通信原理及习题解析（第六版）第5章模拟调制系统本章知识结构及内容小结[本章知识结构]频分复用模拟调制系统段线性调制非线性调制基本原理抗噪声性能基本原理抗噪声性能模拟调制系统的比较抗噪声性能频带利用率门限效应图5－1 第5章知识结构框图[知识要点与考点]1． 调制的分类正弦波模拟调制正弦波数字调制脉冲模拟调制脉冲数字调制（1） 调制信号：原始基带信号① 模拟调制：调制信号取值连续；② 数字调制：调制信号取值离散 （2） 载波：携带调制信号的信号 ① 正弦波调制：正弦型信号作为载波；② 脉冲调制：脉冲串作为载波2． 线性调制（幅度调制）：载波的幅度随调制信号的变换而变换（1）常规双边带调幅（AM）时域表达式频谱传输带宽2输出信噪比调制制度增益 表5－1 AM信号上表中，为基带信号带宽，为输入信号功率，为高斯白噪声的单边功率谱密度，为调制效率输出信噪比与调制制度增益均为采用相干解调或包络检波（大信噪比）时2）双边带调制（DSB）时域表达式频谱传输带宽2输出信噪比调制制度增益2表5－2 DSB信号（3）单边带调制时域表达式频域表达式传输带宽输出信噪比调制制度增益1 表5－3 SSB信号上表中，为调制信号的希尔伯特变换。
取上边带信号时，单边带滤波器的传输函数，取下边带信号时，4）残留边带调制（VSB）频域表达式传输带宽输出信噪比近似为 表5－4 VSB信号上表中，残留边带滤波器的传输函数在处必须具有互补对称（奇对称）特性，即：2．非线性调制（角度调制）：载波的瞬时相位随调制信号的变换而变换（1）相位调制（PM）调相信号为：3） 频率调制（FM）时域表达式频域表达式窄带调频：宽带调频：传输带宽输出信噪比调制制度增益表5－5 FM信号上表中，为调频灵敏度，为调频指数输出信噪比与调制制度增益是在单音余弦信号的条件下得到的3．各种模拟调制系统的比较抗噪声性能频带利用率有无门限效应FM与AM在采用非相干解调时存在，其余均无表5－6 各种模拟调制系统的比较【补充说明】：（1）门限效应存在与否不在于已调信号本身，而在于采用什么样的解调方式例如FM采用鉴频器、AM信号采用包络检波器解调时均存在门限效应AM信号采用相干解调则不存在DSB、SSB与VSB均只能采用相干解调，所以亦不存在门限效应；（2）表5－6中的“>”代表“优于”4．频分复用复用是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术采用频率分割的方法实现多路信号的信道复用，称为频分复用。
6．重点、难点与考点重点：模拟调制的相关概念；难点：各种调制方式的抗噪声性能分析；考点：线性调制与FM的基本原理、 线性调制的抗噪声性能分析、各种模拟调制方式的比较经典题型解析基本题型I：各种已调信号时域与频域表达式的考察例1 已知一个AM信号1） 写出调制信号与载波表达式；（2） 写出的频谱表达式；（3） 试求调制效率问题解答】（1），所以，；，；（2）；（3） 调制效率例2 已知调制信号，载波 ，采用DSB调制方式，试写出DSB信号的表达式并画出已调信号通过包络检波器后的输出波形问题分析】当为正极性时，DSB信号的包络与成正比；当为负极性时，DSB信号的包络与沿时间轴反转后的波形成正比；过零点时，存在载波反相点因此，DSB、SSB与VSB不应采用包络检波器解调问题解答】已调信号波形如图5-2所示：图5-2 解例2图 已调信号波形DSB信号经过包络检波器之后的输出波形如图5-3所示：图5-3解例2图 解调输出波形例3某FM信号，求其平均功率、最大频率偏移、近似带宽问题解答】平均功率为：，最大频偏为：，假定调制信号为，则，式中为调频灵敏度即，可得的频率因此调频指数为：，由卡森公式可得带宽为：。
基本题型II：抗噪声性能分析【问题分析】该类型题目主要考察模拟解调系统中带通滤波器的中心频率与带宽，解调器输入、输出端信噪比以及信噪比增益等详见课后习题5－9、5－10、5－11、5－13、5－14等基本题型III：各种模拟系统的比较例4试从有效性与可靠性两个角度比较AM、DSB、SSB与FM系统问题分析】该类题目一般以简答题形式出现注意在比较可靠性（即抗噪声性能）时，要在相同输入信号功率、噪声功率谱密度与基带信号频率的条件下进行解：具体解答略考研历年真题评析本章是各所学校考研时一个重点考察的内容，考查题型以选择、简答、计算题为主，选择与简答题侧重于考察基础概念，例如门限效应等，计算题侧重于AM、DSB、SSB、FM已调信号表达式与抗噪声性能选择题（南京邮电大学2009）1、模拟调制信号的带宽从低到高依次排列顺序是_______A）AM、VSB、DSB、FM B）AM、VSB、SSB、FMC）FM、DSB、VSB、SSB D）SSB 、VSB、AM、FM【问题分析】若基带信号频率为，则SSB信号带宽为，AM与DSB带宽为，VSB介于与之间，FM带宽为。
该题目也可称作各种模拟调制系统的频带利用率或者有效性比较问题解答】D2、下列模拟通信系统中存在门限效应的是_______A）相干AM B）DSB C）FM D）VSB【问题分析】该题目亦常以简答题的形式出现问题解答】C3、AM信号一般采用_______解调，而DSB和SSB信号必须采用_______解调A）包络，同步 B）鉴频器，同步 C）相干，差分相干 D）同步，包络【问题解答】A简答题（南京邮电大学2006）1、DSB和SSB调制系统的抗噪声性能是否相同？为什么？【问题分析】模拟调制系统的抗噪声性能比较不是根据制度增益，而应该在相同的输入信号功率、相同的输入噪声功率谱密度与相同的基带信号带宽条件下，比较解调器的输出信噪比问题解答】相同假定DSB和SSB调制系统具有相同的输入信号功率、相同的输入噪声功率谱密度与相同的基带信号带宽，则两个系统的输出信噪比分别如下：，，可见，输出信噪比相同，因此抗噪声性能亦相同2、什么是门限效应？它出现在哪些调制系统中？【问题解答】略思考题（南京邮电大学2006）已知双边带信号，的频率范围为，信道中的加性高斯白噪声的单边功率谱密度为。
1）画出相干解调时的接收原理框图；（2）确定接收端前置滤波器的带宽B；（3）若输出信噪比为20 dB，试求的平均功率问题解答】（1）接收框图如图5-4所示：图5-4 接收原理框图（2）前置滤波器带宽为；（3）输出信噪比为： W北京交通大学2006）设模拟调制系统信道和接收端模型如下图所示已知信道噪声为加性高斯白噪声，单边功率谱密度为，为已调信号，载波频率，对应的调制信号的最高频率为带通滤波器为理想，试分别计算DSB（，相干解调）、VSB（，相干解调）、AM（两边带功率，载波功率，包络检波）三种情况下的下列参数：BPF解调图5-5 （1） 带通滤波器的中心频率、带宽；（2） 解调器输入端信噪比；（3） 调制制度增益；（4） 解调输出端信噪比问题分析】该题是一个综合性考查题目，考查DSB、VSB、AM三种调制方式下的解调器性能问题解答】DSB调制系统的性能：（1） 带通滤波器的中心频率带宽（2） 解调器输入端噪声功率为，由此得输入端信噪比（3） DSB调制系统的调制制度增益为2（4） 解调输出端信噪比为：VSB调制系统的性能： （1）带通滤波器的中心频率为，带宽 （2）解调器输入端噪声功率为，由此得输入端信噪比 （3）VSB调制系统的调制制度增益为1 （4）解调输出端信噪比为：AM调制系统的性能： （1）带通滤波器的中心频率带宽 （2）解调器输入端噪声功率为，由此得输入端信噪比（3）调制制度增益（4）解调输出端信噪比为：思考题问题解答5-1 何谓调制？调制在通信系统中的作用是什么？【问题解答】调制就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。
通过调制，可以实现频谱搬移，使信号适应在信道中传输，能够合并多路信号，同时提高抗干扰性5-2 什么是线性调制？常见的线性调制方式有哪些？【问题解答】幅度（线性）调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号做线性变化的过程波形上，幅度随基带信号呈正比例变化；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常见的线性调制方式有调幅、单边带调制、双边带调制、残留边带调制等5-3 AM信号的波形和频谱有哪些特点？【问题解答】AM信号的波形特点：由波形可以看出，当满足条件：时，AM波的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AM信号的频谱特点：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 AM信号是带有载波分量的双边带信号，带宽是基带信号带宽的两倍,即知识储备】AM信号的时域表示式：5-4 与未调载波的功率相比，AM信号在调制过程中功率增加了多少？【问题解答】与未调载波的功率相比，AM信号在调制过程中功率增加了边带功率（调制信号的功率）。
5-5 为什么要抑制载波？相对AM信号来说，抑制载波的双边带信号可以增加多少功效？【问题解答】在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送，所以为了提高调制效率，需要抑制载波AM信号调制效率的最大值为，而抑制载波的双边带信号调制效率是100%知识储备】双边带调制的时域表达式为：，频域表达式为：5-6 SSB信号的产生方法有哪些？各有何技术难点？【问题解答】SSB信号的产生方法有滤波法和相移法滤波法的技术难点是边带滤波器的制作实际的滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性，当调制信号中含有直流及低频分量时滤波法就不适用了相移法的技术难点是宽带相移网络的制作该网络必须对调制信号的所有频率分量均精确相移，这一点即使近似达到也是困难的知识储备】单边带调制SSB信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的5-7 VSB滤波器的传输特性应满足什么条件？为什么？【问题解答】VSB滤波器的传输特性应满足：是调制信号的截止角频率因为只有残留边带滤波器的特性在处必须具有互补对称（奇对称）特性, 相干解调时才能无失真地从残留边带信号中恢复所需的调制信号 5-8 如何比较两个模拟通信系统的抗噪声性能？【问题解答】比较两个模拟通信系统的抗噪声性能要综合考虑带宽和信噪比等因素。