下载文档原格式
幅度调制（AM调制、DSB（双边带）调制、SSB、VSB）幅度调制（线性调制）是由调制信号去控制⾼频载波的幅度，使之调制信号的频谱线性变化。
载波信号：c(t)=A cosωc t，基带信号为m(t)，则已调信号为：（设基带信号m(t)的频谱为M(ω)）s m(t)=Am(t)cosωc tS m(ω)=A2[M(ω+ωc)+M(ω−ωc)]可以看到，幅度调制就是把基带信号的频谱搬移到ωc处，再乘以1/2 。
是线性变换。
AM调制s AM(t)=[A0+m(t)]cosωc tS AM=πA0[δ(ω+ωc)+δ(ω−ωc)]+12[M(ω+ωc)+M(ω−ωc)]为使⽤包络检波的⽅式进⾏解调，要求 |m(t)|<=A0 clear all;%% AM调制fs = 800; % 采样速率，单位kHzdt=1/fs; % 采样时间间隔，单位msT = 200; % 采样的总时间。
频谱分辨率（df=1/T）。
t = 0 : dt : T-dt;fm = 1; % 调制信号的频率，单位kHzfc = 10; % 载波信号的频率，单位kHzm = cos(2*pi*fm*t); % 调制信号A = 3; %直流信号s = (m+A).*cos(2*pi*fc*t); %已调信号[f,sf] = T2F(t,s);figure(1)plot(t,s);axis([0,2,-4,4]);figure(2)plot(f,abs(sf));axis([-15,15,0,max(abs(sf))]);DSB调制s DSB(t)=m(t)cosωc t S DSB(ω)=12[M(ω+ωc)+M(ω−ωc)]，只能⽤相⼲解调clear all;%% DSB调制% DSB（双边带）只需将调制信号m(t)与载波信号cos(wt)直接相乘即可dt=1/800;T = 200; % 采样的总时间。
频谱分辨率（df=1/T）。
实验⼀模拟线性调制电⼦科技⼤学通信学院《模拟线性调制系统实验报告》模拟线性调制系统实验班级学⽣学号教师刘镰斧模拟线性调制系统实验⼀、实验⽬的1. 研究模拟连续信号在（AM 、DSB 、SSB 、VSB 、QAM ）⼏种线性调制中的信号波形与频谱，了解调制信号是如何搬移到载波附近。
2. 加深对模拟线性调制（AM 、DSB 、SSB 、VSB 、QAM ）的⼯作原理的理解。
3. 了解产⽣调幅波（AM ）和抑制载波双边带波（DSB —SC ）的调制⽅式，以及两种波之间的关系。
4. 了解⽤滤波法产⽣单边带SSB —SC 的信号的⽅式和上下边带信号的不同。
5. 研究在相⼲解调中存在同步误差（频率误差、相位误差）对解调信号的影响从⽽了解使⽤同频同相的相⼲载波在相⼲解调中的重要性。
6. 熟悉正交调幅QAM 传输系统的原理及作⽤。
⼆、实验原理模拟带通传输系统，是将基带信号经过线性调制后形成的已调波送⼊信道传输，在接收端经过反调制，再从已调波中将基带信号恢复出来。
常⽤的线性调制包括调幅（AM ），双边带调制（DSB ），单边带调制（SSB ），残留边带调制（VSB ），正交调幅（QAM ）等五种⽅式。
这些⽅式是通过基带信号与单⼀⾓频率c ω的余弦载波相乘后再经过适当滤波实现。
在时域上，就是⽤基带信号m （t ）去控制载波f （t ）的幅度参数，使其m （t ）的规律⽽变化；它的频域解释是把基带信号的频谱范围搬迁到载波附近的频谱范围上的搬移过程。
在接收端，如果采⽤相⼲解调，在本地载波保持同步关系时，都能正确的解调。
但是当本地载波存在相位误差或频率误差时，不同的调制⽅式受到的影响是不同的，当只有相位误差时，SSB 制式的输出不受影响，AM 和DSB 制式的输出幅度有所下降，⽽QAM 制式则产⽣路间窜扰。
在本地载波有频率误差时，SSB 制式的输出使频谱有所偏移，对于话⾳信号传输⽽⾔，频差在20Hz 以内时，⼈⽿可以容忍；⽽对于其他制式，输出会产⽣严重失真。
各线性调制技术的简介与应用班级：物联111 姓名：黄涛学号：27数字调制技术在广义上可以分为两类：线性和非线性调制。
线性调制具有频道利用率高的特点，因而对无线通讯系统的应用具有很大的吸引力。
线性调制线性调制可以分为两种：广义的线性调制和狭义的线性调制。
广义的线性调制，是指已调波中被调参数随调制信号成线性变化的调制过程。
狭义的线性调制，是指把调制信号的频谱搬移到载波频率两侧而成为上、下边带的调制过程。
狭义的线性调制只改变频谱中各分量的频率，但不改变各分量振幅的相对比例，使上边带的频谱结构与调制信号的频谱相同，下边带的频谱结构则是调制信号频谱的镜像。
狭义的线性调制有调幅(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB-SC)和单边带调制(SSB)、残留边带调制（VSB）。
二进制相移键控（BPSK）最早出现的数字调制技术是二进制相移键控（BPSK）。
但由于BPSK接收机在载波恢复上存在相位模糊问题，因此BPSK只在1993年在北美短暂应用，其他时间只在实验室中使用，现实中无法得到实际应用。
差分相移键控（DPSK）由于BPSK无法得到实际应用，因而产生了差分相移键控（DPSK）。
DPSK用调制信号前后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。
用于光传输系统中对DPSK调制信号的接收解调。
DPSK是一个1 Bit延迟器，输入一个信号，可以得到两路相差一个比特的信号，形成信号对DPSK信号进行相位解调，实现相位到强度的转化。
DPSK避免了接收机需要想干参考信号的缺点，即不存在载波恢复上的相位模糊，并且在非相干接收机中比较容易实现，而且价格低廉，因而广泛应用于无线通信系统。
正交相移键控QPSK（4PSK）由于无线通讯领域对通讯效率越来越高的要求，出现了正交相移键控QPSK（4PSK）。
QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。
四相相移键控信号简称“QPSK”。
线性调制技术在通信电子产品中的应用随着科技的不断进步，通信电子产品的使用范围越来越广泛。
从普通的手机通讯到无人机的控制、机器人的远程操作都需要使用到通信电子产品。
这些通信电子产品中，线性调制技术是十分常见且重要的一个部分。
今天我们来谈一谈线性调制技术在通信电子产品中的应用。
一、线性调制技术简介线性调制技术是一种用于调制模拟信号的技术，也被称为“振幅调制”。
线性调制技术早在有线电收音机时代就被广泛应用，之后逐渐渗透到其他通信电子产品中。
在通信电子产品中，线性调制技术一般被用于将音频和视频信号转化为调幅信号，通过无线电、光纤等传输介质传输到接收端，再进行解调，恢复原始信号，使得人们能够听到声音或者看到图像。
二、线性调制技术在收音机中的应用收音机是应用线性调制技术最为广泛的通信电子产品之一。
在收音机中，线性调制技术是将音频信号转化为调幅信号的过程。
具体的步骤是：首先将音频信号调制成一个广播频率的电信号，然后用这个电信号去改变载波的振幅，形成一个调幅波，通过天线发射出去。
当接收端收到调幅波后，再将调幅波通过解调的过程，恢复成原来的音频信号。
这样就能够使得收音机能够接收到广播电台的声音信号，实现人们收听收音机的功能。
三、线性调制技术在视频传输中的应用随着科技的进步，人们的生活方式也在逐渐改变，视频通信作为一种新的沟通方式，也越来越受到人们的欢迎。
在视频传输中，线性调制技术一般被用于将音频和视频信号转化为调幅信号，通过无线电或者光传输介质传输到接收端。
具体步骤如下：首先将原始视频、音频信号进行数字化，然后将数字信号经过调制处理，将其转化为一定频率的电磁波，通过无线电或者光纤等传输介质进行传输，最后通过解调的方式恢复成最初的音视频信号，使得人们能够欣赏高清晰度的视频或者音频。
四、线性调制技术在遥控设备中的应用线性调制技术也被广泛应用于遥控设备中。
例如遥控车、遥控飞机、遥控机器人等等。
在这些遥控设备中，线性调制技术主要是用于传输控制指令信号。
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。
常规调幅中有载波和两个边带（双边带—带载波）已调信号的带宽为基带信号最高频的2倍 W f B H AM 22== (H f W =基带信号的带宽 )３．调幅信号的平均功率P AM1Ω电阻上的平均功率(均方值)---信号的平均功率等于信号的均方值。
[]t t f A t S P c AM AM ω2202cos )()(+==t t f A t f A c ω20220cos )](2)([++= 通常均值 0)(=t f 且 )2cos 1(21cos2t t c c ωω+=02cos =t c ω 则：f c AMP P t f A P +=+=2)(2220 (载波功率)+ (边带功率)调制效率：)()()(2121)(2122022202t f A t f t f A t f P P P fc f AM+=+=+=η对单频余弦f(t)：2/)(22m A t f = 22220222AMAM mmAM A A A ββη+=+=满调幅 1=AM β。
则 31=AM η 效率低，主要是载波功率大，又不携带信息所至。
例：已知一个AM 广播电台输出功率50kW ，采用单频余弦信号调幅，调幅指数为0.707(1) 计算调制效率和载波功率(2) 若天线用50Ω电阻负载表示，求载波的峰值幅度。
解：(1) 51707.02707.022222=+=+=AMAM AMββη 因 AMf fc f AM P P P P P =+=η 则载波功率为)(40)511(50)1(kw P P P P AM AM f AM c =-⨯+-=-=η(2)载波功率与载波峰值A 的关系为RA R A P c 22/22==)(2000501040223V R P A c =⨯⨯⨯==二. 抑制载波的双边带调幅(DSB-SC)调制信号中无直流分量A 。
且为0，为抑载双边带调幅。
1． 时域表达式t t f t s c DSB ωcos )()(= 波形图如右：2． 频域表达式)(21)(21)(00ωωωωω++-=F F S DSB 频谱图：不能用包络检波解调3． 平均功率(已调信号的均方值) 2/)(cos)()(2222t f t t f t s P c DSB DSB ===ω1=DSB η 效率高(抑制了载波)W f B H DSB 22==三. 调制与解调1． 调制模型双边带抑载调幅 常规调幅2． 解调(1)、相干解调原理：t t f t t s c c DSB ωω2cos )(cos )(=•t t f t f c ω2cos )(21)(21+=低通滤波后得：)(21)(t f t s d = （2）、非相干解调原理：包络检波、平方律检波（必须有载波分量才能解调）3.2单边带调制（SSB ）双边带信号中任一边带都含调制信号的全部信息，故单边带调制可全部传信。
一、滤波法形成单边带信号1、 一级滤波法ccUSB SSB H H ωωωωωω≤〉⎪⎩⎪⎨⎧==01)()(上边带ccLSB SSB H H ωωωωωω≥<⎪⎩⎪⎨⎧==01)()( 下边带单频带频谱信号)()()(ωωωH S S DSB SSB =滤波器 H(ω)的衰减特性（滚降特性）： 要求B f ∆≤∆ 滤波器方可实现 （f ∆为通带到阻带的过渡带，B ∆为上、下边带间隔）定义规一化值 cf f∆=α c f 单边带信号载频 α 越小越难实现 要求不低于310--f 0H L (f )特性上边带(b) 上边带滤波器特性和信号频谱上边带f 00 f单边带信号的频谱上边带S '(f )上边带下边带H H (f )特性H H (f )特性(a) 滤波前信号频谱(c) 下边带滤波器特性和信号频谱S (f )S (f )-f 0f-f 0f 0f下边带f 02、 多级滤波法一级滤波器实现单边带调制 α值太小，难实现 例举二级滤波法：f c2>f c1（1） 第一级调制后上、下边带间隔L f B 21=∆（f L 为调制信号最低频）第一级滤波后得到上边带信号，且L c f f >>1（2）第二级调制后，上、下边带间隔(以第一级调制后得到的上边带信号作为调制信号对频率为 f c2 的信号进行双边带调幅，再由 H 2(f) 取出上边带) 112222c L c f f f B ≈+=∆合理选择f c1、1α、2α可设计出合适的单边带信号调制器例：用单边带方式传输模拟电话信号，设载频为12MHz ，电话信号的频带为 300Hz －3400Hz ，滤波器归一化值为310-。
试设计滤波器的方案。
解：（1）如果采用一级调制方案)(60023002Hz f B L =⨯==∆过渡带相对与载频的归一化值为 561051012600-⨯=⨯=∆=c f B α 要求太高无法实现 （2） 采用二级滤波法：取第二级滤波器的22101-⨯=α则)(120101210162222KHz f B c =⨯⨯⨯=≈∆-α为了得到上述2B ∆则第一级调制使用的载频为321101202121⨯⨯=∆=B f c ＝60（KHz ） 那么2611011060600-⨯=⨯=α 两级滤波器均可实现。
必须注意：若调制信号的L f 太低（如数据信号），多级滤波法也难实现单边带调制。
必须采用部分响应技术，先改变信号频谱结构后再进行调制。
二、 用相移法实现单边带信号（以单频调制为例）1、设单频调制信号 t A t f m m ωcos )(= 载波为 t t c c ωcos )(=则双边带信号的时域表达式为t t A t s c m m DSB ωωcos cos )(==t A t A m c m m c m )cos(21)cos(21ωωωω-++ 上边带调制信号为t A t s c m mUSB )cos(2)(ωω+= =t A t t A m c m m c m ωωωωsin sin 21cos cos 21- 下边带调制信号为t A t t A t s m c m m c m LSB ωωωωsin sin 21cos cos 21)(+=移相法实现单边带信号方案：2、希尔伯特变换如果调制信号是一般非周期性信号，要求出单边带信号的频域表达式，则用希尔伯特变换设信号f （t ）的解析信号为Z(t)=f(t)+j )(ˆt f （实部+虚部）可以证明⎰∞∞--=τττπd t f t f )(1)(ˆ ⎰∞∞---=τττπd t f t f )(ˆ1)(即实部和虚部有确定的对应关系，此式称希尔伯特变换显然:tt f t f π1*)()(ˆ= 则 )sgn(•为正负符号函数滤波器的传函希尔伯特滤波器是宽带全通网络，能使每个正频率分量都移相2π-)(ˆt f 的频域表达式 )(sgn )()()(ˆωωωωωF j H F F H ==表3.1 希尔伯特变换对m(t) )(ˆt m t c ωcos t c ωsin t c ωsin t c ωcos -t t f c ωcos )( t t f c ωsin )( t t f c ωsin )( t t f c ωcos )(-3、一般情况下的时域表达式 单边带信号频域表达式)()()(ωωωSSB DSB SSB H S S =)(ωSSB H 单边带滤波器传递函数单边带信号时域表达式)(*)()(t h t s t s SSB DSB SSB = )(t h SSB 单边带滤波器冲激响应因c cUSB SSB H H ωωωωωω≤〉⎪⎩⎪⎨⎧==01)()( 上边带cc LSB SSB H H ωωωωωω≥<⎪⎩⎪⎨⎧==01)()( 下边带则对应上式冲激响应分别为ttt t h c USB ωπδsin 1)()(-=ωπsgn 1j t -↔ωωsgn )(j H -=ttt h c lSB ωπsin 1)(=以下边带为例)(*)()(t h t s t s LSB DSB LSB =]sin 1[*]cos )([ttt t f c c ωπω=τττωωτωτπd t t f c c c ⎰∞∞---=)sin(cos )(1τττωτωτωπτττωτωτωπd t f t d t f t cc c c c c ⎰⎰∞∞-∞∞----=sin cos )(cos 1)cos cos )(sin 1⎰⎰∞∞-∞∞--+-=τττωτπωτττπωd t f t d t f t c c c 2cos )(1[sin 21])(1[sin 21 τττωτπωd t f t c c ⎰∞∞---2sin )(1[cos 21依希尔伯特变换化简t t t f t t t f t t f t s c c c c c LSB ωωωωωcos 2cos )(21sin 2sin )(21sin )(ˆ21)(++==t t f t t f c c ωωsin )(ˆ21cos )(21+同理上边带时域表达式为t t f t t f t s c c USB ωωsin )(ˆ21cos )(21)(-=则上下边带之和为双边带信号t t f t s t s t s c USB LSB DSB ωcos )()()()(=+=单边带相移法的一般模型必须注意：上述方法理论上可以，但实际有困难（难对 f (t)的所有频率分量都移相π/2） 三．单边带信号的解调21)由于单边带信号抑制了载波，故必须用相干解调法 因为t t f t s c SSB ωcos )()(=t t f c ωsin )(ˆμ乘相干载波得 t t s t s c SSB P ωcos )()(=t t f t t f t f c c ωω2sin )(ˆ212cos )(21)(21μ+=低通滤波得 )(21)(t f t s d =例: 用0-3000Hz 的信号调制频率为20.000MHz 的载波以产生单边带信号，对该信号用超外差接收机进行解调,接收机框图如下图所示,两极混频器本机振荡频率分别为f 0和f d , 限定f o 高于输入信号频率,中频放大器的通带范围是10.000MHz-10.003MHz.(1) 如果是上边带信号,试确定f o 和f d (2) 如果是下边带信号,重复(1)解：(1)上边带信号频率范围为20.000MHz--20.003MHz. f o 高于输入信号频率, f o 和输入信号混频后必须取下边带才能调到中频范围，所以000.10~003.10)003.20~000.20(0=-f MHz故 Z MH f 000.300=f d 减去中频信号频率应为基带信号频率即:Z d MH f 003.0~0)000.10~003.10(=-故 Z d MH f 003.10=(2)下边带信号频率范围为20.000MHz ～19.997MHz. f o 和信号混频后取下边带 才能调到中频范围. 所以Z MH f 003.10~000.10)997.19~000.20(0=-则 Z MH f 000.300=中频信号减去f d 应为基带信号频率。
