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第三章 模拟调制系统

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第三章模拟调制系统-VSB

第三章模拟调制系统-VSB

6 教师:黄晗
3.4 线性调制和解调的一般模型
引言 线性调制的含义
在频谱搬移和变换过程中符合线性叠加原理
线性调制的规律
已调信号和调制信号的频谱之间线性对应
建立调制和解调的一般模型 列出已调制信号的一般表达式
7 教师:黄晗
3.4.1 线性调制信号产生的一般模型 已调信号的频域表达式为： 已调信号的频域表达式为： 1 S (ω ) = H (ω )[F (ω − ω c ) + F (ω + ω c )] 2 时域表达式为： 时域表达式为： s ( t ) = [ f ( t ) cos ω c t ] ∗ h ( t )
非相干解调常规调幅信号使用包络检波包络携带原调制信号信息包络检波简单有效不必要用相干解调其他线性调制信号无载波分量包络不能体现调制信号信息不能采用一般的包络检波方法解决办法
本章内容
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 双边带调幅 单边带调制（ 单边带调制（SSB） ） 残留边带调制（ 残留边带调制（VSB） ） 线性调制和解调的一般模型 线性调制系统的抗噪声性能
1 S p (ω ) = [S VSB (ω − ω c ) + S VSB (ω + ω c )] 2
+
1 [H VSB(ω − ωc )F (ω − 2ωc ) + H VSB(ω + ωc )F(ω + 2ωc )] 4
1 经低通后输出 Sd (ω ) = 4 F (ω )[H VSB(ω − ωc ) + H VSB(ω + ωc )]
s ( t ) = s I ( t )cos ω c t + s Q ( t )sin ω c t
同相分量 正交分量

第三章模拟调制系统-1DSB_SSB

第三章模拟调制系统-1DSB_SSB
载波幅度， 载波幅度，已调 信号的组成部分
则已调信号的频谱为： 则已调信号的频谱为：
1 SAM(ω) = πA0 [δ(ω − ωc ) + δ(ω + ωc )] + [F(ω − ωc ) + F(ω + ωc )] 2
12 教师:黄晗
1. 形状相同，位置搬移； 形状相同，位置搬移；
已调信号的频谱图： 已调信号的频谱图：
数字调制： 数字调制：ASK、FSK、PSK 、 、
3 教师:黄晗
调制的目的
提高无线通信时的天线辐射效率。 提高无线通信时的天线辐射效率。 传输频率： 传输频率：3kHz，天线高度：25km ，天线高度： 传输频率： 900MHz ，天线高度：8cm 传输频率： 天线高度： 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处， 把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以 实现信道的多路复用，提高信道利用率。 实现信道的多路复用，提高信道利用率。 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力， 扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力， 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。 还可实现传输带宽与信噪比之间的互换。
2 教师:黄晗
信号、传输方式、调制方式的分类
电信号
携带有用信息的信号，未调制） 基带信号 （携带有用信息的信号，未调制） 基带信号经过某种调制） 频带信号 （基带信号经过某种调制）
传输方式
基带传输 调制（频带） 调制（频带）传输
模拟调制
线性调制：AM、DSB、SSB、VSB 线性调制： 、 、 、 非线性调制： 非线性调制：PM、FM调制 、 调制
β AM = f (t ) max / A0
11 教师:黄晗
当载波初相为0时 已调信号为： 当载波初相为 时，已调信号为： sAM (t ) = [ A0 + f (t ) ] cosω ct 频 域 = A0 cosω ct + f (t )cosω ct 特 性 分 析 若有： 若有：

第3章---模拟调制系统

第3章---模拟调制系统
1. 重点： 掌握线性调制与解调的原理模型，及其数 学分析、波形分析、频谱分析，理解各种 调制方式的特点。
2. 难点： 非线性调制频谱和带宽特性的分析和理解。
3
第三章 模拟调制系统
概述（调制原理） 幅度调制（线性调制）的原理 线性调制系统的抗噪声性能 非线性调制（角度调制）的原理 调频系统的抗噪声性能 各种模拟调制系统的性能比较
m t
t
M t
A0 mt
H
H
t 载波
t
SAM
t
t
sAM t
c
t
0
c c
t
调幅指数：mA
Am A0
m(t) max A0
1
否则，将由于出现过调幅
现象而带来包络失真，
造成解调困难。
10
t
频谱密度图
t
mt
M
H
H
t
波
载频分量
SAM 载频分量
t
t
c
0
c
上边带
t
下边带
下边带
上边带
带宽： BAM2fH
角度调制：频率调制FM、相位调制PM
返回 6
线性调制
正弦载波为
c(t)Acosct0
调制
信号
m(t)
sm(t) Acos0t
H(f)
已调 信号
s(t)
基带调制信号 m(t)
幅度调制信号（已调信号）一般可表示成
sm(t)A m (t)cosct
m(t) M () cc t o s ( c ) ( c ) 频谱 S m ()A 2M (c)M (c)
11
AM信号的特性
功率：

第3章 模拟调制系统

第3章 模拟调制系统

sm (t )
cos ω c t
m(t)--调制信号（一般为基带信号）； --调制信号（一般为基带信号）； --调制信号 sm(t)--已调信号； --已调信号 --已调信号； h(t)--滤波器的冲激响应。 --滤波器的冲激响应 --滤波器的冲激响应。
H (ω ) ⇔ h(t )
表达式： 表达式：
2011-7-14
现代通信原理
6
第3章 模拟调制系统
（3）波形及频谱 ）
sAM (t ) = [ A0 + m(t )]cos ωc (t ) = A0 cos ωc (t ) + m(t )cos ωc (t )
1 S AM (ω ) = πA0 [δ (ω + ω c ) + δ (ω − ω c )] + [M (ω + ω c ) + M (ω − ω c )] 2
2011-7-14
现代通信原理
13
第3章 模拟调制系统
抑制载波的双边带调幅（DSB-SC） 3.1.3 抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）
信号的表达式、 1. DSB信号的表达式、频谱及带宽 信号的表达式
在一般模型的基础上） 条件（在一般模型的基础上）： （1）模型 滤波器为全通网络 为全通网络： 滤波器为全通网络：H(ω )=K(=1); m(t ) × 调制信号：无直流分量， 调制信号：无直流分量，依然
s AM (t )
sp (t)
cos ω c t
mo (t )
s p (t ) = s AM (t ) ⋅ cos ωc t = [A0 + m(t )]cos 2 ωct 1 1 = [A0 + m(t )] + [A0 + m(t )]cos 2ωc t 2 2 用一个低通滤波器，就无失真的恢复出原始的调制信号： 用一个低通滤波器，就无失真的恢复出原始的调制信号： 1 同频不同相？ 问：同频不同相？ m o (t ) = [ A0 + m (t )] 2 同相解调结果： 幅度 幅度。 同相解调结果：1/2幅度。

第三章.模拟调制系统

第三章.模拟调制系统

假设f(t)不含直流分量，则 f (t ) =0。 从而
2 PAM A0 / 2 f 2 (t ) / 2 PC Pf
令：
PC A02 / 2
Pf f 2 (t ) / 2
载波功率
边带功率
f 2 (t )
调制效率：
AM
Pf Pc Pf

2 A0 f 2 (t )
LPF特性 π A 0δ ( ω ) 1 F(ω ) 1 2 π A0δ (ω -2ω 0) 2
不过调制，Am最大值等于A0 ，Am= A0。最大可能的效 率是50%。不含直流的信号进行标准调幅其效率都不会超 过50%。
15
【例】f ( t )=Amcosωmt 对振幅为 A0 的载波进行标准调幅， 求已调波的效率。
2 2 解：Pf 1 f 2 (t ) 1 Am cos2 mt Am / 4
AM
3．1 幅度调制
7
3．1 幅度调制
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
3.1.1标准调幅（AM）
1.标准调幅的波形和频谱
(基带信号f(t)，载波A0cos（w0t）) 已调信号为： 频谱：
AM (t ) [ A0 f (t )] cos(0t ) [ A0 f (t )]( e j t e j t ) / 2
AM(ω
)
π A0δ (ω -ω 0) 1 F(ω -ω 0) 2 ω0 ω
0
t
-ω 0
(a) AM波波形及其频谱 π δ (ω +ω 0)
0
-A0
cosω 0t 1 0 -1 (b) 本地载波波形及其频谱 ud(t) 1 A 2 0 1 f(t) 2

通信原理第三章(模拟调制原理)习题及其答案

通信原理第三章(模拟调制原理)习题及其答案

第三章（模拟调制原理）习题及其答案【题3－1】已知线性调制信号表示式如下：（1）cos cos c t w t Ω （2）(10.5sin )cos c t w t +Ω 式中，6c w =Ω。

试分别画出它们的波形图和频谱图。

【答案3－1】（1）如图所示，分别是cos cos c t w t Ω的波形图和频谱图设()M S w 是cos cos c t w t Ω的傅立叶变换，有()[()()2()()] [(7)(5)(5)(7)]2M c c c c S w w w w w w w w w w w w w πδδδδπδδδδ=+Ω+++Ω-+-Ω++-Ω-=+Ω+-Ω++Ω+-Ω（2）如图所示分别是(10.5sin )cos c t w t +Ω的波形图和频谱图：设()M S w 是(10.5sin )cos c t w t +Ω的傅立叶变换，有()[()()][()()2()()] [(6)(6)][(7)(5)2(7)(5)]M c c c c c c S w w w w w j w w w w w w w w w w j w w w w πδδπδδδδπδδπδδδδ=++-++Ω+++Ω---Ω+--Ω-=+Ω+-Ω++Ω+-Ω--Ω-+Ω【题3－2】根据下图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。

【答案3－2】AM波形如下：通过低通滤波器后，AM解调波形如下：DSB波形如下：通过低通滤波器后，DSB 解调波形如下：由图形可知,DSB 采用包络检波法时产生了失真。

【题3－3】已知调制信号()cos(2000)cos(4000)m t t t ππ=+载波为4cos10t π，进行单边带调制，试确定单边带信号的表达式，并画出频谱图。

【答案3－3】可写出上边带的时域表示式4411ˆ()()cos ()sin 221[cos(2000)cos(4000)]cos1021[sin(2000)sin(4000)]sin1021[cos12000cos8000cos14000cos 6000]41[cos8000co 4m c c s t m t w t mt w t t t tt t tt t t t t πππππππππππ=-=+-+=+++--s12000cos 6000cos14000]11cos12000cos1400022t t t t tπππππ+-=+ 其傅立叶变换对()[(14000)(12000)2+(14000)(12000)]M S w w w w w πδπδπδπδπ=+++-+- 可写出下边带的时域表示式'4411ˆ()()cos ()cos 221[cos(2000)cos(4000)]cos1021[sin(2000)sin(4000)]sin1021[cos12000cos8000cos14000cos 6000]41+[cos8000c 4m c c s t m t w t mt w t t t tt t tt t t t t πππππππππππ=+=+++=+++-os12000cos 6000cos14000]11cos8000cos1600022t t t t tπππππ+-=+其傅立叶变换对'()[(8000)(6000)2(8000)(6000)]M S w w w w w πδπδπδπδπ=++++-+-两种单边带信号的频谱图分别如下图。

通信原理-第三章模拟调制系统PPT课件

通信原理-第三章模拟调制系统PPT课件
滤波器。
4. 残留边带调制VSB：H 是特定的互补特性滤波器。
4
Communication Theory
一.抑制载波双边带调制（DSB-SC）原理
要求：信号中不含有直流分量，且ht 是理想带通滤波器。
不含有直流
分量
H
其时域表达式为： sm t mt cosct
c
已调信号频谱为：
Sm
1 2
※ 门限效应：当解调器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，输出信 噪比出现急剧恶化的一种现象，该特定的输入信噪比就被称为“门限”。
27
Communication Theory
3.3 频分多路复用
多路复用是指将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传 输的复合信号的方法。常见的信道复用方法有频分复用（FDM）、 时分复用（TDM）和码分复用（CDMA）。
(t) )
nc
(t
)
24
Communication Theory
1. 大信噪比情况
大信噪比满足以下条件 A mt ns (t) A mt nc (t)
A mt ni (t)
再利用近似公式
1
(1 x) 2
1
x，当
x 1时。
2
E(t) A m t 2 2 A m(t)nc (t) nc2 (t) ns2 (t)
则输出噪声功率为
No
no2 (t)
1 4
nc2 (t)
1 4
Ni
20
Communication Theory
解调器输入信噪比为
Si Ni
1 m2 (t) 2
no B
解调器输出信噪比为
SO NO
1 m2 (t) 4

[信息与通信]第3章模拟调制系统

[信息与通信]第3章模拟调制系统
1 mt 2
1 mt cos c t 2
cos c t
移相


2

S SSB (t )
1 ˆ t m 2
1 mt sin c t 2
13
4. 解调：下图以上边带为例，示出用低通滤波器滤出解调后 的信号。
C(f)
-fc
0 (a) 载波频谱
S(f)
fc
f
上边带
上边带
-2fc
图3.1.1 调制器
1
1. 调制的目的： 频谱搬移 － 适应信道传输、合并多路信号 提高抗干扰性 2. 模拟调制的分类： 线性调制：调幅、单边带、双边带、残留边带… 非线性调制（角度调制）：频率调制、相位调制
2
3.2 线性调制
3.2.0 基本概念
设载波为：c(t) = Acosct = Acos2 fct 调制信号为能量信号m(t)，其频谱为M(f ) 载 波：c(t) 调制 s(t) H(f) 信号 相乘结果： s(t) m(t) 滤波输出： s(t) Acos0t 用“”表示傅里叶变换： m(t ) M ( f )
2
边带 功率
6
6. 调制效率：
边带功率 AM平均功率

m 2 (t ) A02 m 2 (t )
单音余弦信号：
2 Am 1 2 2 2 A0 Am 3
m(t ) Am cosmt
调制效率低
7
7. 频谱特性：含离散载频分量 当m(t)为余弦波，且m＝100％时， 两边带功率之和 ＝ 载波功率之半。
f0
f
11
2)相移法：
m(t ) Am cosmt c(t ) cos(ct )

通信原理(4)专题培训

通信原理(4)专题培训
第三章：模拟调制系统
3.1 引言 3.2 线性调制旳原理 3.3 线性调制系统旳解调 3.4 线性调制系统旳抗噪声性能分析 3.5 非线性调制系统旳原理及抗噪声性能 3.6 多种模拟调制系统旳比较
《通信原理课件》
3.1 引言
《通信原理课件》
调制在通信系统中具有十分主要旳作用。一方面，经过 调制能够把基带信号旳频谱搬移到所希望旳位置上去，从 而将调制信号转换成适合于信道传播或便于信道多路复用 旳已调信号。另一方面，经过调制能够提升信号经过信道 传播时旳抗干扰能力，同步，它还和传播效率有关。详细 地讲，不同旳调制方式产生旳已调信号旳带宽不同，所以 调制影响传播带宽旳利用率。可见，调制方式往往决定一 种通信系统旳性能。
调制旳类型根据调制信号旳形式可分为模拟调制和数字 调制；根据载波旳不同可分为以正弦波作为载波旳连续载 波调制和以脉冲串作为载波旳脉冲调制；根据调制器频谱 搬移特征旳不同可分为线性调制和非线性调制。
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图3-1 AM信号旳数学模型 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
因为加性噪声只对已调信号旳接受产生影响，因而调制 系统旳抗噪声性能主要用解调器旳抗噪声性能来衡量。为 了对不同调制方式下多种解调器性能进行度量，一般采用 信噪比增益G（又称调制制度增益）来表达解调器旳抗噪 声性能，即
G
输出信噪比 输入信噪比
S0 Si
/ /
N0 Ni
（3.4-1）
《通信原理课件》
有加性噪声时解调器旳数学模型如图3-18所示。
《通信原理课件》
图3-12 DSB、SSB和VSB信号旳频谱 《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》

第3章模拟调制系统

第3章模拟调制系统

5
多路复用（提高通信的有效性）。充分利 用信道的带宽资源，将信号分别调制到相 邻的频带，分别传送，可实现频分复用技 术 减少噪声和干扰的影响（提高通信的可靠 性）。不同的调制方式具有不同的抗噪声 性能，通过选择合适的调制方式可以减少 噪声和干扰。如用带宽换取高信噪比。 克服设备的限制。最高与最低频率之差越 小，器件实现容易。
20

移相法SSB调制器方框图
优点：不需要滤波器具有陡峭的截止特性。 缺点：宽带相移网络难用硬件实现。

21

四、残留边带（VSB）调制

原理：
M
DSB


SSB

VSB
fc
0
fc

22

调制方法：
m t

sDSB t
H
sSSB t
载波 c t
sm (t ) [m(t ) cosct ] h(t )
输出信号频域表示式为：
1 S m ( ) [ M ( c ) M c )] H ( ) 2
26

移相法模型
sm (t ) [m(t ) cosct ] h(t )
展开，则可得到另一种形式的时域表示式，即 式中
no (t )
n(t )
35

制度增益
So / N o 2 Si / Ni
GDSB
36

三、SSB调制系统的性能 分析模型
sm (t )
sm (t ) mo (t )
BPF
ni (t )
cos c t
LPF
no (t )
n(t )
37

通信原理第三章 模拟调制系统

通信原理第三章 模拟调制系统

当载波为cosωct时
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t LSB c c 2 2
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) cos t m ( t ) sin t U SB c c 2 2 当载波为sinωct时
w
w
w
w
1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t L SB c c 2 2 1 1 ) S ( t ) = m ( t ) sin t m ( t ) cos t U SB c c 2 2
w) , h(t) = H(w) = jsgn(
1
t
3）、Hilbert变换的性质: （1）、信号和它的希尔波特变换具有相同的能量谱密度或相 同的功率谱密度。 推论： （2）、信号和它的希尔波特变换的能量(或功率)相同。 （3）、信号和它的希尔波特变换具有相同的自相关函数。 （4）、信号和它的希尔波特变换互为正交。 4）、Hilterb变换的用途： 在单边带调制中，用来实现相位选择，以产生单边带信号
1 S ( w ) = A w w w w [ M ( w w ) M ( w w )] A M c c c c 2
c(t) 载波 调制 信号 已调 信号 m(t)
-f
H
C(f)
-f c 0 fc
f
M(f)
f
-fL 0 f
L
fH
sm(t)
第三章 模拟调制系统
引言 3.1 幅度调制 标准调幅（AM） 双边带调幅（DSB） 单边带调幅（SSB） 残留边带调幅（VSB） 3.2 角度调制原理 3.3 抗噪声性能 各种幅度调制系统的噪声性能 非线性调制系统的抗噪性能 模拟系统比较

第三章模拟调制系统

第三章模拟调制系统

第三章模拟调制系统第三章模拟调制系统1第3章 模拟调制系统3.0概述基带信号：由消息直接变换成的电信号。

频带从零频开始，低频端谱能量大，不宜在信道中远距离传输。

调 制：按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程叫调制。

（频谱搬迁）模拟调制：当调制信号为模拟基带信号f(t)，载波为连续的正弦或余弦高频信号c(t)=Acos[ωc t+θ0]时，称模拟调制，其数学表达式为：s(t)=f(t)·c(t) =A(t)cos[ωc t+φ(t)+θ0]调制的分类：数字调制 3.1、双边带调幅 一. 常规调幅1、时域表达式：调制信号f(t)（平均值)(t f ＝0）加直流后对载波幅度调制（称标准或完全调幅）即:s AM (t)= [A 0+f(t)]·cos[ωc t+θc ]()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧成比例变化随常数，调相：成比例变化随常数，调频：非线性调制角度调制为常数成比例变化随线性调制幅度调制模拟调制t f t t A t f dt t d t A VSBSSB DSB AM t t f t A φφφ)(,:2其中:ωc 载波角频率，θc 载波初相位波形图3-1当调制信号f(t)为单频信号时：f(t)= A m cos(ωm t+θm ) 则：s AM (t)= [A 0+ A m cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]= A 0 [1+βAM cos(ωm t+θm)]cos[ωc t+θc ]其中：0A A mAM =β称调幅指数，将其х100%叫调制度 ⎪⎩⎪⎨⎧><=过调幅通常取正常调幅满调幅...1-60%)-30%(...1......1AMβ ２． 频域表达式 当θc =0时，s AM (t)= [A 0+ f(t)]cosωc t = A 0 cosωc t+ f(t) cosωc t 由于： f(t) F(ω)A 0 cosωc t [])()(000ωωδωωδπ++-↔A[][]00(21(21cos )(ωωωωω++-↔F F t t f c ()()()()00021cos )(:)(21)(21))((21cos )(0ωωωωωωωωωωωωω++-↔-↔+=+=--F F t t f F e t f e t f e t f e e t f t t f c t j t j t j t j t j c c c c c 而3故S AM (ω) 的频域表达式为：[])]()([21)()()(00000ωωωωωωδωωδπω++-+++-=F F A S AM频谱图：说明：(1)、调制过程为调制信号频谱的线性搬移，即将其搬移到适合通信系统传输的频率范围(2)、常规调幅巳调波频谱中含有一个载波和两个边带份量。

CW调制

CW调制
用信号f(t)去控制载波C(t)的振幅，使已调波的 的振幅， 用信号 去控制载波 的振幅 包络按照f(t)的规律线性变化 的规律线性变化。 包络按照 的规律线性变化。 其中f(t)称为调制信号 称为调制信号， 称为载波。 其中 称为调制信号，C(t)称为载波。 称为载波 这种调制方式在无线电广播系统中占有主要地 位。
连续波调制，已调信号可表示为 连续波调制， (t ) = A(t ) cos[ω 0t + θ (t )] 参数：振幅A 参数：振幅 ( t )、频率 0和相位 t ) 。 、频率ω 和相位θ(
连续波调制分为幅度调制、频率调制和相位调制。 连续波调制分为幅度调制、频率调制和相位调制。 幅度调制
频率调制和相位调制二者又统称为角度调制，简称角调。 频率调制和相位调制二者又统称为角度调制，简称角调。 角调
第3章 模拟调制系统 章 模拟调制系统
石高涛 shgt@ 天津大学计算机科学与技术学院
前言
低通和带通信号
信号的频谱(频率成分 分布在零频附近的信号成 信号的频谱 频率成分)分布在零频附近的信号成 频率成分 低通信号。 为低通信号。 带通信号的频谱常分布在远离某个频率点 附近， 的频谱常分布在远离某个频率点f 带通信号的频谱常分布在远离某个频率点 c附近， 一般情况下f 远高于信号的带宽。因此， 一般情况下 c远高于信号的带宽。因此，带通信 号的带宽远小于f 附近是信号频率分布范围。 号的带宽远小于 c，fc附近是信号频率分布范围。
η AM =
( Am / A0 ) 2 1 + ( Am / A0 ) 2
对于调制， 最大值等于A0。最大可能的效率是50% 对于调制，Am最大值等于 。最大可能的效率是 最大值等于 不含直流的信号进行标准调幅其效率都不会超过50%。 不含直流的信号进行标准调幅其效率都不会超过 。

模拟调制的介绍PPT课件

模拟调制的介绍PPT课件
已调信号幅度随调制信号成比例变化；
■ 相位调制： t 随m t 成比例变化 角度调制/
■ 频率调制： d t 随m t 成比例变化 非线性调制
dt
角度调制：PM、FM
相位或频率变化；增加新的频率成分，带宽增加；
幅度为常数；
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第三章——模拟调制系统
❖ 概述 ❖ 线性调制
)
线性调制——单边带调制(SSB)：调制
❖ DSB分析： 上下边带携带有相同信息，
上边带
S(f)
下边带
上边带
滤除其中一个边带不影响信号； 还可减小发射功率;
-f0
0
f0
f
(a) 滤波前信号频谱
利用上边带——高通，UPF
S(f)
HH(f)特性
HH(f)特性
利用下边带——低通，LPF 上边带
上边带
滤波器要求：边缘陡峭； m(t)要求：低频分量少；
线性调制——振幅调制(AM)
调制信号： m(t) 1 m(t)
载波： c(t) Acos0t 已调波： s(t) m(t)c(t) (1 m(t))Acos0t
Acos0t Am(t)cos0t
载波分量
上下带边分量
❖ AM已调波的频谱：
1 m(t) ( f ) M( f )
故：直流/载波分量可以去除掉；
❖ 降低传输功率，节省能量； ❖ 不影响信息传输；
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抑制载波 双边带调 制—— DSB
线性调制——双边带调制(DSB)：调制
调制信号无直流分量：m( t ) 载波： c(t) cos0t
已调信号： s(t) m(t) cos(0t)

通信原理习题

通信原理习题

通信原理习题习题集第三章模拟调制系统3-1 已知调制信号f (t)=A m sin ωm t ，载波C(t)=A 0cos ω0t (1)试写出标准调幅波AM 的表达式。

(2)画出时域波形(设β=0.5)及频谱图。

解： (1) (2)3-2 设⼀调幅信号由载波电压100cos(2π×106t)加上电压50cos12.56t ·cos(2π×106t)组成。

(1)画出已调波的时域波形 (2)试求并画出已调信号的频谱 (3)求已调信号的总功率和边带功率解：(1)[]tt A A t S m m Am 00cos sin )(ωω?+=[])102cos(56.12cos 50100)(6t t t S Am+=π–ω0ω0 ω0S(ω )[][][])56.12102()56.12102(25)56.12102()102(25)102()102(100)(666666+?++-?+++?-+?-+?-+?+=πωδπωδππωδπωδππωδπωδπωS （2）（3）载波功率边带功率3-3 设调制信号f (t)为)2000cos()(t A t f m π=,载波频率为10KH Z 。

试画出相应的DSB 和SSB 信号波形图及βAM =0.75时的AM 的波形图。

解：（1）DSB 的波形w A p c 322010521002?===w A p m s 625450422===w p p p s c 5625=+=–ω0ω0 ω0S(ω )(2)(3)3-4 试画出双⾳调制时双边带(DSB)信号的波形和频谱。

其中调制信号为f 1(t)=Acos ωm t ， f 2(t)=Acos2ωm t 且ω0>>ωm 。

解：[][]t A t t t t A t S m m SSB ππππππ2000102cos )102sin()2000sin()102cos()2000cos()(444±?== []tt A t S Am 40102cos )2000cos(75.01)(??+=ππ[]t t A t f t f t f m m ωω2cos cos )()()(21+=+=0625.0161号3-5 已知调幅波的表达式为S(t)=0.125cos(2π?104t)+4cos(2π?1.1?104t)+0.125cos(2π?1.2?104t)试求其中(1)载频是什么？(2)调幅指数为多少？(3)调制频率是多少？解：∴（1）载频为 1.1×104H z （2）调制指数（3）调制频率为 103H Z3-7某接收机的输出噪声功率为10-9W ，输出信噪⽐为20dB ，由发射机到接收机之间总传输损耗为100dB 。

第三章模拟调制系统

第三章模拟调制系统

VSB信号频域表达式为：
1 S VSB (ω ) = H VSB (ω )[F (ω − ω c ) + F (ω + ω c )] 2

VSB调制信号采用相干解调方式，见下图。
s 其输出为： p ( t ) = s VSB ( t ) ⋅ c d ( t ) =
s VSB ( t )cos ω c t
s ( t ) = A( t ) cos [ω c t + ϕ ( t ) + θ
0
]
式中， (t )为载波瞬时幅度，ϕ (t )为载波的相位偏移。 A 如果 ϕ(t) 为常数， (t ) 随 f (t ) 成比例变化，则称为调幅。 A
ϕ 如果 A(t ) 为常数， (t ) 或 ϕ (t ) 的导数随 f (t )成比例变化， 则称为调角，前者称为调相，后者称为调频。
相干解调输出信号的频谱为： 1 S p (ω ) = [S VSB (ω − ω c ) + S VSB (ω + ω c )] 2
1 S p (ω ) = H VSB (ω − ωc )[F (ω − 2ωc ) + F (ω )] 4 1 + H VSB (ω + ω c )[F (ω ) + F (ω + 2ω c )] 4
SAM(ω) = πA0 [δ(ω − ωc ) + δ(ω + ωc )] + 1 [F(ω − ωc ) + F(ω + ωc )] 2
此时，已调信号的频谱如下图所示。
调幅信号的平均功率为：
PAM = s (t )
2 AM
= [ A0 + f (t )] cos ωct
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M(f)
S’(f)
0
-f0
0
f0
输入信号频谱密度
输出信号的频谱密度
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3.2 线性调制
二、振幅调制（AM）
1.基本原理
设: m(t) = [1+m(t)]， |m(t)| 1， m(t)|max = m － 调
幅度，
则有调幅信号： s(t) = [1+m(t)]Acos0t， 式中， [1+m(mt)(]t) 0，即s(t) 的包络1是+m非(t)负的。
1
+1 = 0
1+m(t)
1
0
=
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3.2 线性调制-振幅调制（AM）
2.频谱密度
M’(f)
S’(f)
0 输入信号频谱密度
-f0
0
f0
输出信号的频谱密度
➢ 含离散载频分量;
➢ 当m(t)为余弦波，且m＝100％时，
（频率越高波长越短）。
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第一个问题的解决方法是在一个物理信
道中对多路信号进行频分复用（FDM， Frequency Division Multiplex）；第 二个问题的解决方法是把欲发射的低频 信号“搬”到高频载波上去（或者说把 低频信号“变”成高频信号）。两个方 法有一个共同点就是要对信号进行调制 处理。
余弦波载波的表达式：
c(t)A co 0ts (0)
式中，A为振幅；
0为载波角频率；
0为初始相位。
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3.1 概述
2. 组成
调制信号
m(t)
调制 器
已调信号
s(t)
➢ 调制信号m(t)－自信源来的基带信号 ➢ 已调信号s(t)－调制后的载波称为已调信号 ➢ 调制器－进行调制的部件
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2
目标要求
二、重点和难点
1. 重点是： 掌握线性调制与解调的原理模型，及其数学分 析、波形分析、频谱分析，理解各种调制方式 的特点。
2. 难点是： 非线性调制频谱和带宽特性的分析和理解。
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3
主要内容
➢ 3.1 概述 ➢ 3.2 线性调制 ➢ 3.3 非线性调制 ➢ 小结 ➢ 思考题、习题
调制信号
m(t)
s(t) H(f)
Acos0t
已调信
号s(t)
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3.2 线性调制-基本概念
调制信号 m(t)
s(t) H(f)
Acos0t
已调信 号s(t)
相乘结果：s(t)=m(t)Acos2f0t
用“”表示傅里叶变换： m(t) M(f)
m (t)A co 0ts S(f)
又
co 0ts 1 2[(ff0)(ff0)]
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3.1 概述
调制是通信原理中一个十分重要
的概念，是一种信号处理技术。无论在模
拟通信、数字通信还是数据通信中都扮演
着重要角色。
那么为什么要对信号进行调制处理？
什么是调制呢？我们先看看下面的例子。
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5
我们知道，通信的目的是为了把信息向
远处传递（传播）,那么在传播人声时，
我们可以用话筒把人声变成电信号，通
3.1 概述
二、调制的目的：
1. 频谱搬移 ：容易辐射 实现频率分配 多路复用
2. 提高抗干扰性 3. 还与传输效率有关
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3.1 概述
三、模拟调制的分类：
1. 线性调制：
已调信号的频谱结构和调制信号的频谱结构相 同，其频谱是调制信号频谱沿频率轴平移的 结果。包括：调幅、单边带、双边带、残留 边带…
2. 非线性调制（角度调制）：
已调信号的频谱结构和调制信号的频谱结构有
很大的不同，除了频谱搬移外，还增加了许
多新的频率成分。包括：频率调制、相位调
制
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3.2 线性调制
一、基本概念
设载波为：
c(t)=Acos0t=Acos2f0t
调制信号为能量信号m(t)，则线性调制器的原理模 型如图所示。
cf 2301100831.5104(m)
式中，λ为波长（m）；c为电磁波传播速度（光
速）（m/s）；f为音频（精H品课z）件 。
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可见，要将音频信号直接用天
线发射出去，其天线几何尺寸即便按波
长的百分之一取也要150米高（不包括
天线底座或塔座）。因此，要想把音频
信号通过可接受的天线尺寸发射出去，
就需要想办法提高欲发射信号的频率
第3章 模拟调制系统
通信原理课程组
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1
目标要求
一、 基本要求
1.掌握模拟调制、载波、调制信号、已调信号、 调制器的定义；
2.掌握调制的目的及模拟调制的分类；
3.掌握线性调制器的原理模型，会分析AM、 DSB、SSB、VSB调制与解调特性；
4.掌握非线性调制器的原理，及非线性已调信号 的频谱和带宽特性。
过扩音机放大后再用喇叭（扬声器）播
放出去。由于喇叭的功率比人嗓大得多，
因此声音可以传得比较远。但如果我们
还想将声音再传得更远一些，比如几十
千米、几百千米，那该怎么办？大家自
然会想到用电缆或无线电进行传输，但
会出现两个问题，一是铺设一条几十千
米甚至上百千米的电缆只传一路声音信
号，其传输成本之高、线路利用率之低，
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3.1 概述
调制 按调制信号(基带信号)的变化规律去改变载 波某些参数的过程.
目的 频率变换,信道复用,提高抗干扰性能分类 Nhomakorabea载波
调制信号
正弦波
数字信号
数字调制
模拟信号
模拟调制
脉冲串
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脉冲调制
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3.1 概述
一、模拟调制的定义：
1. 定义
用来自信源的基带模拟信号去调制某个载波。 载波是一个确知的周期性波形。
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人们是无法接受的；二是利用无线电通
信时，需满足一个基本条件，即欲发射 信号的波长（两个相邻波峰或波谷之间 的距离）必须能与发射天线的几何尺寸 可比拟，该信号才能通过天线有效地发 射出去（通常认为天线尺寸应大于波长 的十分之一）。而音频信号的频率范围 是20Hz～20kHz，最小的波长为
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比如，我们要把一件货物运到几千千米 外的地方，我们必须使用运载工具，或 汽车、或火车、或飞机。在这里，货物 相当于调制信号，运载工具相当于载波； 把货物装到运载工具上相当于调制，从 运载工具上卸下货物就是解调。这个例 子虽然不十分贴切，但基本上类似于调 制原理。有了调制的概念，我们就会关 心下一个问题：如何对信号进行调制呢？
所以， s ( f ) M ( f ) A 2 [( f 精品f 0 课) 件 ( f f 0 ) A 2 ] [ M ( f f 0 ) M ( f 1 7 f 0 )
3.2 线性调制-基本概念
S(f)A 2[M (ff0)M (ff0)]
相乘器输入信号m(t)和输出信号s’(t)的频谱密度图