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1、3.1 概述l模拟调制：用来自信源的基带模拟信号去调制某载波 。l载波：确知的周期性波形 余弦波：式中，A为振幅；0为载波角频率；0为初始相位。l定义：调制信号m(t) 自信源来的信号已调信号s(t) 调制后的载波称为已调信号调制器 进行调制的部件 模拟调制系统图3.1.1 调制器调制器已调信号 s(t)调制信号 m(t)1l调制的目的：频谱搬移 适应信道传输、合并多路信号提高抗干扰性l模拟调制的分类：线性调制：调幅、单边带、双边带、残留边带非线性调制（角度调制）：频率调制、相位调制23.2 线性调制3.2.0 基本概念设载波为：c(t) = Acos0 t = Acos2 f0t调制信号为能
2、量信号m(t)，其频谱为M(f ) 载 波：c(t)相乘结果： s(t) 滤波输出： s(t) 用“”表示傅里叶变换：式中，s(t)调制 信号 m(t) Acos0tH(f)已调 信号 s(t)M(f)f0S(f)f0f-f00(a) 输入信号频谱密度(b) 输出信号频谱密度33.2.1 振幅调制（AM）l基本原理 设: m(t) = 1+m(t)， |m(t)| 1， m(t)|max = m 调幅度， 则有调幅信号： s(t) = 1+m(t)Acos0t，式中， 1+m(t) 0，即s(t) 的包络是非负的。+1 = =m(t)101+m(t)101+m(t)4l频谱密度 含离散载频分量
3、当m(t)为余弦波，且m100时， 两边带功率之和 载波功率之半。-fmm(t)s(t)M(f)C(f)c(t)A-Atfmf0-f02fmS (f)2fm-f0f0ffftt101+m(t)5lAM信号的接收：包络检波原理：性能：设输入电压为式中，为检波器输入噪声电压 y(t)的包络：在大信噪比下：整流器低通滤波器图3.2.4 包络检波器解调调幅信号6检波后（已滤除直流分量）：输出信号噪声功率比：在检波前的信号噪声功率比等于检波前后信噪功率比之比为 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。 73.2.2 双边带（DSB）调制l原理：调制信号m(t)没有直流分量
4、时，得到DSB信号 。l频谱：两个边带包含相同的信息 。图3.2.5 双边带调制信号的频谱(a) 调制信号频谱密度M(f)f 0(b) 已调信号频谱密度f00-f0fS(f)上边带 上边带下边带8l解调：需要本地载波设接收的DSB信号为 接收端的本地载波为两者相乘后，得到低通滤波后，得到仅当本地载波没有频率和相位误差时，输出信号才等 于m(t) / 2。和调制信号仅差一个常数因子l优缺点：DSB信号可以节省发送功率，但接收电路较为复杂 图3.2.6 双边带信号解调器原理方框图基带 信号 m(t)接收 信号 s(t)cos0tr(t) H(f)93.2.3 单边带(SSB)调制l原理：两个边带包
5、含相同的信息只需传输一个边带： 上边带或下边带要求m(t)中无太低频率l解调：需要本地载波由于若 z(t) = x(t) y(t) ，则有 Z() = X() Y() 单边带信号解调时， 用载波cos0t 和接收信号相乘，相当于在频域中载波频 谱和信号频谱相卷积。 -f0HL(f)特性上边带(b) 上边带滤波器特性和信号频谱上边带f00f图3.2.7 单边带信号的频谱上边带S(f)上边带下边带HH(f)特性HH(f)特性(a) 滤波前信号频谱(c) 下边带滤波器特性和信号频谱S(f)S(f)-f00f-f0f0f下边带f010下图以上边带为例，示出用低通滤波器滤出解调后的信号。lSSB优点：比
6、DSB信号进一步节省发送功率和占用带宽。图3.2.8 单边带信号的解调S(f)(b) 上边带信号频谱上边带上边带f00-f0f2f0-2f0(a) 载波频谱f00-f0fC(f)(c) 载波和上边带信号频谱的卷积结果f00-f0f2f0-2f0M(f)HL(f)113.2.4 残留边带(VSB)调制lVSB调制的优点：解调时不需要本地载波，容许调制信号含有很低频率和直流分量。l原理：VSB仍为线性调制。调制信号和载波相乘后的频谱为设调制器的滤波器的传输函数为H( f )，则滤波输出的已调信号频谱为s(t)调制 信号 m(t) Acos0tH(f)已调 信号 s(t)12现在，求出为了得到VSB
7、信号， H( f )应满足的条件：若仍用右图解调器， 则接收信号和本地载波相乘 后得到的r (t)的频谱为：将已调信号的频谱代入上式，得到r (t)的频谱为：上式中M(f + 2f0)和M(f 2f0)两项可以由低通滤波器滤除，所以得到滤波输出的解调信号的频谱密度为：基带 信号 m(t)接收 信号 s(t)cos0tr(t) H(f)13为了无失真地传输，要求上式中由于所以，上式可以写为上式即产生VSB信号的条件。14上式要求：滤波器的截止特性对于 f0具有互补的对称性：H(f + f0)- (f0+fm)0000ffff0-f0f0+fm-2f02f0-2f02f0fm-fmfmfH(f)H
8、(f - f0)H(f + f0) + H(f f0)153.3 非线性调制3.3.1 基本原理l频率的概念：严格地说，只有无限长的恒定振幅和恒定相位 的正弦波形才具有单一频率。载波被调制后，不再仅有单一 频率。l“瞬时频率”的概念：设一个载波可以表示为式中，0为载波的初始相位；(t) = 0t + 0 为载波的瞬时相位 ;0 = d(t)/dt 为载波的角频率。现定义瞬时频率：上式可以改写为：16l角度调制的定义： 由下式可见，(t)是载波的相位。若使它随调制信号m(t)以某种方式变化， 则称其为角度调制。相位调制的定义：若使相位(t)随m(t)线性变化，即令则称为相位调制。这时，已调信号的
9、表示式为此已调载波的瞬时频率为： 上式表示，在相位调制中瞬时频率随调制信号的导函数线 性地变化。 17频率调制的定义：若使瞬时频率直接随调制信号线性地变 化，则称为频率调制。这时，瞬时角频率为 及瞬时相位为这时，已调信号的表示式为：上式表明，载波相位随调制信号的积分线性地变化 。相位调制和频率调制的比较：n在相位调制中载波相位(t)随调制信号m(t)线性地变化，而在频率调制中载波相位(t)随调制信号m(t)的积分线性地变化。 n若将m(t)先积分，再对载波进行相位调制，即得到频率调制信号。 类似地，若将m(t)先微分，再对载波进行频率调制，就得到相位调 制信号。n仅从已调信号波形上看无法区分二
10、者。 18角度调制的波形n若m(t)作直线变化，则已调信号就是频率调制信号。n若m(t)是随 t 2变化，则已调信号就是相位调制信号 角度调制波形i(b)(a)193.3.2 已调信号的频谱和带宽 设：调制信号m(t)是一个余弦波，用其对载波作频率调制，则载波的瞬时角频率为 上式中，kf = 为最大频移已调信号表示式： 式中， mf / fm为最大频率偏移和基带信号频率之比， 称为调制指数mf ，即有： 20是一个含有正弦函数的余弦函数，它的展开式为：式中，Jn(mf)为第一类n阶贝塞尔函数，它具有如下性质：故上式可以改写为： 已调信号最终表示式x21频谱特点：n边频成对n大部分功率集中 在有限带宽内n当调制指数mf 1 时， 带宽B：式中， f 调制频移， fm 调制信号频率。mkHz kHzkHzkHz作kHzkHzkHzkHz223.3.3 角度调制信号的接收3.4 小结23
