燕山大学信息科学与工程学院：《通信原理》 第四章 模拟调制系统

第4章模拟调制系统 4.1幅度调制(线性调制)的原理 4,2线性调制系统的抗噪声性能 43非线性调制(角调制)的原理 44调频系统的抗噪声性能 45各种模拟调制系统的性能比较 返回主目录

4.1 幅度调制（线性调制）的原理 4.2 线性调制系统的抗噪声性能 4.3 非线性调制（角调制）的原理 4.4 调频系统的抗噪声性能 4.5 各种模拟调制系统的性能比较 第 4 章 模拟调制系统 返回主目录

第4章模拟调制系统 41幅度调制(线性调制)的原理 幅度调制是用调制信号去控制髙频载波的振幅,使其按 调制信号的规律而变化的过程。幅度调制器的一般模型如图 4-1所示。 设调制信号m(t)的频谱为M(o),冲激响应为h(t)的滤波器 特性为Hω),则该模型输出已调信号的时域和频域一般表示式 为 s(t)=Lm(t)cosoct] *h(t) (4.1-1) S(O)=[M(o+oc)+M(o-oc)]Ho)(41-2) 式中,oc为载波角频率,Ho)<→h(t)

第 4章模拟调制系统 4.1幅度调制（线性调制）的原理 幅度调制是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。 幅度调制器的一般模型如图 4 - 1 所示。 设调制信号m(t)的频谱为M(ω)，冲激响应为h(t)的滤波器 特性为H(ω), 则该模型输出已调信号的时域和频域一般表示式 为 s(t)=［m(t) cosωct］*h(t) (4.1 - 1) S(ω)= ［M(ω+ωc)+M(ω-ωc)］H(ω) (4.1 - 2) 式中，ωc为载波角频率，H(ω) → h(t)。 2 1

由以上表示式可见,对于幅度调制信号,在波形上,它的 幅度随基带信号规律而变化;在频谱结构上,它的频谱完全是 基带信号频谱结构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。 图4-1之所以称为调制器的一般模型,是因为在该模型 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

由以上表示式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的 幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是 基带信号频谱结构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。 图 4 - 1 之所以称为调制器的一般模型， 是因为在该模型 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

() × h(t) cos o t 图4-1幅度调制器的一般模型

图 4 - 1幅度调制器的一般模型 m(t) × h(t) s m (t) cos  c t

411调幅(AM) 在图4-1中,假设h(t)=6(t),即滤波器(H(o)=1)为全通 网络,调制信号m(t)叠加直流A后与载波相乘(见图4-2),就 可形成调幅(AM)信号,其时域和频域表示式分别为 s△M(=[A+m(t)] coso t Aocosoct+m(t)cosoct (4.1-3) SAMO)=兀A0[8(0+)+6(0-0)]+[M(o+o)+M(O-0。) (4.1 式中,A为外加的直流分量:m(t)可以是确知信号,也可 以是随机信号(此时,已调信号的频域表示必须用功率谱描述), 但通常认为其平均值m()=0。其波形和频谱如图4-3所示

4.1.1调幅(AM) 在图 4 - 1 中，假设h(t)=δ(t)，即滤波器（H(ω)=1）为全通 网络，调制信号m(t)叠加直流A0后与载波相乘(见图 4 - 2)， 就 可形成调幅(AM)信号，其时域和频域表示式分别为 sAM(t)=［A0+m(t)］cosωc t =A0cosωc t+m(t)cosωc t (4.1 - 3) SAM(ω)=πA0［δ(ω+ωc )+δ(ω-ωc )］+ ［M(ω+ωc )+M(ω-ωc )］ (4.1 - 4) 式中，A0为外加的直流分量； m(t)可以是确知信号，也可 以是随机信号(此时，已调信号的频域表示必须用功率谱描述)， 但通常认为其平均值m(t) =0。其波形和频谱如图 4 - 3 所示

AM( × cos t 图4-2AM调制器模型

图 4 - 2 AM调制器模型 ＋ m(t) A0 cos  c t s AM(t)

m() A0+m() Cos O(OA O n02 图4-3AM信号的波形和频谱

图 4 - 3 AM信号的波形和频谱 m(t) O t A0＋m(t) O t O O t t cos  c (t) s AM(t) 1 M( )  A0 － H  H  － c  c  A0 S AM( ) 0 2 1  0

AM信号在1Ω电阻上的平均功率应等于sAM()的均方值。 当m(t)为确知信号时,SAM(t的均方值即为其平方的时间平 均,即 AM AM (t) =[A+m(t)] cos wct Ao coS wt+m(t)cos wct+2Ao m(t)cos wt 通常假设调制信号没有直流分量,即m(t)=0。因此 AM ×勿 ptps

AM信号在1Ω电阻上的平均功率应等于sAM(t)的均方值。 当m(t)为确知信号时，sAM(t)的均方值即为其平方的时间平 均， 即 ( ) 2 p S t AM = AMA m t w t c 2 2 0 = [ + ( )] cos A w t m t w t A m t w t c c c 2 0 2 2 2 2 0 = cos + ( )cos + 2 ( )cos 通常假设调制信号没有直流分量， =0。 因此 PAM = m(t) pc ps A m t + = + 2 ( ) 2 2 2 0

式中,PC=42为载波功率,P=m2(t)2为边带功率 由此可见,AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两 部分。只有边带功率才与调制信号有关。也就是说,载波分 量不携带信息。即使在“满调幅”(m(t)max=A时,也称 100%调制)条件下,载波分量仍占据大部分功率,而含有用 信息的两个边带占有的功率较小。因此,从功率上讲,AM信 号的功率利用率比较低

式中， PC = /2为载波功率，PS = /2为边带功率。 由此可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两 部分。只有边带功率才与调制信号有关。也就是说，载波分 量不携带信息。即使在“满调幅”（|m(t)|max=A0时，也称 100％调制）条件下，载波分量仍占据大部分功率，而含有用 信息的两个边带占有的功率较小。因此，从功率上讲，AM信 号的功率利用率比较低。 2 A0 ( ) 2 m t

4.1.2抑制载波双边带调制(DSB-SC) 双边带信号(DSB)。其时域和频域表示式分别为 SpsB(t=m(tcosoct (4.1-6) SDSB(O=I LM(+O+M(O-OcJ 2 其波形和频谱如图4-4所示

4.1.2抑制载波双边带调制（DSB-SC） 双边带信号（DSB）。 其时域和频域表示式分别为 sDSB(t)=m(t)cosωct (4.1 - 6) SDSB(ω)= ［M(ω+ωc )+M(ω-ωc )］ 2 1 其波形和频谱如图 4 - 4 所示