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第四章 模拟调制系统

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第四章习题要点

第四章习题要点

3、
单边带调制（SSB）
M( )
定义：只传输一个边带的通信方式称为单边带通信（SSB）
H( )

－ H O
H
S M( )
1
上边带
下边带 O
下边带 上边带
－ c

0 (a ) H( ) 1
c

－ c
c
上边带频谱
－ c
O 下边带频谱
c

－ c
c
0 (b )
c

－ c
A0
c

图、 AM信号的波形和频谱
当满足条件 m(t) A AM信号的包络与调制信号成正比，所以 可以用包络检波的方法恢复出原始的调制信号。 当 m(t) A 会出现过调制现象而产生包络失真，将不能用包络 检波解调
max 0 max 0
包络检波解调法又称为非同步解调法，它的优点是设备 简单，不需要获得同步载波，缺点抗噪声能力上不如相 干解调
1 S AM A0 [ ( w wc ) ( w wc )] [ M ( w wc ) M ( w wc )] 2
m(t) O t
A0 ＋m(t)
O cos c(t) O
t 1 t － H 0
M( )
H
S A M( )

sA M(t) A0 O 1 2 t － c 0
O
图、SSB信号的频谱
图、形成SSB信号的滤波特性
产生SSB信号最直观的方法是让双边带信号通过一个边 带滤波器，保留所需要的一个边带，滤除不要的边带
可得下边带SSB信号的时域表达式：
1 1 ˆ (t ) sin wc t s m (t ) m(t ) cos wc t m 2 2

第四章模拟调制(1)调制原理

第四章模拟调制(1)调制原理

单边带SSB 单边带
滤除上边带
H (ω ) = H LSB
{ (ω ) = {
1 ω <ω c 0 ω ≥ω c
时域表达式（式中，“－”表示上边带，“＋”表示下边 带） 1 1∧ S SSB (t ) = m (t ) cos ω c t m m (t ) sin ω c t 2 2
《通信原理》 通信原理》
S m (ω + ω c ) = 其中 S m (ω − ω c ) =
1 1 ∴ S m (ω ) ∗ S (ω ) = [ S m (ω + ω c ) + S m (ω − ω c )] 2π 2
1 [ M (ω + 2ω c ) + M (ω )]H (ω + ω c ) 2 1 [ M (ω − 2ω c ) + M (ω )]H (ω − ω c ) 2
九江学院电子工程学院
幅度调制原理和性能
1．定义： 正弦载波的幅度 ．定义： 幅度随调制信号作线性变化 作线性变化的过程。 幅度 作线性变化 S m(t ) m S (t ) 2．分析 ⊗ (t )→ h(t) m (t )→ ． →
S(t) 幅度调制原理和性能
m载波：S (t ) = (t )
sLSB (t ) =
1 1 1 Am cos(ωC − ωm )t = Am cos ωmt cos ωc t + Am sin ωmt sin ωc t 2 2 2
《通信原理》 通信原理》
九江学院电子工程学院
将上两式合并：
1 1 s SSB (t ) = Am cosω m t cosω c t m Am sin ω m t sin ω c t 2 2

通信原理第四章

通信原理第四章

• 2、调幅（AM）信号 如果输入的基带信号带有直流分量，h(t) 是理想理想低通滤波器，得到的输出信 号是有载波分量的双边带信号，表示为：
m(t) m0 m(t)
如果满足m0＞∣m,(t) ∣max 调幅（AM）信号
其时域与频域的表示为：
Sm (t) m(t) cosc
m0 m(t)cosc


c f

3 108 20 103
1.5 104 (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（Hz）。
• 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（频率越高波 长越短）
Sm
()

1 2
M
(

c
)

M
(
c
)H
()
• 确定H（ω）
•从接收端入手
•VSB信号的解调和SSB信号一样不能用包络 检波，而要采用相干解调法
•通过解调的公式推导说明残留边带滤波器 的传输函数在载频附近必须具有互补对称 特性
• Sm(t)
LPF
m(t)
•
S (t ) =cosωct
－c 0
c

(f) 已 调 信 号 频 谱
调幅AM示意图
• 3、单边带（SSB）信号
从上述的双边带调制（AM和DSB）中可知，上 下两个边带是完全对称的，即两个边带所包含 的信息完全一样。那么在传输时，实际上只传 输一个边带就可以了，而双边带传输显然浪费 了一个边带所占用的频段，降低了频带利用率。 对于通信而言，频率或频带是非常宝贵的资源。 因此，为了克服双边带调制这个缺点，人们又 提出了单边带调制的概念。

通信原理第4章模拟调制系统——线形调制PPT课件

通信原理第4章模拟调制系统——线形调制PPT课件

c(t)
0
t
(a) 载 波
A ＋ f (t)
A
0 t
(b ) 调 制 信 号
s A M (t)＝ (A ＋ f (t))c(t)
0 t
C ( )
－c
0
c
(d ) 载 波 频 谱
F( )
－H 0 H
(e) 调 制 信 号 频 谱
S
AM
( ) 2H
－c
0
c
(c) 已 调 信 号
(f) 已 调 信 号 频 谱
第3章 模拟调制系统 ——幅度调制（线性调制）
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。
×
h(t)
sm(t)
cosct
幅度调制器的一般模型
➢ 调制信号m(t)－自信源来的基带信号 ➢ 已调信号sm(t)－调制后的载波称为已调信号 ➢ 调制器－进行调制的部件
9
在该模型中，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、双边带、单边带及残留边带信号 等。
10
4.1.1 幅度调制
调幅信号的平均功率由信号的均方值求出。
P AM sA 2 M (t)[A 0f(t)2 ]co 2 sct A 0 2co 2sctf2(t)co 2sct2A 0f(t)co 2sct
通常假设调制信号没有直流分量，即 f (t) 0
co 2cs t1 2(1 co 2 c s t)； co 2 c s t0

通信原理(陈启兴版)第4章课后习题答案

通信原理(陈启兴版)第4章课后习题答案

第四章模拟调制4.1学习指导4.1.1要点模拟调制的要点主要包括幅度调制、频率调制和相位调制的工作原理。

1.幅度调制幅度调制是用调制信号去控制载波信号的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。

在时域上，已调信号的振幅随基带信号的规律成正比变化；在频谱结构上，它的频谱是基带信号频谱在频域内的简单平移。

由于这种平移是线性的，因此，振幅调制通常又被称为线性调制。

但是，这里的“线性”并不是已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。

事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。

幅度调制包括标准调幅（简称调幅）、双边带调幅、单边带调幅和残留边带调幅。

如果调制信号m(t)的直流分量为0，则将其与一个直流量A0相叠加后，再与载波信号相乘，就得到了调幅信号，其时域表达式为stAmttAtmttAM()0()cosc0cosc()cosc(4-1)如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则调幅信号的频谱为1S()πA()()M()M()(4-2)AM0cccc2调幅信号的频谱包括载波份量和上下两个边带。

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。

由波形可以看出，当满足条件|m(t)|A0(4-3)时，其包络与调制信号波形相同，因此可以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，可以采用其他的解调方法，如同步检波。

调幅信号的一个重要参数是调幅度m，其定义为m A m(t)Am(t)0max0minAm(t)Am(t)0max0min(4-4)AM信号带宽B AM是基带信号最高频率分量f H的两倍。

AM信号可以采用相干解调方法实现解调。

当调幅度不大于1时，也可以采用非相干解调方法，即包络检波，实现解调。

双边带信号的时域表达式为stmttDSB()()cosc(4-5)其中，调制信号m(t)中没有直流分量。

如果调制信号m(t)的频谱为M(ω)，双边带信号的频谱为1S()M()M()(4-6)DSBcc2与AM信号相比，双边带信号中不含载波分量，全部功率都用于传输用用信号，调制效率达到100%。

现代通信原理模拟调制系统

现代通信原理模拟调制系统
现代通信原理 Principle of Modern Communications
现代通信原理
第四章 模拟调制系统
-1-
本章知识点
4.1 引言 调制的概念 调制的分类 调制的作用 4.2 幅度调制(线性调制） 幅度调制基本原理 线性调制系统性能分析 4.3 角度调制（非线性调制） 基本概念 调频信号表达式 调相信号表达式 单音调制 调频信号的产生与解调方法 4.5 频分复用FDM 4.6 复合调制与多级调制
用滤波发产生SSB信号
m(t) hSSB（t） sSSB(t)
cos(ct)
HSSB（）
滤波法
sssb t mt cosct hssb t
1 S SSB ( ) [ M ( c ) M ( c )]H SSB ( ) 2
-25-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
-2-
现代通信原理 Principle of Modern Communications
现代通信原理 Principle of Modern Communications
4.1 引言
调制的基本概念 m(t) 调制信号
调制器 sm(t) 已调信号
c(t) 载波信号 调制：按 调制（基带）信号的变化规律去改变高频 载波某一（些）参数，把基带信号搬移到给定信道 通带（处在较高频段）内的过程。

T 2
T 2
m(t )dt
PAM
载波功率Pc
2 m0 m'2 t 2 2
边带功率PS
-19-
现代通信原理 Principle of Modern Communications

信号与系统-模拟角度调制系统

瞬时角频率：(t) c KFM f (t)
瞬时相位： (t) (t)dt ct KFM f (t)dt
sFM t A0 cosct 0 kFM f t dt
kFM ——调频灵敏度，单位为弧度/秒/伏。
调频波的瞬时频率偏移与f(t)成线性关系。
PM 信号和FM 信号波形如图所示：
满足窄带条件时
sNBFM t A cosct
A FM 1
2
cosc
m1t
A FM 1
2
c
m1t
AFM 2
2
cosc
m2 t
AFM 2
2
cosc
m2 t
有效频带宽度：若m2 m1 BNBFM 2m1
不满足窄带条件时：
sFM t A e j t
取其实部
A
J J e n FM1
f t Am1 cosm1t Am2 cosm2t
t c kFM Am1 cosm1t kFM Am2 cosm2t
t ct FM1 sin m1t FM 2 sin m2t
FM 1
kFM Am1
m1
FM 2
kFM Am 2 m 2
sFM t A cos ct FM1 sin m1t FM 2 sinm2t
有效带宽：（以单音调制为例）
调相波的有效带宽： BPM 2 PM 1 fm
窄带调相波的有效带宽： BPM 2 fm
调相波的的有效带宽与调制频率有关；而调频 波在调制频率变化时，有效带宽基本保持不变；
对于多音调制，调相波的有效带宽取决于最高调 制频率分量，而调频制不存在这个问题；在实际 应用中，调频制比调相制要广泛的多。
调频波的有效带宽：
理论上调频信号的带宽为无限宽。然而实际上各次边频

第4章模拟调制系统ch4-1分解培训讲学

c 为载波角频率; 0为载波的初始相位; A为载
波的幅度.
2020年6月28日星期日
《通信原理》--信息学院王学伟
3
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
幅度调制是正弦载波的幅度随调制信号作 线性变化的过程。幅度已调信号可表示成：
sm t Am t cos ct 0 4.2-2
当0 0 时:
sm t Am t
e e jct
jct
2
mt 为基带调制信号.
cos c t
2020年6月28日星期日
《通信原理》--信息学院王学伟
4
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
设调制信号mt的频谱为 M 。由傅式变换的
频移特性，已调信号sm t 的频谱 Sm
调幅AM信号
如果输入基带信号 m t 带有直流分量 m0和交
流分量 mt , h t 也是理想带通滤波器的冲
激响应,得到的输出信号便是有载波分量的双
边带信号.
若 m0＞
mt ，则该信号为标准调幅信号28日星期日
《通信原理》--信息学院王学伟
13
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）
sm t m t cosct m0 mt cosct
m0 cosct mt cosct
4.2-6
载波信号 DSB－SC信号
频域表示: M mt
Sm m0 c c
1 2
M
c
M
c
4.2-7
2020年6月28日星期日
《通信原理》--信息学院王学伟
14
第四章 模拟调制系统（analog modulative system）

第4章-模拟调制

c(t) Acosct 0
A ：载波幅度；c ：载波角频率； 0 ：载波初始相位（以后假定0 ＝ 0）。
常见的模拟调制方式：
幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带 角度调制：频率调制、相位调制
本章研究的内容：
线性调制和非线性调制的原理 线性调制的抗噪声性能分析 频分复用
第2-5页
4.2 幅度调制的原理 4.2.1 常规双边带调幅（AM）
0
sDSB t
t
c
0
c
SDSB
0
t
载波反向点
(a) DSB信号的时域波形
c
0
c
(b) DSB信号的频谱
第2-16页
图4.3 DSB信号的时域波形和频谱
4.2 幅度调制的原理
DSB信号的调制与解调
DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不 能用包络检波来恢复调制信号，需要采用相干解调。
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法，如同步检波。
调幅指数：
m(t )
AM
max
A0
A时M ， 1正常调幅，其中，当
，为 AM满调1幅或100%
调幅。
A时M ， 1过调幅。
第2-8页
4.2 幅度调制的原理
频谱
若 m(t)为确知信号，则AM信号的频谱表达式为：
此时，调制效率达到最大值。 因此说，AM信号的功率利用率比较低。
AM的优点在于系统结构简单，价格低廉。 所以至今调幅仍广泛用于无线电广播。
第2-14页
4.2 幅度调制的原理 4.2.2 抑制载波的双边带调制（DSB）
时域表达式：不外加直流分量
sDSB (t) m(t)cosct

通信技术与系统(哈工大)通2009信原理课件第四章


1 Sm ( ) M ( ) ( c ) ( c ) H ( ) 2 1 M ( c ) M ( c ) H ( ) 2 m(t ) M ( )
cos ct ( c ) ( c )
已调信号频谱是基带信号频谱结 构在频域内的简单搬移。 由于搬移是线性的，因此幅度调 制通常又称为线性调制。
适当选择带通滤波器的冲激响应， 就可以得到各种线性调制信号。
1、调幅（AM） 这里h(t)=δ（t），为全通网络。 调制信号为m(t)， 叠加直流分量A0 。
（1）调幅（AM）模型：
m(t )
定义： 使载波信号的某个参量（或几个） 随调制信号（基带信号）改变的过 程称为调制。 而载波通常是一种用来搭载基带信 号（信息）的高频信号，它本身不 含有任。 根据调制信号的形式可分为模拟调制和 数字调制。
根据载波的选择可分为正弦波作为载波 的连续波调制和以脉冲串作为载波的脉 冲调制。 本章讨论用取值连续的调制信号去控制 正弦载波参数的模拟调制：幅度调制 和角度调制。



学习内容：

调幅（AM）、双边带（DSB）、单边 带（SSB）、残留边带（VSB）、频 率调制
并分析上述各种已调信号的时域、频域特 性，调制和解调原理及系统抗噪声性能。

4.1 幅度调制（线性调制）的原理
1、幅度调制的原理 幅度调制：用调制信号去控制高频载波的振 幅，使其按调制信号的规律而变化的过程。 2、幅度调制一般模型
+
×
sm (t )
A0
cos ct
（2）其时域与频域的表示为：
sm (t ) A0 m(t ) cos ct A0 cos c t m(t ) cos ct
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通信原理―――第四章 模拟调制系统 46第四章 模拟调制系统 本章重点： 1． 线性调制/解调基本原理和特点；

2． 线性调制系统的抗噪声性能； 3． 非线性调制/解调原理和特点；

4． 非线性调制系统的抗噪声性能；

5． 频分复用（FDM）原理； 通信原理―――第四章 模拟调制系统

47§4-1 引言 󰂗 在一个通信系统中，消息源转换的原始电信号，一般为低频信号，它不宜在绝大多数信道中直接传输，因而需要进行调制及对应的解调； 󰂗 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；

󰂗 一般天线（振子）尺寸 1010Cf

λ≥= [8310/Cms=× ]；

常用2λ、4λ 振子天线； 例：国内一付长波天线，100,3000,fkHzmλ==按4λ考虑，振子尺寸750hm=； 󰂗 直观地看，调制、解调就是一种频谱搬移，其使命是传递消息。 确切地说，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程。原始电信号称为调制信号；被调制的高频信号起运载原始电信号的作用，称为载波；调制后所得的参数随原始电信号线性变化的高频信号称为已调信号。 󰂗 按调制信号形式不同，调制可分为：模拟调制与数字调制； 󰂗 按载波形式不同，调制可分为： ①正弦波调制：正弦型高频信号作载波; 载波参数：幅度A（Amplitude:振幅）---AM（Amplitude Modulation） 幅度调制; 频率(frequency)ω----FM(Frequency Modulation)频率调制； 相位（phase）φ-----PM（Phase Modulation）相位调制; ②脉冲调制：周期性脉冲序列作载波。 载波参数：脉幅A-------PAM（Pulse Amplitude Modulation）脉幅调制； 脉宽(width)τ---PWM(Pulse Width Modulation)脉宽调制；（比如将工业电流50Hz变频为更高频的电流就用到脉宽调制的原理）；

脉位(position)p---PPM（Pulse Position Modulation）脉位调制; 󰂗 基本的通信系统可分为： 模拟（正弦波）调制系统：调制信号为连续型的正弦载波调制； 数字调制（频带）系统：调制信号为离散型的正弦载波调制； 脉冲（无编码）调制系统：连续型调制信号去改变脉冲载波的参数； 脉冲编码调制（或数字基带）系统：连续型调制信号的数字化形式（/AD 变换）去形成一系列脉冲组。 󰂗 模拟调制系统（本章重点）：

载波 00()cos()CtAtωθ=+；

若调制信号 ()mt去改变其幅度A，称为幅度调制，亦为线性调制；所谓线性调制就是

指调制后的信号的频谱为调制信号（即基带信号）频谱的平移及线性变换； 若调制信号()mt去改变其相角00tωθ+, 称为角度调制，亦为非线性调制；所谓非线通信原理―――第四章 模拟调制系统 48性调制就是指已调信号的频谱与调制信号的频谱不存在上述的平移及线性变换的对应关系，已调信号频谱中将出现与调制信号无对应线性关系的分量。

§4-2线性调制/解调基本原理和特点 一． 基本原理 线性调制基本原理方框图：

()()htHω⇔()ft

cosctω()St

该模型是线性调制的一般模型。 由()mt、()ht的不同构成，可获得各种线性已调信号；

调制信号 ()()mtMω⇔ 高频载波()()()()000coscttCωωπδωωδωω=⇔=++−⎡⎤

⎣⎦

已调信号 ()()()()()0001cos()()2mmstmtthtSHMMωωωωωωω=∗⇔=++−⎡⎤

⎣⎦

已调信号的谱是以0ω=为轴的基带谱()Mω搬移到以0ω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。 线性解调有两种方式：相干解调和包络检波； 相干解调的一般模型：

LPF

cosctω()St()pSt()dSt

相干解调适用于所有线性调制。应指出：相干解调的关键是必须在已调信号接收端产生与信号载波同频同相的本地载波。如果不能得到同频同相的载波，则相干解调后将会使原始调制信号减弱，甚至带来严重失真，这在传输数字信号时尤为严重。 插入载波包络检波的一般模型：

包络检波

cosddcCAtω=()St()aSt()dSt 通信原理―――第四章 模拟调制系统 49常规双边带信号AM不需插入载波，可直接经过简单的包络检波就可以解调出原始信号（存在门限效应）；对于抑制载波双边带调制DSB-SC，单边带调制SSB和残留边带调制VSB不能采用简单的包络检波方法解调，但若插入很强的载波则仍可用包络检波的方法解调近似地恢复原始调制信号。载波分量可以在接受端插入，也可以在发送端插入。在广播电视中为使接收设备简化，采用了在发送时插入载波的方法。 二． 各种线性调制信号的特点 1． 常规双边带调幅信号（AM） 调制信号含直流：

()()()()()00'2'mtmmtMmMωπδωω=+⇔=+

()Mω频率范围 0mω−−；

滤波器()ht为理想带通滤波器：

()0010m

mHωωωωωωω⎧−≤⎪=

⎨

−>⎪⎩

得到AM信号： ()()

()()()()()0000000[']cos1''2AM

AM

stmmttSmMMωωπδωωδωωωωωω=+⇔

=−+++−++⎡⎤⎡⎤

⎣⎦⎣⎦

0mω

mω

−

ω

02mπ()Mω

0mπ0mπω0ω

0ω

−

0

()mt

0m

t0

0t()AMSt

分析： ①定义调幅指数： 通信原理―――第四章 模拟调制系统 50()max

0

'Amtmm=

1Am<，无过调幅，已调信号()AMSt包络就为调制信号'()mt,解调除可用相干解调外，还

可采用包络检波。包络检波的优点是设备简单，不需获得同步载波（比较困难）, 但抗噪声性能稍差。

1Am<有过调幅失真。解调方法只能采用相干解调。

AM包络检波的一般模型： ()AMSt()dSt

AM包络检波的时域图：

()mt'()mt

t0

0t()AMSt AM相干解调的一般模型图： LPF

cosctω()AMSt()pSt()dSt

()()()[]()()()2

000

00

1coscos1cos22112224msttmttmttMMMωωωωωωωω==+

⇔+++−⎡⎤⎣⎦

经低通滤波后[()mt的最高频率为低通的截止频率]： ()()()()00

11

22mtmtMMωω=⇔=

能恢复调制信号，称此为相干解调。 AM相干解调频谱图： 通信原理―――第四章 模拟调制系统 510mω

mω

−

ω

02mπ()Mω

0mπ0mπω0ω0ω

−

0

012mπ02ω−0mπ0012mπ

02ω

0mπ

0

ω

ωmω−

mω

②()AMSt的频谱宽度为调制信号()mt带宽sB的两倍， 有效性：2AMsBB= ③()AMSω与()Mω结构类似：位于0ω以上的部分称为上边带，位于0ω以下的部分称为下

边带，在0

ω位置有冲激（载波）。()AMSt发送功率包含有用信号功率（具有相同信息的两

个边带）， 还包含载波功率cP。而c

P不含信息，AM的发送效率η较低。

()220

1'22ccmPmtP

PPPPPη

==

==+

边带边带边带总边带

2． 抑制载波双边带（DSB-SC：Double Sideband-Suppressed Carrier）信号

常规双边带调幅信号中载波分量并不携带信息，但却占据了大部分功率，这部分功率是白白

浪费掉的。为提高传送效率，发端抑制掉载波，即调制信号无直流：'()()mtmt=

；

滤波器()ht与 AM 时一致； ()()()()()0001cos2DSBDSBstmttSMMωωωωωω=⇔=−++⎡⎤

⎣⎦

DSB-SC时域图和频谱图：