第5章 模拟调制系统
第5章 模拟调制系统
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基本概念
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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。 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。 调制方式 ? 模拟调制 ? 数字调制 常见的模拟调制
? 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
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5.1幅度调制（线性调制）的原理
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一般原理
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表示式：
c(t)?Acos??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 ）。 则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成 mc 式中， m(t)— 基带调制信号。 ? 频谱
s(t)?Am(t)cos?t 1
第5章 模拟调制系统
设调制信号m(t)的频谱为M(?)，则已调信号的频谱为 A Sm(?)?M(???c)?M???c)2
? 由以上表示式可见，在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。但应注意，这里的“线性”并不意味着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。
???
5.1.1调幅（AM）
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时域表示式
式中 m(t) － 调制信号，均值为0 ； A0 － 常数，表示叠加的直流分量。
? 频谱：若m(t) 为确知信号，则AM 信号的频谱为
sAM(t)?[A0?m(t)]cos?ct?A0cos?ct?m(t)cos?ct1S(?)??A0[?(???c)??(???c)]?[M(???c)?M(???c)] AM2
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
sm?t?m?t?
? A0
?cos?ctm?t?t
?
波形图
由波形可以看出，当满足条件：
A |m(t)| ? A0 0?m?t? 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。 载波? 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。 s?t?AM? ?
M??t?St?
频谱图
??t0
由频谱可以看出，AM信号的频谱由 载频分量 上边带 下边带
三部分组成。
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tM?????Ht载频分量 ?H?载频分量 SAM???t??c下边带
0?c下边带 ?
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。
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AM信号的特性
带宽：它是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信号带宽 fH 的两倍：
BAM?2fH
? 功率： 当m(t) 为确知信号时，
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2PAM?sAM(t)?[A0?m(t)]2cos2?ct
2?[A0cos2?ct?m2(t)cos2?ct?2A0m(t)cos2?ct 若 m(t)?0 则 式中
PAMPc = A02/2 － 载波功率，
A02m2(t)???Pc?PS22
2 P s?m ( t) / 2 － 边带功率。 ? 调制效率
由上述可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只
?AMm2?t?PS??2PAMA0?m2?t?3
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有边带功率才与调制信号有关，载波分量并不携带信息。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：
当m(t) = Am cos ?mt时，
代入上式，得到
2m2(t)?Am/2
当|m(t)|max = A0时（100％调制），调制效率最高，这时 ?max ＝ 1/3
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?AM2Am??22222A?AA0?m?t?0mm2?t?5.1.2 双边带调制（DSB）
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时域表示式：无直流分量A0
sDSB(t)?m(t)cos?ct
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频谱：无载频分量 曲线：
1SDSB(?)?[M(???c)?M(???c)]2
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tM?????Ht?H?SDSB???sDSB?t?t??c0?c?调制效率：100％
? 优点：节省了载波功率
? 缺点：不能用包络检波，需用相干检波，较复杂。
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5.1.3 单边带调制（SSB）
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原理：
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双边带信号两个边带中的任意一个都包含了调制信号频谱M(?) 的所有频谱成分，因此仅传输其中一个边带即可。这样既节省发送功率，还可节省一半传输频带，这种方式称为单边带调制。
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产生SSB 信号的方法有两种：滤波法和相移法。
滤波法及SSB信号的频域表示
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滤波法的原理方框图 － 用边带滤波器，滤除不要的边带:
m?t??sDSB?t???sSSB?t?
H?
载波c?t?
图中，H(?) 为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高通特性：
H(?)?H??1,???cUSB(?)????0,???c 则可滤除下边带。
若具有如下理想低通特性：
H(?)?H(?)????1,???cLSB??0,???c 则可滤除上边带。 ?
SSB信号的频谱
SSSB(?)?SDSB(?)?H????
上边带频谱图:
SDSB?????c 0?c? HUSB????? c 0?c?SUSB??? ??c 0?c??
滤波法的技术难点
? 滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性
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