里面又有两类，调频和调相，对于这里面六种调制方式我们要给出他们的表达式，分析它的带宽特点，建立调制和解调的模型，还要分析各种调制系统的抗噪声性能指标，最后了解一下这些调制的应用，另外我们还要建立频分复用的概念，大家知道通信研究信息的传输，那在信息的传输过程中经常是多路信号一起传送，这就是复用的概念，那在模拟调制里面主要是采用频分复用的方式，在具体的实现过程中，调制又涉及到复合调制和多级调制，第一个问题我们先建立调制的概念以及问什么要进行调制，还有调制涉及到的一些类型，首先是调制的概念，调制就是按照基带信号的变化规律去改变载波某些参数的过程，在这里面，基带信号也叫做调制信号，在调制概念里面我们涉及到了两个输入信号，和一个输出信号，调制信号实质就是我们要传输的包含原始信息的信号，调制信号习惯上用m(t)来表示，这是调制概念里面涉及到的第一个输入信号，也就是我们要传输的包含原始信息的信号m(t)。调制概念还涉及到另外非常关键的信号，叫做载波信号，载波信号我们习惯上用c(t)来表示，这两个信号相互作用的结果就完成了调制，怎么样相互作用呢？用调制信号去控制载波的参数，也就是通信里面完成信息的传输，需要有一个信号来承载信息，因为它不能直接传输，两者作用的结果产生的输出信号叫做已调信号，已调信号我们用S m(t)来表示，首先理解一下调制信号，m(t)。我们说是包含信息的原始信号，他的特点一般是具有比较低的频率成分，大家回忆一下，这些原始的信