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第三章模拟调制系统-1DSB_SSB

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通信原理简答题答案2(个人整理)

通信原理简答题答案2(个人整理)

第一章绪论1-2何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：数字信号：电信号的参量值仅可能取有限个值。

模拟信号：电信号的参量取值连续。

两者的根本区别是携带信号的参量是连续取值还是离散取值。

1-3何谓数字通信？数字通信偶哪些优缺点？答：利用数字信号来传输信息的通信系统为数字通信系统。

优点：抗干扰能力强，无噪声积累传输差错可控；便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、储存；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好。

缺点：一般需要较大的传输带宽；系统设备较复杂。

1-4 数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是什么？答：信源编码：提高信息传输的有效性（通过数字压缩技术降低码速率），完成A/D转换。

信道编码/译码：增强数字信号的抗干扰能力。

加密与解密：认为扰乱数字序列，加上密码。

数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。

同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。

1-5 按调制方式，通信系统如何分类？答：基带传输系统和带通传输系统。

1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？答：模拟通信系统和数字通信系统。

1-7 按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？答：FDM,TDM,CDM。

1-8 单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式。

答：按照消息传递的方向与时间关系分类。

单工通信：消息只能单向传输。

半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。

全双工通信：通信双方可以同时收发消息。

1-9 按数字信号码元的排列顺序可分为哪两种通信方式？他们的适用场合及特点？答：分为并行传输和串行传输方式。

并行传输一般用于设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间的数据传输。

串行传输使用与远距离数据的传输。

1-10 通信系统的主要性能指标是什么？答：有效性和可靠性。

1-11 衡量数字通信系统有效性和可靠性的性能指标有哪些？答：有效性：传输速率，频带利用率。

模拟调制仿真

模拟调制仿真

课程设计报告题目模拟调制仿真目录一．原理 (1)二．编程思想 (2)三．结果 (3)四．分析 (5)五．程序代码 (8)一．原理1.1模拟调制原理模拟调制包括幅度调制（DSB，SSB，AM）和相角调制（频率和相位调制）。

在本次设计中主要讨论模拟调制中的幅度调制，幅度调制即用基带调制信号去控制高频载波的幅度，使其按基带信号的规律变化的过程。

幅度调制主要有AM调制，DSB调制，SSB调制。

他们的调制原理如下，AM调制：AM 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；DSB调制：在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络，调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边调制信号，或称抑制载波双边带调制信号；SSB调制：由于 DSB 信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带。

1.2 AM调制AM信号的时域表示式：频谱：调制器模型如图所示：1.3 DSB调制DSB信号的时域表示式频谱：1.4 相干解调相干解调器原理：为了无失真地恢复原基带信号，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），它与接收的已调信号相乘后，经低00()[()]cos cos()cos AM c c cs t A m t t A t m t tωωω=+=+1()[()()][()()]2AM c c c c S A M Mωπδωωδωωωωωω=++-+++-⊗()m t()ms tct⊕通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号DSB的相干解调模型如图所示：二．编程思想1.先在MATLAB中生成一个调制信号（以一个一定频率和振幅的余弦波为调制信号）和载波。

2.结合AM调制和相干解调的过程，在MATLAB中，采用顺序结构，依次模拟调制信号加上直流量，调制载波，通过带通滤波器，通过相干解调器的过程。

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
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现代通信原理
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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。

[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 )
模拟信号的调制与解调

模拟信号的调制与解调

2018/9/18 第三章 模拟信号的调制与解调 2
为什么要对信号进行调制处理？什么是调制呢？ 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（频率为20kHz）为
2018/9/18 第三章 模拟信号的调制与解调 20
1 得到SUSB t xi cos( i c )t i 1 2
n 1 1 xi cos i t cos c t xi sin i t sin c t i 1 2 i 1 2 1 1 x(t ) cos c t x(t ) sin c t ; 2 2 n 1 同理得到S LSB t xi cos( c i )t i 1 2 n 1 1 xi cos i t cos c t xi sin i t sin c t i 1 2 i 1 2 1 1 x(t ) cos c t x(t ) sin c t ; 2 2 1 1 合写成：得到S SSB t x(t ) cos c t x(t ) sin c t ; 2 2 “－”号代表上边带； “＋”号代表下边带 n n
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2018/9/18
第三章 模拟信号的调制与解调
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1 x (t) 2 － 2
1 x (t) cos t c 2 cos ct Hh () ± sSSB(t)
“－”表示上边带信号 “＋”表示下边带信 号
(t) sin c t 2
相移法形成单边带信号
滤波器
• 在波形上，载波信号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(精确到常数因子)。 • 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。 • 适当选择滤波器的特性H(ω)，便可以得到各种幅度调制信号。 例如，调幅（AM）、双边带(DSB)、单边带(SSB)及残留边带 (VSB)信号等。
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-VSB

第三章模拟调制系统-VSB


=
利用差角公式展开： 利用差角公式展开：
s(t ) = ∫
∞ −∞
∫
∞
−∞
h (τ ) f ( t − τ ) cos ω c ( t − τ ) d τ
∞ −∞
h(τ ) f (t − τ )cosωct cosωcτ dτ + ∫ h(τ ) f (t − τ )sinωct sinωcτ dτ
sa (t ) = s (t ) + cd (t ) = s I ( t ) cos ω c t + s Q ( t ) sin ω c t + Ad cos ω c t = [s I ( t ) + Ad ] cos ω c t + s Q ( t ) sin ω c t
= A ( t ) cos [ω c t + θ ( t ) ] 1 2 2 其中 A(t ) = [Ad + s I2 (t ) + 2 Ad sI (t ) + sQ (t )] 2
AM …有载波 效率低 包络检波 有载波…效率低 有载波 效率低…包络检波 DSB…无载波 效率高 相干解调 无载波…效率高 无载波 效率高…相干解调 SSB…无载波 效率高 相干解调 无载波…效率高 无载波 效率高…相干解调 VSB…无载波 效率高 相干解调 无载波…效率高 无载波 效率高…相干解调 插入载波…… 效率低 包络检波 效率低…包络检波 插入载波
图3-28 线性调制相干解调的一般模型
= [s I (t ) cosω c t + sQ (t ) sinω c t ] cosω c t
1 1 1 = s I (t ) + s I (t )cos2ω c t + sQ (t ) sin 2ω c t 2 2 2 1 经过低通滤波器： 经过低通滤波器： sd (t ) = s I (t ) ∝ f (t ) 2
模拟调制系统 ——DSB系统

模拟调制系统 ——DSB系统

成绩西安邮电大学《通信原理》软件仿真实验报告实验名称：模拟调制系统——DSB系统院系：通信与信息工程学院专业班级：通学生姓名：学号：（班内序号）14指导教师：报告日期：2013年11月1日●实验目的：1、掌握DSB信号的波形和产生方法；2、掌握DSB信号的频谱特点；3、掌握DSB信号的解调方法和存在的问题；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：时间参数：No. of Samples = 4096，Sample Rate = 20000Hz；调制信号（0）：Freq=200Hz，Amp = 1v，Phase=0deg；载波（9）：Freq=1000\1100Hz，Amp = 1v，Phase= 0deg；相干载波（14）：Freq=1000Hz，Amp = 1v，Phase= 0deg；高斯噪声（19）：Density in 1 ohm=0/0.00002/0.00052W/Hz；模拟带通滤波器（7）：Low Fc = 750Hz，Hi Fc =1250Hz，极点个数6；模拟低通滤波器（18）：Fc = 250Hz，极点个数9；●仿真波形及实验分析：1、调制信号与DSB信号的波形和频谱图1 调制信号波形图2 调制信号频谱图3 DSB信号波形图4 DSB信号频谱分析：DSB信号不存在载波分量，DSB信号的频谱是基带信号的线性搬移，由上下两个边带分量构成，上下两个边带分量包含相同的有用信息且关于载频左右对称，DSB信号的带宽是基带信号最高截止频率的两倍。

2、相干解调后，恢复信号的波形和频谱：图1 恢复信号波形图2 恢复信号频谱分析：在没有加入高斯白噪声时，DSB信号包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，这时要采用相干解调来恢复调制信号。

3、加入高斯白噪声后，恢复信号的波形与频谱：图1 恢复信号波形图2 恢复信号频谱分析：加入Density in 1 ohm=0.00002W/Hz的高斯白噪声，恢复信号出现了一点失真；4、改变高斯白噪声功率谱密度后，恢复信号的波形和频谱：图1 恢复信号波形图2 恢复信号频谱分析：加入Density in 1 ohm=0.00052W/Hz的高斯白噪声，恢复信号出现了明显的失真；5、改变载波频率，DSB信号出现反相点：图1 DSB信号出现载波反向点分析：当DSB的信号包络的过零点与载波的过零点重合时，DSB信号的波形在该相位不连续跳变180度反向，当DSB的信号包络的过零点与载波的过零点不重合时，DSB信号的波形在该点相位连续。

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。

第3章调制和解调ppt课件

3. 角度调制
调频信号带宽公式（卡森公式）
BFM=2(mf+1)fm=2(△f+fm) △f=mffm fm是基带信号的调制频率，△f是最大频偏，mf是调频指数
。Mf<<1，窄带调频（NBFM）BFM≈2fm；宽带调频（WBFM ）非线性
与幅度调制相比，频率调制最突出的优势是具有较高 的抗噪声性能，但代价是占用比幅度调制更宽的带宽 。
2. DSB信号带宽与AM相同BDSB=BAM=2fH 3. 调制效率高 4. 应用场合少，调频立体声广播中的差信号调制，彩色电
视系统色差信号调制。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2. 幅度调制
单边带调制（SSB）
滤波法（理想高通，滤掉下边带，输出上边带；理想低通 ，滤掉上连带，输出下边带）；相移法
特点与应用：
1. 对频谱资源有效利用 2. 节省功率
BSSB12BDSB，fH短波通信，频分复用系统
3. 带宽节省以增加复杂性为代价
4. 不能采用包络检波，采用相干解调。
传输。
设备的复杂度
非相干方式比相干方式简单 目前常用的是2DPSK方式和2FSK方式
相干2DPSK主要用于中速数据传输 非相干2FSK主要用于中、低速数据传输，尤其适用于随参信道。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1 克服了DSB信号占用频带宽的问题，以解决了SSB信号实现上的 难题。
2 fH<BVSB<2fH，调制效率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

040 _模拟调制系统_AM_DSB_SSB 1

模拟调制系统1引言1.1载波调制与解调的定义：载波调制即按照原始基带信号（调制信号）的变化规律去改变高频载波某些参量的过程，其目的在于：（1）将原本不适合信道传输的基带信号变成适合信道传输的频带信号（已调信号）；（2）实现信道的多路复用；（3）提高和改善系统的抗噪声性能。

解调即从频带信号（已调信号）中提取并恢复出原始基带信号（调制信号）的过程。

1.2载波调制的分类：1.2.1按照载波的种类划分：正弦载波调制和脉冲载波调制。

1.2.2按照调制信号的种类划分：模拟调制和数字调制。

1.3正弦载波模拟调制的分类：1.3.1幅度调制（线性调制）：已调信号的频谱是原始基带信号频谱的线性搬移，包括常规双边带调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB）、单边带调幅（SSB）、残留边带调幅（VSB）。

1.3.2角度调制（非线性调制）：已调信号的频谱不再是原始基带信号频谱简单的线性搬移，包括频率调制（FM）和相位调制（PM）。

2幅度调制与解调的原理及其抗噪声性能2.1幅度调制的原理：幅度调制即按照原始基带信号（调制信号）的变化规律去改变高频正弦载波振幅的过程。

2.1.1幅度调制的一般模型（滤波法）：时域：频域：2.1.2常规双边带调幅（AM）时域：频域：小结：（1）定义调幅度：；若，则AM信号的包络完全符合的变化规律，在大信噪比情况下可以采用包络检波法（非相干解调）或同步解调（相干解调）提取和恢复原始基带信号；若，则AM信号的包络完全符合的变化规律，在大信噪比情况下仍采用包络检波法（非相干解调）将导致恢复信号波形出现过调失真，因而只能采用同步解调（相干解调）；为了避免过调失真，则AM信号必须满足：。

（2）AM信号的频谱是基带信号频谱的线性搬移，由载频分量和上、下两个边带分量构成；载频分量不包含有用信息，可用于载波同步提取，上、下两个边带分量包含相同的有用信息且关于载频左右对称；AM信号的带宽是基带信号最高截止频率的两倍。

通信原理(第7版)复习教材

通信原理复习资料第一章 绪论1、模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、数字通信的特点 优点：（1）抗干扰能力强，且噪声不积累 （2）传输差错可控（3）便于处理、变换、存储（4）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5）易于集成，使通信设备微型化，重量轻 （6）易于加密处理，且保密性好 缺点：（1）需要较大的传输带宽 （2）对同步要求高4、通信系统的分类（1）按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 （2）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3）按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 （4）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （5）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信（6）按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 ★★5、通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），是“速度”问题； 可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。

模拟通信系统模型数字通信系统模型（1）模拟通信系统：有效性：可用有效传输频带来度量。

可靠性：可用接收端解调器输出信噪比来度量。

（2）数字通信系统：有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。

可靠性：常用误码率和误信率表示。

码元传输速率R B ：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud ）； 信息传输速率R b ：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒。

6、通信的目的：传递消息中所包含的信息。

7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信★8、信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。

一个二进制码元含1b 的信息量；一个M 进制码元含有log 2M 比特的信息量。

9、信息源的熵，即每个符号的平均信息量：)x (p log )x(p I i 2n1i i∑=-=结论：等概率发送时，信息源的熵有最大值。

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

天津大学现代通信原理课后习题答案(1_4章)

《现代通信原理》课后习题解答第一章 绪 论1-1设英文字母C 出现的概率为0.023，E 出现的概率为0.105,试求C 与E 的信息量。

解：1-2 设某地方的天气预报晴占4/8，阴占2/8，小雨占1/8，大雨占1/8，试求各每个消息的信息量。

解：晴： 阴：2bit 小雨：3bit 大雨：3bit 。

1-3 设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4，1/8，1/8和1/2传递，每一消息的出现的是相互独立的。

试计算其平均信息量。

解：1-4 一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为0.4，0.3，0.2，0.1。

求该信号源的平均信息量与信息传输速率。

解： 1-5 设一信息源的输出由128个不同的符号组成，其中16个出现的概率为1/32，其余112个出现概率为1/224，信息源每秒钟发1000个符号，且每个符号彼此独立，试计算该信息源的平均信息速率。

解:1-6 设一数字传输系统传递二进制码元的速率为1200B ，试求该系统的信息传bit X p I C 44.5023.01log )(1log 22===bit I E 25.3105.01log 2==bit 148log 2=符号/75.1)21(1log 21)81(1log 81)81(1log 81)41(1log 41)(1log )()(1log )()(1log )()(1log )()(22222222bit D P D P C P C P B P B P A P A P X H =+++=+++=符号/84.12.01log 2.02.01log 2.03.01log 3.04.01log 4.0)(2222bit X H =+++=sbit R /18401084.16==-符号/405.6)224/1(1log )224/1(112)32/1(1log )32/1(16)(22bit X H =⨯+⨯=sbit R b /64051000405.6=⨯=s b N R R B b /3600312008log 1200log 22=⨯=⨯==[])ωsin ω(ex p )ω(0T b t j K H d --=]0ωsin sin 10T b j e T jb ω+≈[]dt j e T a K H ω0ωcos 1)ω(-+=[][]dt j d e T b K T b t j K H ω-+≈--=)ωsin 1()ωsin ω(ex p )ω(00[])()()2/()()(00d d d t T t S t T t S k t t KS t S ----+--=输速率，若该系统改为8进制码元传递，传码率仍为1200B ，此时信息传输速率又 为多少？解: R b =R B =1200b/s1-7 已知二进制数字信号的传输速率为2400b/s 。

第三章 模拟调制系统(通信原理)

20
例题
21
单边带调幅—SSB

DSB信号虽然节省了载波功率，调制效率提高了， 但频带宽度仍是调制信号带宽的两倍，同AM信号 DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都 携带了调制信号的全部信息 仅传输双边带信号中一个边带。 节省发送功率，节省一半传输频带。 产生SSB信号的方法：



c
下边带（LSB）调制
23
SSB—滤波法

SSB信号的频谱
SSSB ( ) S DSB ( ) H
SDSB

上边带频谱图:
c
0
c

H USB
c
0
S USB
c

c
0
c

24
SSB—滤波法（技术难点）

用滤波法形成SSB信号的技术难点是：
滤波法产生SSB的多级频率搬移过程
26
SSB—相移法
1 H ( ) sgn( c ) sgn( c ) 2
S SSB ( ) 1 M ( c ) M ( c )H ( ) 2 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4 1 M ( c ) M ( c ) 4 1 M ( c ) sgn( c ) M ( c ) sgn( c ) 4


滤波法 相移法
22
SSB—滤波法
m t

sDSB t
H
sSSB t
载波 c t
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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：
A0cosωct ↔ π A0 [ δ (ω − ω c) + δ (ω + ω c)] 1 f (t )cosωct ↔ [ F (ω − ωc ) + F (ω + ωc )] 2 f (t ) ↔ F (ω )
通信原理简明教程 （第2版）
第三章 模拟线性调制
1
引
基本概念
言
调制 － 把信号转换成适合在信道中传输形式的 过程。 按调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程 按调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程) 过程。(按调制信号的变化规律去改变载波某些参数的过程 调制信号 － 指来自信源的基带信号。 指来自信源的基带信号。 未受调制的周期性振荡信号， 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。 正弦波，也可以是非正弦波。 载波受调制后称为已调信号。 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， 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。 调信号中的调制信号恢复出来。
η AM
则调制效率 载波功率为
β2 0.707 2 1 AM = = = 2 2 2 + β AM 2 + 0.707 5
= Pf PAM
η AM =
Pf Pc + Pf
1 Pc = PAM − Pf = PAM (1 − η AM ) = 50 × (1 − ) = 40(kW ) 5 （2）载波功率 c与载波峰值 的关系为 ）载波功率P 与载波峰值A的关系为 A2 Pc = 所以 2R
14
•载波功率？？ 载波功率？？ 载波功率
教师:黄晗
sAM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ω c t + θ c )
A0为直流分量
调制信号 的组成
sAM (t ) = A0 cosωc t + f (t ) cos ωc t
A0为载波幅度
已调信号 的组成
15 教师:黄晗
调制效率：边带功率与总功率之比， 调制效率：边带功率与总功率之比，即：
一个边带携带了调制信号的全部信息。 一个边带携带了调制信号的全部信息。
进一步改进： 进一步改进：单边带调制
进一步节省载波功率和带宽
教师:黄晗
随着性能的改善，技 随着性能的改善， 术复杂度也越来越高， 术复杂度也越来越高， 实际应用时往往需要 折衷取舍。 折衷取舍。
20
3.1.3 调制与解调 AM与DSB-SC调制模型如下图所示。 与 调制模型如下图所示。 调制模型如下图所示 实际中， 实际中，任何具有载 波频率的周期性信号 都可以充当载波信号 。图中仅以正弦信 号为例加以说明。 号为例加以说明。
16
已知一个AM广播电台输出功率是 广播电台输出功率是50KW，采用单频余弦信 例3-1 已知一个 广播电台输出功率是 ， 号进行调制，调幅指数为 号进行调制，调幅指数为0.707。 。 （1）试计算调制效率和载波功率； ）试计算调制效率和载波功率； 的电阻负载表示， （2）如果天线用 ）如果天线用50Ω的电阻负载表示，求载波信号的峰值幅度。 的电阻负载表示 求载波信号的峰值幅度。 解（1） 由以上的公式有 ）
η AM
Pf = PAM
1 2 f (t ) Pf f 2 (t ) 2 = = = 2 2 1 2 1 2 Pc + Pf A0 + f (t ) A0 + f (t ) 2 2
2 f (t ) = Am cos(ω m t + θ m ) 时，有：f 2 (t ) = Am / 2 当
此时： 此时：
2. AM信号含载波分量； 信号含载波分量； 信号含载波分量 3. AM 信号是双边带信号， 信号是双边带信号， 带宽 BAM=2W=2fH 4. 下边带是上边带的镜像
载频分量 载频分量
上边带
下边带
上边带
13
教师:黄晗
调幅信号的平均功率为： 调幅信号的平均功率为： 功 率 特 性 分 析
2 PA M = s A M ( t )
PAM
2 A0 f 2 (t ) = + = Pc + Pf 2 2
•常规调幅信号的功率由载波功率Pc和边带功率Pf组成； 常规调幅信号的功率由载波功率P 和边带功率P 组成； 常规调幅信号的功率由载波功率 •边带功率与调制信号有关，是有用功率： 边带功率与调制信号有关，是有用功率： 边带功率与调制信号有关
6 教师:黄晗
分类: 分类
模拟调制:调制信号取值连续 模拟调制 调制信号取值连续 数字调制:调制信号取值不连续 正弦波调制 数字调制 调制信号取值不连续
脉冲无编码调制:用连续的调制信号改变 脉冲无编码调制 用连续的调制信号改变 脉冲的载波参数
脉冲调制
脉冲编码调制(A/D变换 用连续的调制 变换):用连续的调制 脉冲编码调制 变换 信号改变脉冲的载波参数
7 教师:黄晗
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
8 教师:黄晗
3.1 双边带调幅
本节目录 3.1.1 常规调幅 (AM) 3.1.2 抑制载波双边带调幅 抑制载波双边带调幅(DSB-SC) 3.1.3 调制与解调
4 教师:黄晗
模拟通信系统模型
5 教师:黄晗
为调制信号， 为载波信号 为载波信号， 为已调信号 设f(t)为调制信号，c(t)为载波信号，s(t)为已调信号 为调制信号
c(t ) = Acos(ωct + θ 0)
s(t ) = A(t ) cos [ω c t + ϕ (t ) + θ 0 ]
= [ A0 + f ( t ) ] co s 2 ω c t
2
= A0 co s 2 ω c t + f 2 ( t )co s 2 ω c t + 2 A0 f ( t ) co s 2 ω c t
2
因为
f (t ) = 0
cos 2 ω c t =
1 (1 + cos 2 ω c t ) 2
cos 2 ω c t = 0
教师:黄晗
1 1 s DSB (t ) ⋅ cosω c t = f (t ) ⋅ cos ω c t = f (t ) + f (t )cos 2ω c t 2 2
2
从而恢复了原有的调制信号。 从而恢复了原有的调制信号。
22
包络检波原理如下： 包络检波原理如下： 原理如下
其中RC的取值范围为： 其中 的取值范围为： f m << 1 的取值范围为
β 上式中， 称为调幅指数， 上式中，AM = Am / A0 ，称为调幅指数，用百分 比表示时，称为调制度。 通常取30%～ ） 比表示时，称为调制度。（通常取 ～60%）
小于1 等于1 大于1 调制度 小于1 等于1 大于1 正常调幅 满调幅 过调幅 若调制信号为一般信号，则取调幅指数为： 若调制信号为一般信号，则取调幅指数为：
S DSB (ω ) = 2 F (ω − ω c ) + 2
F (ω + ω c )
已调信号平均功率为： 已调信号平均功率为：
PDSB =
2 sDSB(t ) =
f (t )cos ωct
2 2
= f (t ) / 2
2
可见，边带功率是全部功率， 可见，边带功率是全部功率，其调制效率为 η DSB = 1
9 教师:黄晗
直流分量， 直流分量， 3.1.1 常规调幅 调制信号的 标准调幅为： 标准调幅为： 组成部分 s AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ω c t + θ c )