第二章：模拟调制系统(线性调制)

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 cy 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()22c a c a a c c c c y t U m t t m my 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。

各模块的参数设置：结果显示：AM幅度调制后信号的频域图：（可见载频两旁的边带成分）AM幅度调制后信号的时域图：系统仿真中示波器的波形图：（分别为调解波形、原始波形和调制波形）2.双边带调制原理介绍：即：双边带抑制载波幅度调制，为了提高调制效率，在双边带幅度调制的基础上抑制掉载波分量，使总功率全部包含在双边带中，这样就形成了双边带抑制载波幅度调制。

模拟调制系统一、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。

二、常见的实现方式：常见的线性调制主要有：常规双边带调幅AM（广播）、抑制载波双边带调幅DSB（立体声广播）、单边带调幅SSB（载波通信、无线电台、数传）和残留边带调幅VSB（电视广播、数传、传真）常见的非线性调制主要有：调频（FM），窄带调频（如民用对讲机）和宽带调频（FM广播）均属于非线性调制范畴。

移频键控（FSK），常用于自动控制、无线数传。

移相键控（PSK）和差分移相键控（DPSK），常用于自动控制、无线数传。

三、调制原理：1）幅度调制原理：1.幅度调制：用载波信号信号去控制高频载波的振幅，使其按照调制信号的规律而变化的过程。

调制信号载波信号调幅波（AM）信号比例系数—，调幅指数- -频域表达式2．抑制载波双边（DSB）调制：DSB信号：频域表达式：3．单边带（SSB）调制：S SB 信号，上边带频域表达式下边带频域表达式SSB 信号上下边带合起来通过相移法可得SSN信号2）非线性调制角度调制）原理：频率调制（FM），是指瞬时频率偏移随调制信号作线性变化，即是调制灵敏度，单位是rad/(s.v)这时相位偏移为调频信号相位调制（PM），是指瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，即是相位灵敏度，单位是rad/v,，调相信号为三、区别：非线性调制与线性调制本质的区别在于：线性调制不改变信号的原始频谱结构，而非线性调制改变了信号的原始频谱结构。

此外，非线性调制往往占用较宽的带宽。

非线性调制通常占用较宽的宽带，且实际占用的带宽受其调制系数影响，具有较高的抗干扰能力。

而且可以通过在其接收端通过限幅等手段滤除信道产生的干扰来增强其抗干扰能力。

第3章模拟线性调制系统 3.1 概述3.1.1 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。

3.1.2 基本概念基带信号：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）调制信号：f(t)载 波：c(t)=Acos[ωc t+θ0] 已调信号：s(t)=m (t)·c(t) =A(t)cos[ωc t+φ(t)+θ0] 模拟调制：当调制信号为模拟基带信号m(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。

3.1.3 调制的分类数字调制3.2 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）s AM (t)= [A 0+f(t)]·cos[ωc t+θc ]ωc 载波角频率， θc 载波初相位()()()()()()()()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧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 VSB SSB DSBAM t t f t A φφφ)(,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 ]A A mAM =β称调幅指数，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θc =0的时域表达式：s AM (t)= [A 0+ f (t)]cosωc t = A 0 cosωc t+ m (t) cosωc t因m(t) F (ω)A 0 cosωc t [])()(000ωωδωωδπ++-↔A注： ))((21cos )(t j t j c c c e e t f t t f ωωω-+=t j t j c c e t f e t f ωω-+=)(21)(21其付氏变换为因为根据平移故S AM (ω) 的频域表达式为：[])]()([21)()()(00000ωωωωωωδωωδπω++-+++-=F F A S AM 频谱图：()()00ωωω-↔F e t f t j ()()0021ωωωω++-F F [])()(21cos )(00ωωωωω++-↔F F t t f c频谱搬迁到适合通信系统传输的频率范围。

实验一：模拟线性调制系统仿真一、实验目的：1、掌握模拟调制系统的调制和解调原理；2、理解相干解调。

二、实验内容：1、编写AM 、DSB 、SSB 调制，并画出时域波形和频谱图。

2、完成DSB 调制和相干解调。

三、实验步骤1、线性调制1) 假定调制信号为m t ，载波c ()cos 2πm f t =()cos 2πc t f t =，f m =1kHz ，f c =10kHz ； 绘制调制信号和载波的时域波形(保存为图1-1)。

2) 进行DSB 调制，；进行AM 调制，DSB ()()()s t m t c t =⋅[]AM ()1()()s t m t c t =+⋅；绘制DSB 已调信号和AM 已调信号的波形，并与调制信号波形进行对照(保存为图1-2)。

3) 用相移法进行SSB 调制，分别得到上边带和下边带信号，SSB 11ˆ()()()()()22Q s t m t c t m t c t =⋅⋅ ，ˆ()sin 2πm m t f t =，()sin 2πQ c c t f t =。

4) 对载波、调制信号、DSB 已调信号、AM 已调信号和SSB 已调信号进行FFT 变换，得到其频谱，并绘制出幅度谱(保存为图1-3)。

2、DSB 信号的解调1) 用相干解调法对DSB 信号进行解调，解调所需相干载波可直接采用调制载波。

2) 将DSB 已调信号与相干载波相乘。

3) 设计低通滤波器，将乘法器输出中的高频成分滤除，得到解调信号。

4) 绘制低通滤波器的频率响应(保存为图1-4)。

5) 对乘法器输出和滤波器输出进行FFT 变换，得到频谱。

6) 绘制解调输出信号波形；绘制乘法器输出和解调器输出信号幅度谱(保存为图1-5)。

7) 绘制解调载波与发送载波同频但不同相时的解调信号的波形，假定相位偏移分别为ππππ,,,8432(保存为图1-6)。

四、实验思考题1、与调制信号比较，AM 、DSB 和SSB 的时域波形和频谱有何不同？2、低通滤波器设计时应考虑哪些因素？3、采用相干解调时，接收端的本地载波与发送载波同频不同相时，对解调性能有何影响？五、提示：1、Matlab只能处理离散值，所以调制信号、载波、已调信号和解调信号都是用离散序列表示的。

第二章（信道）习题及其答案【题2－1】设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为0()()d H K t ωϕωω⎧=⎨=-⎩其中，0,d K t 都是常数。

试确定信号()s t 通过该信道后的输出信号的时域表达式，并讨论之。

【答案2－1】 恒参信道的传输函数为：()0()()d j t j H H e K e ωϕωωω-==，根据傅立叶变换可得冲激响应为：0()()d h t K t t σ=-。

根据0()()()i V t V t h t =*可得出输出信号的时域表达式：000()()()()()()d d s t s t h t s t K t t K s t t δ=*=*-=-讨论：题中条件满足理想信道（信号通过无畸变）的条件：()d d H ωωφωωτττ⎧=⎨⎩常数（）＝－或＝ 所以信号在传输过程中不会失真。

【题2－2】设某恒参信道的幅频特性为[]0()1cos d j t H T e ωω-=+，其中d t 为常数。

试确定信号()s t 通过该信道后的输出表达式并讨论之。

【答案2－2】 该恒参信道的传输函数为()0()()(1cos )d j t j H H e T e ωϕωωωω-==+，根据傅立叶变换可得冲激响应为：0011()()()()22d d d h t t t t t T t t T δδδ=-+--+-+根据0()()()i V t V t h t =⊗可得出输出信号的时域表达式：0000011()()()()()()()2211 ()()()22d d d d d d s t s t h t s t t t t t T t t T s t t s t t T s t t T δδδ⎡⎤=⊗=⊗-+--+-+⎢⎥⎣⎦=-+--+-+讨论：和理想信道的传输特性相比较可知，该恒参信道的幅频特性0()(1cos )H T ωω=+不为常数，所以输出信号存在幅频畸变。

其相频特性()d t ϕωω=-是频率ω的线性函数，所以输出信号不存在相频畸变。

模拟电路相位调制相位调制（Phase Modulation，简称PM）是一种常见的调制方式，在模拟电路领域有着广泛应用。

它通过改变信号的相位来传递信息，具有抗干扰性强、带宽利用效率高等优点。

本文将详细介绍模拟电路相位调制的原理和应用。

一、相位调制的原理相位调制是将基频信号与调制信号相乘后，通过改变调制信号的相位来改变基频信号的相位。

具体而言，相位调制可以分为线性相位调制（PM）和非线性相位调制（FM）两种。

1. 线性相位调制（PM）线性相位调制中，相位的变化与调制信号的幅值成正比。

常见的线性相位调制方法有频率调相（Frequency Modulation，简称FM）和全相调制（Phase Modulation，简称PM）。

2. 非线性相位调制（FM）非线性相位调制中，相位的变化与调制信号的幅值的平方成正比。

非线性相位调制的一个典型例子是调频调制（Frequency Modulation，简称FM）。

二、相位调制的应用相位调制广泛应用于通信系统、无线电和广播等领域。

以下是相位调制的几个典型应用示例：1. 模拟调制解调系统相位调制通常用于模拟调制解调系统中，实现信息的传输。

例如，调频广播系统中，音频信号通过相位调制的方式传输到载波信号中，然后在接收端进行解调。

2. 调频收音机调频收音机中使用的广播信号就是经过相位调制的信号。

调频收音机通过接收、解调并放大信号，使用户能够收听到各类广播节目。

3. 数字调制相位调制也可以应用于数字通信中。

数字调制中使用的相位调制技术（如相位偏移键控调制，Phase Shift Keying, PSK）可以将二进制数字转化为相位差不同的信号波形，实现高速数据传输。

4. 雷达系统雷达系统中的信号也经常使用相位调制的方式进行传输。

雷达系统通过改变发射信号的相位来实现测量目标物体的距离和速度。

总结：相位调制是一种常见的调制方法，通过改变信号的相位来传递信息。

相位调制具有抗干扰性强、带宽利用率高等优点，广泛应用于通信系统、无线电和广播等领域。

通信原理习题班级：14电信姓名：王斌学号：20141151046教师：董建娥第一章绪论习题1一、填空题1、数字通信系统的主要性能指标是和。

码元速率R B定义是，单位。

信息速率定义是，单位。

2、数字通信系统的有效性用衡量，可靠性用衡量。

3、模拟通信系统的有效性用衡量，可靠性用衡量。

4、在等概条件下，八元离散信源能达到最大熵是，若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为。

5、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为，对于数字通信系统为。

6、通信系统的可靠性衡量指标对于模拟通信系统为对于数字通信系统为。

7、一个M进制基带信号，码元周期为T S秒，则传码率为，若码元等概出现，一个码元所含信息量为。

8、通信系统模型中有两个变换，它们分别是之间的变换和之间的变换。

9、模拟信号是指信号的参量可取值的信号，数字信号是指信号的参量可取值的信号。

10、根据信道中所传输信号特征的不同，通信系统可分为通信系统和通信系统。

二、画图1、画出模拟通信系统的一般模型。

2、画出通信系统的一般模型。

三、计算题1、对于二电平数字信号，每秒传输300个码元，问此传码率R B等于多少？若该数字信号0和1出现是独立等概率的，那么传信率R b等于多少？2、现有一个由8个等概符号组成的信源消息符号集，各符号间相互独立，每个符号的宽度为0.1ms。

计算：（1）平均信息量；（2）码元速率和平均信息速率；（3）该信源工作2小时后所获得的信息量；（4）若把各符号编成二进制比特后再进行传输，在工作2小时后发现了27个差错比特（若每符号至多出错1位），求传输的误比特率和误符号率。

3、某消息源的符号集由32个等概的符号组成，每符号宽度为2ms，编为5位。

设该消息源以编组方式发送消息，每组30个符号，再间歇15ms，然后再发送下一组，试：（1）、求信息传输速率；（2）、若传输1小时后发现有72个符号出错。

若每符号至多出错1位，且间歇期无差错，求误信率和误码率。