AM、DSB、SSB信号的调制
班级：信息工程（实验班）班号：05911101 姓名：张俭伟学号：1120111524
一、为什么要调制信号
由讯号源所产生的讯号不一定适合直接在传输介质中传送，为了达到目的，不直接将讯号发射出去，而依原讯号产生一个不同波形的讯号，再将此讯号传送于通讯介质中。将原始讯号转换成更适合传输介质的发射讯号，藉以提高传输效率的程序，即所谓调制（Modulation ）。换句话说调变是将一较低频的调制讯号（Modulating Signal），和一高频的载波（Carrier）做某种方式的结合，再将其传送。调变的技术通常应用在通讯用途上。
为何要调制呢？
（I）调制可使讯号易于传送
无线电传输中，信号波长和天线长度成正比。通常天线大小是波长的十分之一或更大，一般低频讯号的波长对合理的天线长度来说太大了（波长＝光速/频率）。以人声为例，人声频率大多为100Hz~3000Hz，对应的波长则是100km~3000km，这种天线不可能制造。而1MHz的波，波长300m，这样一来天线长度为30m，是合理的天线长度。于是我们将低频讯号来调制高频载波，使讯号频谱转移至载波频率，使其有较小波长。 （II）调制可增加通信效率
若广播电台讯号完全没处理过就传出来，所有的讯号将会挤在一起互相干扰，因为大家的频率范围都差不多，若一次只传送一个电台的讯号，又相当浪费，因为整个可利用的频率范围远远超过一个电台的讯号带宽。我们可用不同频率的载波来调制，使各广播电台讯号不互相干扰，在接收端使用滤波器选择要收听的电台。 （III）调制可避免噪声和干扰
通信理论的一个主要重点是：减低噪声的影响。因为通信距离都有相当长度，所以接收到的讯号和发射端的讯号比起来，经过衰减的接收讯号将小得多；若讯号完全没处理过，接收讯号大小和杂音比起来差不多，而使欲传递的讯息很难了解。
一般最常见的调变方式，有调幅AM（Amplitude Modulation）和调频FM（Frequency Modulation）。
二、调制原理
1、基本理论
由于从消息转换过来的调制信号具有频率较低的频谱分量，这种信号在许多信道中不宜传输。因此，在通信系统的发送端通常需要有调制过程，同时在接受端则需要有解调过程从而还原出调制信号。
所谓调制就是利用原始信号控制高频载波信号的某一参数，使这个参数随调制信号的变化而变化，最常用的模拟调制方式是用正弦波作为载波的调幅(AM)、调频(FM)、调相 (PM)三种。解调是与调制相反的过程，即从接收到的已调波信号中恢复原调制信息的过程。与调幅、调频、调相相对应，有检波、鉴频和鉴相。
振幅调制方式是用传递的低频信号去控制作为传送载体的高频振荡波（称为载波）的幅度，是已调波的幅度随调制信号的大小线性变化，而保持载波的角频率不变。在振幅调制中，根据所输出已调波信号频谱分量的不同，分为普通调幅（AM）、抑制载波的双边带调幅（DSB）、抑制载波的单边带调幅（SSB）等。AM的载波振幅随调制信号大小线性变化。DSB是在普通调幅的基础上抑制掉不携带有用信息的载波，保留携带有用信息的两个边带。SSB是在双边带调幅的基础上，去掉一个边带，只传输一个边带的调制方式。它们的主要区别是产生的方法和频谱的结构不同。 2、数学表达
2-1、AM信号的数学表达式
AM信号是载波信号振幅在Vm0上下按输入调制信号规律变化的一种调幅信号，表达式如下：
vo(t)??Vm0?kau?(t)?coswct（1）
由表达式（1）可知，在数学上，调幅电路的组成模型可由一个相加器和一个相乘器组成，如图1所示。图中，AM为相乘器的乘积常数，A为相加器的加权系数，且
A?k,AMAVcm?ka
u?(t)uc(t) 调幅电路 uo(t) u?(t) AMxyx uc(t) + +A uo(t) y 图1 普通调幅（AM）电路的组成模型 设调制信号为：
u?(t)=Ec?U?Mcos?t
载波电压为：
uc(t)?UcMcoswct
上两式相乘为普通振幅调制信号：
us(t)?K(EC?UcMcos?t）UcMcoswct
=KUcM(EC+U?Mcos?t)coswct =KUcMEc(1?Macos?t)coswct =US(1?Macos?t)coswct（2）
式中,
Ma?U?MEC称为调幅系数(或调制指数) ，其中0＜
Ma≤1。而当Ma＞1时，在
?t??附近，uc(t)变为负值，它的包uc(t)络已不能反映调制信号的变化而造成失真，
通常将这种失真成为过调幅失真，此种现象是要尽量避免的。 2-2、DSB信号的数学表达
抑制掉调幅信号频谱结构中无用的载频分量，仅传输两个边频的调制方式成为抑制载波的双边带调制，简称双边带调制，并表示为：
u0(t)?kau?(t)coswct
显然，它与调幅信号的区别就在于其载波电压振幅不是在这样，当调制信号u?(t)进入负半周时，
Vm0上下按调制信号规律变化。
uo(t)就变为负值。表明载波电压产生1800相移。
0u(t)180?因而当自正值或负值通过零值变化时，双边带调制信号波形均将出现的相移突
变。双边带调制信号的包络已不再反映u?(t)的变化，但它仍保持频谱搬移的特性，因而仍是振幅调制波的一种，并可用相乘器作为双边带调制电路的组成模型，如图中
AMVcm?ka。
AMxyu?(t)Vcmcoswct
xy uo(t)?AMVcmu?(t)coswct 图9双边带调制信号组成模型
2-3、SSB的数学表达
单边带调制（SSB）信号是由DSB信号经边带滤波器滤除一个边带或在调制过程中，直接将一个边带抵消而成的。单频调制时，SSB信号的表达式为： 取上边带：取下边带：
uDSB(t)?ku?uc
uSSB(t)?Ucos(?C??)t
uSSB(t)?Ucos(?C??)t
U?U??UC 三、调制方法
1、AM信号的调制电路
在Multisim仿真电路窗口中创建如图3.1.2所示的由乘法器(K=1)组成的普通调幅(AM)电路，在该电路中，直流电压源
Ec(图中V4)和低频调制信号U?(t) (图中V2)分别加到乘法
Uc(t) (图中
器A1的X输入端口，高频载波信号电压
V1)加到乘法器的Y输入端口。将示波
器的A、B通道分别加到乘法器的X输入端口、模拟加法器的输出端口，其构成如下图所示：
2、DSB信号的调制
在Multisim仿真电路窗口中创建如下图所示的电路，其中由高频载波信号低频调制信号u?(t) (
uc(t) (V13)、
V9)及乘法器(K=0.1)A3组成抑制载波双边带调幅电路；由模拟乘法器
uc(t)(V14)和乘法器(K=0.1)A4组成抑制载波双边带解调电
A1输出电压u(t)、本机载波信号
路,其目的是从抑制载波双边带调幅波中检出调制信号u?(t)。
3、SSB信号的调制
采用移向法产生SSB信号。 3-1、移向法原理
移相法是利用移项网络，对载波和调制信号进行适当的相移，以便在相加过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号，图1为SSB调制信号的原理框图，图中，两个调制器相同，但输入信号不同。调制器B的输入信号是移项90度的载频和调制信号；调制信号的输入没有相移。两个分量相加时为下边带信号，两个分量相减时为上边带信号。 3-2、电路示意图
在Multisim仿真电路窗口中创建如下图16所示的电路，其中由高频载波信号(
uc(t)
V13)、低频调制信号u?(t) (V9)及乘法器(K=0.1)A3组成抑制载波双边带调幅电路
?(t)??sin(?t)f(t)?cos(?ct)；由模拟积分器和乘法器(K=0.2)A2组成相移90.度fc。两
者通过模拟加法器相加后，模拟出单边带调幅（SSB）信号。