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第5章模拟调制系统3 OK

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通信原理(第5章)

通信原理(第5章)

2、若m(t)的频带限于 w wc 则:
H m(t ) cos( wct ) m(t ) sin( wct ) H m(t ) sin( wct ) m(t ) cos( wct )
ˆ (t ) jM ( w) sgn( w) F m
ˆ ( w) 3、M
载波信号
频域表达式
SAM(ω) = πA0[δ(ω －ωc) +δ(ω +ωc )
6
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
时域波形图
m(t) t A0 + m( t ) cosωct t t
当满足条件： |m(t)|max ≤ A0 时，其包络与调制信号的 波形相同，因此用包络检 波法可以容易地恢复原始 调制信号。
20
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
一般情况下SSB信号的时域表达式 调制信号为任意信号时SSB信号的时域表达式为
1 1 ˆ (t )sin ct SSSB (t ) m(t ) cos ct m 2 2
式中，
m( ) ˆ (t ) m d t ˆ ( ) 1 m m(t )=- d t 1
1 = 2
1 2 Am
cos(ωc+ ωm)t + Am cos(ωc -ωm)t
1 -2 1 +2
上边带信号的时域表达式
Amcosωm t cosωc t Amcosωm t cosωc t
Amsinωm t sinωc t Amsinωm t sinωc t
下边带信号的时域表达式
SUSB(t) =
BDSB = 2 fH
② 功率：
PDSB
1 2 Ps m (t ) 2

5第五章 模拟调制系统

5第五章 模拟调制系统
➢当m=1时，称为满调幅，此时|m(t)|max=A0。 ➢当m>1时，即[m(t)]min为负值，出现过调幅。此时不能用包络
检波器进行解调，为保证无失真解调，可采用同步解调。
3.2.1 调幅（AM）
河北联合大学
A0
SAM ()
1
2
c H c c H
A0
c H c c H
有图可知，AM信号的频谱SAM(ω)由载频分量和上、下两个边 带组成。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。因此AM信号是带有载波的双边带信号，它 的带宽是基带信号带宽fH的两倍，即
边带，另一部分称为下边带。这就是所谓的“双边带”。
c
c
A0
SAM ()
1
2
c H c c H
图3-4 DSB信号的波形和频谱
A0
c H c c H
河北联合大学
3.2.2 抑制载波双边带调制（DSB-SC）
sm (t)
×
m(t ) 低通
c
c
cos(ct )
A0
SAM ()
1
2
c H c c H
A0
图3-5 DSB信号解调方框图（相干解调）
sm(t)与s(t)相乘的频谱就
c H c c H
是SM(ω)*S(ω)。从这卷积
SAM () S()
可看出，只要低通滤波器
的截止频率ωL落在2ωc~ωH
2c
L Hc
2c 之间，则它的输出频谱即
图3-6 DSB信号解调的频谱关系
为M(ω)， m(t)被恢复。
BAM 2 fH
3.2.1 调幅（AM）
河北联合大学
AM信号的总平均功率由不带信息的载波功率和携带信息的

第五章模拟调制系统

第五章模拟调制系统

第五章模拟调制系统知识结构-调制的基本概念和作用、分类-幅度调制的主要类型，及各自的调制解调方法、波形、频谱、带宽、及抗噪声性能-角度调制的主要类型，及各自的调制解调方法、功率、带宽、及抗噪声性能教学目的-了解模拟调制及其解调的原理和系统的抗噪声性能-掌握各种已调信号的时域波形和频谱结构，系统的抗噪声性能-了解一些常用的调制解调芯片教学重点-信噪比增益-已调信号表达式的写法及分析、波形画法及分析-卡森公式教学难点-信噪比增益-角度调制中最大频偏的概念和计算教学方法及课时-多媒体授课（6学时）（3个单元）作业-5-4，5-7，5-9，5-16，5-18备注（在上课之前最好让学生复习一下“高频电路”中相关内容）AM和DSB在高频电路中如果已经讲的比较细，此处可略讲。

单元七（2学时）§5.1 引言（调制的作用和分类）知识要点：调制的过程、作用、分类我们在第一章已经学过了模拟通信系统和数字频带通信系统的模型。

从模型图中可以看出，它们都需要进行“调制”。

那么什么是调制？为什么要进行调制？调制有哪些分类呢？我们下面逐一介绍。

§5.1.1 调制的概念（过程）所谓调制，就是在发送端将要传送的信号附加在高频振荡信号上，也就是使高频振荡信号的某一个或几个参数随基带信号的变化而变化。

其中要发送的基带信号又称“调制信号”；高频振荡信号又称“被调制信号”。

§5.1.2 调制的作用调制的主要作用有三个：1、将基带信号转化成利于在信道中传输的信号；2、改善信号传输的性能（如FM具有较好的信噪比性能）3、可实现信道复用，提高频带利用率。

§5.1.3 调制的分类分2大类：正弦波调制、脉冲调制正弦波调制又可分为模拟调制和数字调制。

其中模拟调制又分调幅和调角2类，这是我们本章的主要内容。

§5.2 幅度调制与解调知识要点：AM DSB SSB VSB的原理及波形频谱的画法带宽计算§5.2.1 幅度调制的一般模型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。

通信行业-通信原理第5章模拟调制系统 精品

通信行业-通信原理第5章模拟调制系统 精品

幅度 调制 1 T/2
lim
s(t )
T T
T /2
d( t
线性cos调2 制ct
)1
的 co原s 2理ct
2
调制效率
已调信号中，有用功率（承载信息所用的功率）
占信号总功率的比例称为调制效率，用 表示。
PAM sA2M (t ) A0 m(t )2 cos2 ct
A02 cos2 ct m2 (t )cos2 ct 2A0m(t )cos2 ct
第5章 模拟调制系统
5.1 幅度调制（线性调制）的原理 5.2 线性调制系统的抗噪声性能 5.3 非线性调制（角度调制）原理 5.4 调频系统的抗噪声性能 5.5 各种模拟调制系统的比较 5.6 频分复用和调频立体声
5.1 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幅度 ，使之随调 制信号作线性变化的过程 。幅度调制器的一般模型如图所示 ：
通信原理
第5章 模拟调制系统
第5章 模拟调制系统
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 。
第5章 模拟调制系统
基本概念
➢ 调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。
➢ 广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。
➢ 狭义调制 － 仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场 合，调制一词均指载波调制。
➢ 调制信号 － 指来自信源的基带信号 ➢ 载 波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦

第五章模拟调制系统

第五章模拟调制系统
《通信原理课件》
3、PST码 PST码的全称是成对选择三进码。其编码规则是：先将 二进制码元划分为2个码元为一组的码组序列，然后再把每 一组编码成两个三进制码（+-0）。因为三进制数字共有9 种状态，故可以灵活地选择其中的四种状态，表5.2-1列出 了其中最为广泛适用的一种格式。为防止PST码的直流漂 移，当在一个码组中仅发送单个脉冲时，两个模式应交替 使用。 4、双相码 双相码又称Manchester码，即曼彻斯特码。它的特点是 每个码元用两个连续极性相反的脉冲来表示。
道的特性）不理想引起的波形畸变，使码元之间相互串扰，
从而产生码间干扰。
《通信原理课件》
图5-2 数字基带传输系统各点波形 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
1 单极性不归零（NRZ）码 设消息代码由二进制符号“0”、“1”组成，则单极性不 归零码如图5-3（a）所示。这里，基带信号的零电位及正 电位分别与二进制符号的“0”及“1”一一对应。可见，它 是一种最简单的常用码型。
始码元再生，以获得图5-2（h）所示与输入波形相应的脉
冲序列{d
' k
}
。
同步提取电路的任务是从接收信号中提取定时脉冲cp，
供接收系统同步使用。
对比图5-2（a）、（h）中的
{d
' k
}
与{dk}
可以看出，传输
过程中第4个码元发生了误码。产生该误码的原因之一是信
道加性噪声，之二是传输总特性（包括收、发滤波器和信
消息代码
1
0
0
01110 Nhomakorabea1
AMI码
+1
0
0
0
-1 +1

现代通信原理技术和仿真第5章 模拟角度调制系统

现代通信原理技术和仿真第5章 模拟角度调制系统

第5章 模拟角度调制系统
由此可以看出，式(5.24)与第4章中的AM信号的频谱密度 函数具有相似的形式，即
SAM()A0[(0)(0)] 12[F(0)F(0)]
两者都有载波分量，也有围绕载频的两个边带。不同之处是： NBFM信号频谱的正负分量分别乘上了因式1/(ω－ω0)和 1/(ω+ω0)，并且NBFM信号的负频率边带分量有180°的相位翻 转。因此，NBFM信号有与AM信号相同的带宽，均为基带信 号f(t)最高频率的两倍。
(t)0tKF
t
f(t)dt

瞬时角频率为
(5.10)
(t)dd(tt)0KFf(t)
(5.11)
即调频信号的瞬时相位θ(t)与基带信号f(t)的积分呈线性关系， 瞬时角频率ω(t)与基带信号f(t)呈线性关系。
10
第5章 模拟角度调制系统
角度调制系统中，无论是调频还是调相，都用瞬时相位偏
第5章 模拟角度调制系统
第5章 模拟角度调制系统
5.1 角度调制的基本概念 5.2 调频信号频谱分析与卡森(Carson)带宽 5.3 调频信号的产生与解调 5.4 调频系统的抗噪声性能分析 5.5 预加重和去加重技术对噪声特性的改善 5.6 频分复用 5.7 模拟调制系统的应用实例 本章仿真实验举例 习题
移的最大值j(t)|max来定义调制指数，记为DFM及DPM。当基带
信号f(t)为简谐振荡时， DFM及DPM分别记为βFM及 βPM。 为了加深对上述关系式的理解，下面以基带信号f(t)是简
谐振荡为例来讨论其调制情况。
11
第5章 模拟角度调制系统
设基带信号f(t)为
f(t)Amcom st
由式(5.4)可得此时的调相信号为

第5章 模拟调制系统的应用分析


信噪比增益也是衡量系统的重要指标。
5.1.2 滤波器对信噪比的改善
❖ 白噪声功率谱带宽很大， 而信号带宽有限。
如右图所示为基带信号与噪声的频域谱图。
❖ 滤波器滤除噪声功率， 保留信号功率。 下图为滤波器滤除噪声的模型。
带通信号传输系统中的预检测滤波器 ❖ 通过预检测带通滤波器，滤除信号带外的噪声功率。
可以看出，调频信号的非相干解调与完全调幅的非 相干解调类似，也存在一种门限效应，即当小信噪 比时，随着输入信噪比下降，输出信噪比急剧恶化。 ❖ 门限扩展。
通常情况下，调频的门限值在10dB左右。采用频率压缩反馈环和锁相环，可以降低 门限阀值，使得系统在0dB左右的强噪声环境仍然能够工作。
5.3.4 窄带调频相干解调抗噪声性能分析
b分析窄带高斯噪声分解为同相正交分量522双边带相干解调抗噪声性能dsb解调抗噪声模型双边带解调不能真正改善性噪比双边带调幅中已调制信号的带宽比基带信号延展了一倍故通过滤波器的噪声功率也就提高了一倍其信噪比较之基带信号传输系统的信噪比原本就减小一半
第5章 模拟调制系统的应用分析
5.1 信噪比
5.1.1 通信系统的噪声模型
通信系统的噪声模型如下图所示。
有用信号的平均功率
信噪比SNR＝ 噪声的平均功率
，单位为dB。20dB＝信号功率是噪声100倍
同等发射条件下，信噪比是重要的系统性能指标
信噪比增益：G信号功率 So / 输出噪声功率 输入信号功率 Si / 输入噪声功率
No Ni
So Ni Si No
5.3 角度调制解调系统的抗噪声性能
5.3.1 调频信号解调的抗噪声模型
非相干解调模型如下图所示。
分大信噪比和小信噪比两种情况讨论。

通信原理精品课件第5章 模拟调制系统


第5章 模拟调制系统
5.2 线性调制系统
在模拟调制系统中幅度调制包括标准调幅(AM)、抑制载波 的双边带调制(DSB)、单边带调制(SSB) 以及残留边带调制 (VSB)，它们都属于线性调制。
幅度调制是用调制信号m(t)控制高频载波c(t)的振幅，使载 波的振幅随调制信号作线性变化。数学模型如图5.2.1所示。
所以，AM的带宽为BAM=2×3F =6F(Hz)。其频谱如图5.2.5所示。
第5章 模拟调制系统
图5.2.5 频谱图
第5章 模拟调制系统
3. AM信号的功率和调制效率
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)的均方值为
PA
M

lim
T
第5章 模拟调制系统
5.1.1 调制的作用 (1) 调制是为了有效辐射。调制把基带信号的频谱搬移到
载频附近，以适应信道频带要求，使信号特性与信道特性相匹 配，便于发送和接收。如无线传输时必须将基带信号调制到高 频载波上，才能将电磁能量有效地向空间辐射(基带信号的低 频分量丰富，如果直接传送则信号损耗太大)。而天线能有效 发射电磁波的另一条件是，所发射的信号波长与天线的尺寸相 比拟。载波的频率较高(波长较短)，发射天线易于制作。
第5章 模拟调制系统
图5.2.1 幅度调制器的一般模型
第5章 模拟调制系统
图中，H(t)是滤波器的冲激响应，它的传输特性用H(f )表示。 适当选择滤波器的传输特性H(f )，便可以得到各种幅度调制信 号。例如，AM、DSB、SSB及VSB信号等。
第5章 模拟调制系统
图中，载波c(t)=A0 cos(2πf ct+θ0)，调幅信号(已调信号)的 时域一般表示式为

第五章模拟调制系统-非线性调制原理







可以得到NBFM的时域表达：
6
sNBFM (t ) A cos wct [ Ak f m(t )dt ]sin wct
经过傅立叶变换得到NBFM的时域表达频域表达：
sNBFM Ak f M ( w wc ) M ( w wc ) w A[ w wc w wc ] 2 w wc w wc
邯郸学院
§5.3.1 角度调制的基本概念
2、调相波的时域表达式
（t）

t 0
(t ) dt
w(t )
d (t ) dt
是角度调制的两个基本关系式，它说明了瞬时相位是 瞬时角速度对时间的积分，同样，瞬时角频率为瞬时 相位对时间的变化率。由于频率与相位之间存在着微 积分关系，因此不论是调频还是调相，结果使瞬时频 率和瞬时相位都发生变化。只是变化规律与调制信号 的关系不同。
邯郸学院
m(t) 0
调频波波形
t (a)
2 o
m(t ) Am cos wmt
sFM(t)
o – m o +
m
o
t
(b)
sFM A cos(wc t m f sin wmt )
(t) o o (t) o mf
m
w(t ) wc w K f Am wc
K f ： 调频灵敏度
邯郸学院
§5.3.1 角度调制的基本概念
1、调频波的时域表达式 则调频信号的一般表达式为：
sFM (t ) Ac cos[ w( )d ] Ac cos [ wc t K f m( )d ]
下面研究调制信号为单一频率余弦波的特殊情况： uc A cos wc t 即： m(t ) Am cos wmt 则单一频率余弦调制的调频波电压表示为： sFM (t ) A cos(wc t m f sin wmt ) 其中，m f

通信原理第5章模拟调制系统分析

第五章：模拟调制系统



5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6
引言 线性调制的原理 线性调制系统的抗噪声性能分析 非线性调制（角度调制）系统的原理 调频系统的抗噪声性能 各种模拟调制系统的比较 频分复用
5.0 引言

基本概念 – 调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。 – 广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。 – 狭义调制 － 仅指带通调制。在无线通信和其他大多数场合， 调制一词均指载波调制。 – 调制信号 － 指来自信源的基带信号 – 载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。 – 载波 － 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也 可以是非正弦波。 – 已调信号 － 载波受调制后称为已调信号。 – 解调（检波） － 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。

一般原理
– 表示式：
c(t ) A cos ct 0 设：正弦型载波为 式中，A — 载波幅度； c — 载波角频率；
0 — 载波初始相位（以后假定0 ＝ 0）。
则根据定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成
sm (t ) Am(t ) cos ct
式中， m(t)— 基带调制信号。
若m(t)为随机信号，则已调信号的频域表示式必须用功 率谱描述。

调制器模型
m t

A0

sm t
cos c t

波形图 – 由波形可以看出，当满足条件： |m(t)| A0 时，其包络与调制信号波形相同， 因此用包络检波法很容易恢复出原
m t
t
A 0 mt
t
载波
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