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第五章 模拟调制系统总结

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第5章 模拟调制系统学习要点及习题解答

第5章 模拟调制系统学习要点及习题解答

第5章 模拟调制系统学习目标通过对本章的学习，应该掌握以下要点： 调制的定义、功能和分类；线性调制（AM 、DSB 、SSB 和VSB ）原理（表达式、频谱、带宽、产生与解调）； 线性调制系统的抗噪声性能，门限效应； 调频（FM ）、调相（PM ）的基本概念； 单频调制时宽带调频信号时域表示； 调频信号频带宽度的——卡森公式； 调频信号的产生与解调方法； 预加重和去加重的概念；FM 、DSB 、SSB 、VSB 和AM 的性能比较； 频分复用、复合调制和多级调制的概念。

5.1 内容提要5.1.1 调制的定义、目的和分类1. 定义调制——用调制信号（基带信号）去控制载波的参数的过程，即使载波的参数按照调制信号的规律而变化。

从调频角度上说，就是把基带信号的频谱搬移到较高的载频附近的过程。

解调（也称检波）则是调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来。

2. 目的（1）把基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号（即实现有效传输、配置信道、减小天线尺寸）；（2）实现信道的多路复用，以提高信道利用率， （3）改善系统抗噪声性能（与制式有关）。

3. 分类根据不用种类的调制信号、载波和调制器等，调制的分类如表5-1所列。

4.模拟（连续波）调制调制信号——模拟基带信号m （t ）；载波——连续正弦波)cos()(0ϕω+=c A t c ，其中A 、c ω、0ϕ为常数（常设定0ϕ为0）。

已调信号)(t s m 有两种分类：(1) 幅度调制（线性调制）：调幅（AM ）、双边带（DSB ）、单边带（SSB ）、残留边带（VSB ）; (2) 角度调制（非线性调制）：调频（FM ）和调相（PM ）。

5.1.2 幅度调制的原理幅度调制是高频正弦波的幅度随调制信号做线性变化的过程。

从频谱上看，已调信号的频谱仅仅是基带信号频谱的搬移，故也称线性调制。

幅度调制器的一般模型如图5-1所示。

它由相乘器（用于实现调制——频谱搬移）和冲激响应为)(t h 的形成滤波器组成。

第五章模拟调制系统-线性调制系统的抗噪声性能

第五章模拟调制系统-线性调制系统的抗噪声性能

1 其中 cos 2ω c t • m(t )被滤掉 2 1 ∴输出信号mo (t ) = m(t ) 2
R
邯郸学院
n0(t)
对于输出噪声： no (t ) = ni (t ) cos ωc t = [nc (t ) cos ωc t − ns (t ) sin ωc t ] cos ωc t
1 + cos 2ωc t 1 = nc (t )( ) − ns (t ) sin 2ωc t 2 2
（2）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出 信噪比： 同样地，信噪比增益
SNRo So N o G= = SNRi Si N i
显然，信噪比增益越大则系统抗噪声性能越好
§5.2线性系统的抗噪声性能 线性系统的抗噪声性能
（3）幅度调制系统的抗噪声能力比较 1.DSB调制系统性能 调制系统性能 2.SSB调制系统性能 调制系统性能 3.普通 普通AM系统性能 普通 系统性能
ni (t ) = nc (t ) cos wcቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt − ns (t ) sin wc t = V (t ) cos( wot + θ (t ))
同相分量 正交分量
− fc
f
c
邯郸学院
§5.2线性系统的抗噪声性能 线性系统的抗噪声性能
回忆窄带随机过程的统计特性：
(t)和 (t)的统计特性 ξc(t)和ξs(t)的统计特性
j (2π ×799×103 t )
}
j (2π ×799×103 t )
}
= 50 Re{(1+ 2 j)e = 25{(1+ 2 j)e
j (2πfct )
j (2π ×799×103 t )

第五章 模拟调制系统总结

第五章 模拟调制系统总结

原因：
a.信道噪声（n0）相同，但进入解调器的噪声不一样。 b.SSB 带宽窄，对噪声的滤除能力强，NiSSB = n0 Bs , 只为 DSB 时的一半。 c. DSB 由于 G = 2 ，在解调时抑制了一半噪声。
SSB 有效性好，应尽量选用 SSB 方式。
三、AM 系统
大信噪比时： G = 2m2 (t ) A2 + m2 (t )
节 2 线性调制基本原理
一、基本原理方框
调制：
sm
(t
)
=
m(t )cos ω 0t
⇔
Sm
(ω
)
=
1 2
[M
(ω
+
ω0
)+
M
(ω
−
ω0
)]
已调信号的谱是以ω= 0 为轴的基带谱 M (ω) 搬移到以ω0 为中心的某个频域上构
成，谱结构不变，为线性搬移，称为线性调制。
sm
(t )cos ω 0t
=
m(t )cos 2
调制：
sDSB (t )
=
m(t )cos ω 0t
⇔
SDSB (ω )
=
1 2
[M
(ω
−ω0
)+
M
(ω
+ω0
)]
解调方式：相干解调
已调信号带宽与调幅时一致: BDSB = 2 BS 3、单边带信号（SSB）
调制：
相干解调
SSSB（t）只含有一个边带，其带宽与调制信号带宽一致，有利于 扩展容量，提高系
ω0t
=
1 2
m(t
)[1+
cos
2ω 0t ]
相干解调：

(通信原理课件)第5章模拟调制系统

(通信原理课件)第5章模拟调制系统
通信原理课件 第5章模拟调制系统
目 录
• 引言 • 模拟调制系统的基本原理 • 模拟调制系统的性能指标 • 模拟调制系统的实现方式 • 模拟调制系统的应用实例 • 总结与展望
01 引言
模拟调制系统的定义
模拟调制系统
利用连续的模拟信号调制载波信号，以实现信息的传输。
模拟调制系统的基本原理
通过改变载波信号的幅度、频率或相位，将模拟信息信号附 加到载波上，实现信息的传输。
软件库
使用软件库来实现调制算法，这些库通常提供易 于使用的函数和工具来简化开发过程。
3
数字信号处理算法
利用数字信号处理算法来实现模拟调制，例如使 用快速傅里叶变换（FFT）进行频谱分析。
混合实现方式
数字与模拟结合
结合数字和模拟技术来实现调制 系统，例如在发射机中使用数字 信号处理技术进行调制，而在接 收机中使用模拟技术进行解调。
模拟调制系统的应用场景
广播通信
调频广播和调相广播等。
卫星通信
利用地球同步卫星进行信号传输。
移动通信
早期的模拟移动通信系统如AMPS等。
模拟调制系统的重要性
早期的通信系统多采用模拟调制技术，具有简单、可靠和经济等优点。
模拟调制系统在某些特定应用场景中仍具有不可替代的作用，如广播电台的信号传 输等。
频带利用率
频带利用率
频带利用率是衡量模拟调 制系统传输效率的另一个 重要指标，它表示单位频 带内传输的信息量。
频带利用率计算
频带利用率通常用比特率 与信号带宽的比值来表示， 即比特率/带宽。
影响因素
频带利用率受到信号的调 制方式、信噪比和带宽限 制等多种因素的影响。
抗噪声性能
抗噪声性能

第5章模拟调制系统

第5章模拟调制系统

So No
解调器输出有用信号的平均功率 解调器输出噪声的平均功率
mo2 (t) no2 (t)
输出信噪比反映了解调器的抗噪声性能。显然，输出信噪比越大越好。
• 解调器输入信噪比Si /Ni 的定义是：
• 制度增益定义：
用
G
便
于
比
较
同
类
调
制
系G统
采
S0 / N0 用S不i /同N解i
调
器
时
的
性
能
。
23
• 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 始调制信号。 • 否则，出现“过调幅”现象。这时用 包络检波将发生失真。但是，可以 采用其他的解调方法，如同步检波。
m t A0 mt
载波
sAM t
第6页/共95页
SSB信号的实现比AM、DSB要复杂，但SSB调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率， 而且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。
16
第17页/共95页
第5章 模拟调制系统 • 残留边带（VSB）调制 • 原理：在这种调制方式中，不像SSB那样完全抑制 DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残留—小 部分，如下图所示：
第5章 模拟调制系统
• 制度增益
GDSB
So / No Si / Ni
2
由此可见，DSB调制系统的制度增益为2。也就是说，DSB信号的解调器使 信噪比改善一倍。
28
第29页/共95页
• SSB调制系统的性能 • 噪声功率NO
这里，B = fH 为SSB 信号的带通滤波器的带宽。

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

通信原理教程5-模拟调制系统

通信原理教程5-模拟调制系统
相乘结果： s(t)
调制 信号
s(t) H(f)
已调 信号
滤波输出： s(t)
m(t)
s(t)
用“”表示傅里叶变换：
Acos0t
m(t) M ( f ) 式中， m(t) Acos0t S ( f )
M(f)
S (
f
)
A [M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]
S(f)
f
0
(a) 输入信号频谱密度
-f0
S(
f
)
A[M ( 2
f
f0)
M(
f
f0 )]H (
f
)
现在，求出为了得到VSB信号， H( f )应满足的条件：
若仍用右图解调器， 接收
则接收信号和本地载波相乘
信号 s(t)
r(t)
H’(f)
基带 信号
m(t)
后得到的r (t)的频谱为：
cos0t
1 S( f
2
f0) S( f
f0 )
将已调信号的频谱
r0 ri
E
1 2
m'2 (t) A2
1 m'(t)2
/ nc2 (t) A2 / n2
(t)
E
2m'2 [1 m'
(t) (t)]2
由于m(t) 1，显然上式比值r0/ri小于1，即检波后信噪比下降 了。
这是因为检波前信号中的大部分功率被载波占用，它没 有对检波后的有用信号做贡献．
-2f0
-fm 0 fm
f 2f0
【例】已知线性调制信号表示式如下
（１）
cos t cos w0t

自考通信总结5

自考通信总结5

第五章 模拟调制系统一、基本概念1、调制：把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。

2、载波调制：用调制信号去控制载波的参数的过程，使载波的某一个或几个参数随着调制信号的规律而变化。

3、调制的作用：（1）提高无线通信时的天线辐射效率。

（2）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。

（3）扩展信号带宽，提高系统抗干扰性能。

二、幅度调制（AM 、DSB 、SSB 、VSB ）1、AM模型 频谱t w t m A t S c AM cos )]([)(0+=（1） 带宽 B AM =2f H（2） 不发生过载的条件：|m (t )| ≤ A 0（3）调制度增益 G 32≤ 100%调制 即满调幅的时候，取最大值32 (4) 效率 =η312、DSB(1) 时域、频域表达式(2) 带宽 B DSB =2f H(3) 调制度增益 G=2(4) 效率 %100=η3、SSB(1) 时域、频域表达式(3) 带宽 B SSB =f H(3) 调制度增益 G=1(4) 效率 %100=η4、VSB滤波器的传输函数应满足：C H H C C =++-)()(ωωωω H ωω≤ 01()[()()][()()]2AM c c c c A M M ωπδωωδωωωωωω=++-+++-三、幅度调制的解调方式1、相干解调使用 AM DSB SSB VSB包络检波 AM2、相干解调 需要本地载波：与发送载波同频同相的高频正弦信号相干解调 N 0=i N 41 包络检波 N 0=i N3、大信躁比 AM 包络检波与相干解调性能一致小信躁比 AM 包络检波会产生门限效应。

门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。

门限效应：当输入信噪比低于一定数值时，解调器的输出信噪比急剧恶化，称为FM 的门限效应。

四、角度调制1、基本概念(1)角度调制：频率调制和相位调制的总称。

(2)载波的幅度都保持恒定，载波瞬时相位随调制信号规律而变化。

模拟调制系统

模拟调制系统

第5章 模拟调制系统由消息变换过来的原始信号具有频率较低的频谱分量，这种信号大多不适宜在信道中直接传输。

必须先经过在发送端调制才能在信道中传输。

而在接收端解调。

调制的作用：将基带信号频谱搬移到载频附近，便于发送接收；实现信道复用，即在一个信道中同时传输多路信息信号；利用信号带宽和信噪比的互换性，提高通信系统的抗干扰性。

所谓调制，就是按原始信号（也称为基带信号或调制信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程。

载波信号是指未经调制的周期性振荡信号，通常是正弦波。

５.1 幅度调制(线性调制)的原理幅度调制是高频正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。

常见的模拟信号幅度调制方式有调幅、双边带、单边带、残留边带。

设调制信号(基带信号)为m(t)，载波信号为，则调制后的信号(已调信号)为：设基带信号的频谱为M(ω)，则由此推得已调信号的频谱：即从频域分析，已调信号幅度随基带信号的规律呈正比地变化，而频谱是基带频谱在频域内的简单搬移。

由于上述关系，幅度调制也称为线性调制。

傅里叶变换一些数学关系：1. 调幅(AM)调幅(常规双边带调制)：是指m(t)的均值等于0，但将其叠加一个直流分量A 0后与载波相乘后的信号。

()()cos m S c t Am t tw =()()m t M w Û()()j tM m t e dtw w ¥--=ò()()m m S s t w Û()()()12m c c S M M w w w w w 轾=++-臌()()()()()()cos sin c c c c c c F t F t j w p d w w d w w w p d w w d w w 轾=++-臌轾=++-臌()()()cos 1 2c c c F m t t M M w w w w w 轾轾=++-臌臌()()c j tc f t e F w w w ?()*()()()().()f tg t f g t d F G t t t w w ¥-=-ò的傅氏变换为如果信号m(t)为确知信号，则AM 信号的频谱：从调制信号的波形图(时域)和频谱图(频域)分析可知，AM 波的包络与m(t)信号的形状完全一样。

第五章模拟调制系统-非线性调制原理

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

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

通信原理第5章模拟调制系统终

通信原理第5章模拟调制系统终

第5章 模拟调制系统终
5. 2. 3 单边带调制( SSB ) DSB 信号有上、下两个边带,且这两个边带包含的信息
相同,所以,从信息传输的角度来考虑,传输一个边带就够了。
第5章 模拟调制系统终
1. 滤波法产生 SSB 信号 滤波法产生 SSB 信号的调制器模型如图 5.2. 7 所示。 与 DSB 调制器相比, SSB 调制器增加了一个滤波器。如果需 要上边带输出,则将图 5.2. 7 中的滤波器 H ( f )设计成图 5. 2. 8 ( a )所示的理想高通特性 H USB (f ),这时输出的 SSB 信号为 上边带( USB )信号;如果需要下边带输出,则滤波器设计成如 图 5.2. 8 ( b )所示的理想低通特性 H LSB ( f ),这时输出的 SSB 信号为下边带(LSB )信号。
第5章 模拟调制系统终 2.DSB 信号的频域表达式和频谱 将 DSB 信号的时域表达式进行傅氏变换,得到其频域表
示式
DSB 信号的带宽也是调制信号带宽 f m 的两倍,即
第5章 模拟调制系统终 其频谱如图 5.2. 6 所示。
图 5. 2. 6 DSB 信号频谱
第5章 模拟调制系统终
由频谱图可知, DSB 信号虽然节省了载波功率,功率利用 率提高了,但它的频带宽度仍是调制信号带宽的两倍,与 AM 信号带宽相同。由于 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,因此仅传输其中一 个边带即可,这就是提出单边带调制的原因。
第5章 模拟调制系统终
5. 2. 4 残留边带调制( VSB ) 如果调制信号的频谱很宽,并且低频分量的振幅又很大,
比如电视图像基带信号的频谱带宽达 6MHz ,且低频分量振 幅很大,上、下边带连在一起,在这种情况下,不论是滤波法 SSB 调制还是相移法 SSB 调制均不易实现,这时一般采用 VSB 调制。

第五章模拟调制系统

第五章模拟调制系统

-fc
0
fc
f
(a) 滤波前信号频谱
HH(f)特性
S(f)
HH(f)特性
上边带
-fc
0
fc
f
(b) 上边带滤波器特性和信号频谱
S(f)
HL(f)特性
下边带
-fc
fc
f
(c) 下边带滤波器特性和信号频谱
单边带调幅SSB(续)
相移法：不需要滤波器具有陡峭的截止特性
sSSB
பைடு நூலகம்
(t)
1 2
m(t)
coswct
fc
w w
w
0
fc
w
VSB系统的频率特性及相干解调原理如下图所示
Sm(f)
f
-fc
0
fc
H(f)
-fc
fc
f
SVSB(f)
f
-fc
fc
f M0(f)
f 0
-2fc
0
-fH 0
fH
f 2fc
H(f fc ) H(f fc ) C, 0 f fH f
残留边带调幅VSB(续)
2. 解调——相干解调
AM波的平均功率为：
PAM
S
2 AM
(t)
A0 2 2
m2 (t)
2
Pc
Ps
Pc为载波功率，Ps为边带功率
调制效率：
AM
Ps Pc Ps
1 2
举例
标准调幅AM(续)
5. 缺点：边带传递有效信息，载波不传，但载 波要占一半以上的功率，发送功率的效率低。
三、抑制载波双边带调幅DSB
目的：提高发送功率的效率 m(t)

通信原理第5章模拟调制系统

通信原理第5章模拟调制系统
A02 cos2 ct x2 (t) cos2 ct 2A0x(t) cos2 ct
10
第五章 模拟调制系统
当调制信号无直流分量时，x(t)=0，且当x(t)是与
载波无关的较为缓慢变化的信号时， 有
PAM
A02 2
x2 (t) 2
Pc
Ps
式中，Pc=A20/2为载波功率，Ps x2 (t) / 2 为边带功率。 由上式可知，AM信号的平均功率是由载波功率和
的 互 补 对 称 性 就 意 味 着 将 HVSB(ω) 分 别 移 动 － ωc 和 ωc就可以到如图9 (c)所示的HVSB(ω+ωc)和HVSB(ω －ωc)，将两者叠加，即
HVSB ( c ) HVSB ( c ) 常数
式中，ωm是调制信号的最高频率。
|ω|≤ωm
30
第五章 模拟调制系统
经双边带调制
i 1
n
sDSB (t) x(t) cosct xi cosit cosct
i 1
如果通过上边带滤波器HUSB(ω), 则得到USB信号
sUSB (t)
n i 1
1 2
xi
cos(i
c )t
1 2
x(t)
cosct
1 2
xˆ(t)
sin
ct
21
第五章 模拟调制系统
如果通过下边带滤波器HLSB(ω), 则得到LSB信号
第五章 模拟调制系统
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制 5.2 模拟信号的非线性调制 5.3 模拟调制方式的性能比较
1
第五章 模拟调制系统
5.1 模拟信号的线性调制
5.1.1 常规双边带调制（AM） 常规双边带调制就是标准幅度调制，它用

《通信原理》第五章 模拟通信系统常用的基本规律和技巧

《通信原理》第五章 模拟通信系统常用的基本规律和技巧

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。

解调器输入信噪比定义i iS N =解调器输入信号的平均功率解调器输入噪声的平均功率解调器输出信噪比定义2o o 2oo ()()S m t N n t ==解调器输出有用信号的平均功率解调器输出噪声的平均功率输出信噪比反映了解调器的抗噪声性能。

制度增益定义00//i iS N G S N =门限效应输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化的现象称为门限效应。

同步解调器不存在门限效应。

2. 调制的目的提高无线通信时的天线辐射效率。

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。

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。

3．基本规律和技巧第一部分线性调制前提：信道和滤波器都是理想的，幅频特性是常数1，所有的载波振幅也为1。

1、一般情况下，一个基带信号（或低通信号）乘以高频正弦或余弦载波后，平均功率减半，若再通过单边带滤波器，平均功率又减半，这是由于上下边带所携带功率相等的缘故。

2、具有窄带噪声形式（例如单边带调制信号）的已调信号通过相干解调器后，平均功率减为四分之一，这是由于其正交分量被滤除的缘故。

其余形式的已调信号通过相干解调器后，平均功率减半。

3、包络检波器输出有用信号等同原调制信号，故其平均功率与调制信号平均功率一致；输出噪声与输入噪声平均功率一致。

4、包络检波器的输出有用信号的平均功率等于调制信号()m t的平均功率，输出噪声功率等于输入噪声功率。

通信原理-第五章-模拟调制系统

通信原理-第五章-模拟调制系统

Amin
t
满调幅, A M =1，此时m’=m0 欠调幅，一般 A M 小于1
过调幅， A M 大于1 ，Amin为负值
当满足条件m’ (t)max m0时,AM信号的包络与调制信号成正比， 可以用包络检波法很容易恢复出原始的调制信号 m’ (t) max >m0将会出现过调幅现象而产生包络失真,不能用包 络检波器进行解调,为保证无失真解调，可以采用相干解调
工程实现困难？
25
（4）残留边带调制（VSB）
残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种 折中方式,它克服了DSB信号占用频带宽的缺点， 又解决了SSB信号实现中的困难。
M
DSB SSB VSB
fc
损失部分
Hale Waihona Puke 残0 留部分fc26
滤波法实现残留边带调制
m t
sDSB t H sVSB t
若输出无失真地恢复调制信号m(t),则传递 函数必须满足:
H ( c ) H ( c ) 常 数 ， H
其中,H 调制信号的截止角频率。
29
H ( c ) H ( c ) 常 数 ， H
残留边带滤波器的特性H()在 c处必须具有互补对称（奇对称）
特性, 相干解调时才能无失真地从 残留边带信号中恢复所需的调制信 号。
载波功率 边带功率
13
调制效率
有用功率（用于传输有用信息的边带功率） 占信号总功率的比例称为调制效率。
AMPPASM
m'2(t)/2 m02/2m'2(t)/2
“满调幅”时,如果m’(t)为矩形波形，则最大可得到
AM =50%，而m’(t)为正弦波时可得到AM =33.3%。
一般情况下,调幅指数都小于1，调制效率很低，即载 波分量占据大部分信号功率，有信息的两个边带占有 的功率较小。

通信原理(第五章)模拟调制系统

通信原理(第五章)模拟调制系统

n i =1
mi cos wit
有 m ˆ (t ) = å
n i =1
mi sin wit
二、幅度调制的原理（6）(VSB）

残留边带(VSB) ：信号带宽B介于单边带(SSB)信号和双边带 (DSB)信号之间。 如何确定残留边带滤波器的特性H(ω )？ 先考虑如何解调，即如何从接收信号中来恢复原基带信号？ 设采用同步解调法进行解调，其组成方框图如图5-8 输入信号为 Sm(w) = 1 [ M (w - wc) + M (w +wc)] H (w)
2 (5.1 - 24)
载波为：
s(t ) = cos wct ? S (w) p [d (w +wc) +d (w - wc)]
1 1 [ Sm(w) * S (w)] = [ M (w + 2wc) + M (w)] H (w + wc) 2p 4 1 + [ M (w) + M (w - 2wc )] H (w - wc ) (5.1 - 26) 4
max max
- [ m(t )] min +[ m(t )] min
二、幅度调制的原理（5）(SSB）
SSB信号：
在DSB调制信号的基础上，仅保留一个边带。 将图5-4中的带通滤波器设计成如图5-5b所示的传输特 性。将产生上边带信号，相应的频谱如图5-5c所示。 信号带宽B=fx，其中fx是信号的最高频率)。 如何描述？产生下边带SSB信号的理想低通滤波器可表 示为： ì 1 t >0 ï 1
sm(t ) = A0 cos wct + m(t )cos wct
Sm(w) = p A0[d (w - wc) +d (w +wc)] +

第5章 模拟调制系统的应用分析

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。
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设备复杂，分路的滤波器要求高，若信道非线性则产生串扰。
n 路信号复用后所要求的信道带宽：
n
∑ Bn = Bi + (n −1)Bg i =1
5
要求：各种线性调制的调制解调公式推倒需要了解。特别是 SSB
2
节 3 线性调制系统的抗噪声性能
要求：输入信噪比、输出信噪比
调制制度增益：
G
=
输出信噪比= S0 输入信噪比 Si
/ /
N0 Ni
一般是综合考虑输出信噪比及调制制度增益来描述.比较系统的可靠性性能。
一、DSB 系统
制度增益 G = 2
DSB 解调使信噪比改善一倍，原因在于相干检测使正交分量噪声 ns(t)被滤掉。 二、SSB 系统
3).定义：含 99%以上功率的频率范围为 FM 信号有效带宽 BFM。
( ) BFM = 2 mf +1 fm = 2(Δf + fm )
4).多频调制时，FM 信号除含载波及各边带频率分量外，还含有各种交叉调制分量，
形成无限宽的频谱结构, (为非线性频谱搬移，非线性调制），有效带宽仍是有限的。
节 5 非线性调制系统的抗噪声性能
第五章 总结
节 1 引言
1、调制的必要性
① 获得有用的，适于信道传输的信号形式。
②选择适当的调制方式以提高抗干扰能力。
③有效地利用频段。
④合理利用天线尺寸去有效地辐射电磁波。
直观地看，调制、解调就是一种频谱搬移，其使命是传递消息。
调制过程就是按原始电信号或基带信号的变化规律去改变高频信号某些参数的过
输入信噪比：
输出信噪比：
Si = A2 Ni 2n0 BFM
制度增益：
S0
=
3A2K
2 f
m2 (t)
N0
8π
2n0
f
3 m
( ) G
=
3K
2 f
m2
4π 2
t BFM
f
3 m
考虑单一频率调制：
4
节6
( ) S0
=
3
A2m
2 f
N0 2n0BFM
mf +1
( ) G
=
3m
2 f
mf
+1
频分复用（FDM）原理
m(t )cos ω 0t
⇔
Sm
(ω
)
=
1 2
[M
(ω
+
ω0
)+
M
(ω
−
ω0
)]
已调信号的谱是以ω= 0 为轴的基带谱 M (ω) 搬移到以ω0 为中心的某个频域上构
成，谱结构不变，为线性搬移，称 ω 0t
=
m(t )cos 2
ω0t
=
1 2
m(t
)[1+
cos
2ω 0t ]
复用是一种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。目前使用的复用方法有频分复用（FDM），时分复用（TDM），码分复用（CDM），
FDM 特点：
1）每路信号的调制载波不同；
2）每路已调信号的频谱不重迭，且为防止邻路信号间串扰，还应留有一定的防
护频带 Bg，收端用滤波器分路。 优点： 信道复用率高，路数多，分路方便。
⇔
SDSB (ω )
=
1 2
[M
(ω
−ω0
)+
M
(ω
+ω0
)]
解调方式：相干解调
已调信号带宽与调幅时一致: BDSB = 2 BS 3、单边带信号（SSB）
调制：
相干解调
SSSB（t）只含有一个边带，其带宽与调制信号带宽一致，有利于 扩展容量，提高系
统有效性。
BSSB=BS
4、残留边带信号（VSB）
δ
(ω
+
ω
0
)]
+
1 2
[M
'
(ω
−
ω
0
)
+
M
'
(ω
+
ω
0
)]
解调方式：非相干解调（包络检波）、相干解调
调幅指数：
m' (t )
mA =
max
m0
SAM(t) 的频谱宽度为调制信号 m(t)带宽 BS 的两倍，有效性：BAM = 2 BS
2、抑制载波双边带信号（DSB）
调制：
sDSB (t )
=
m(t )cos ω 0t
SSB 有效性好，应尽量选用 SSB 方式。
三、AM 系统
大信噪比时： G = 2m2 (t ) A2 + m2 (t )
G﹤1 ，抗噪性能比 DSB 与 SSB 差
包络检波的门限效应
节 4 非线性调制原理
3
∫ sFM
(t) =
⎡ A cos⎢ω 0t
+θ0
+
Kf
t
m(τ
)dτ
⎤ ⎥
⎣
0
⎦
[ ] sPM (t) = Acos ω0t +θ0 + K pm(t)
一、FM 原理方框
调制：m(t)直接改变决定载波频率的电抗元件的参数，使输出频率 ωi ( t ) 随 m( t ) 线性变化。
解调原理：采用鉴频器，等效为微分及包络检波的处理过程。（门限效应的存在）
二、FM 信号特点
1).单一频率的 m(t)，调频后含有无穷多个频率分量。
2).FM 信号的平均功率 P = 1/2 ，亦为载波功率。
相干解调：
⇔
1 2
M
(ω
)+
1 4
[M
(ω
+
2ω0
)+
M
(ω
−
2ω0
)]
1
经低通滤波器后，
m0
(t )
=
1 2
m(t )
⇔
M0
(ω
)
=
1 2
M
(ω
)
二、各种线性调制信号的特点
1、调幅信号（AM）
调制：
sAM (t) = [m0 + m'(t)]cosω0t ⇔
S
AM
(ω
)
=
πm0
[δ
(ω
−
ω0
)
+
程。
2、模拟调制系统：
载波 c ( t ) = A cos（ω0t +θ0）
若调制信号 m ( t ) 去改变其幅度 A，称为幅度调制，亦为线性调制。
若调制信号 m ( t ) 去改变其相角ω0 t +θ0 , 称为角度调制，亦为非线性调制。
节 2 线性调制基本原理
一、基本原理方框
调制：
sm
(t
)
=
制度增益 G = 1
SSB 解调，信噪比没有得到改善，原因在于相干检测使信号、噪声的正交分量均被
滤掉了。
DSB 与 SSB 性能比较：
输入信号功率相同：SDSBi = SSSBi = Si 时 DSB 与 SSB 的输出信噪比相等，亦即解调 性能一致。
原因：
a.信道噪声（n0）相同，但进入解调器的噪声不一样。 b.SSB 带宽窄，对噪声的滤除能力强，NiSSB = n0 Bs , 只为 DSB 时的一半。 c. DSB 由于 G = 2 ，在解调时抑制了一半噪声。