[理学]通信原理第4章北邮

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1、第四章：模拟调制系统4.1引言4.2线性调制的原理4.3线性调制系统的抗噪声性能分析4.4非线性调制系统的原理4.5调频系统的抗噪声性能分析4.6模拟调制系统的特点和应用4.1引言我们将信息直接转换得到的较低频率的原始电信号称为基带信号。通常基带信号不宜直接在信道中传输。因此在通信系统的发送端需将基带信号的频谱搬移（调制）到适合信道传输的频率范围内，而在接收端，再将它们搬移（解调）到原来的频率范围，这就是调制和解调。所谓调制就是使基带信号（调制信号）控制载波的某个（或几个）参数，使这一（或几个）参数按照基带信号的变化规律而变化的过

2、程。调制后所得到的信号称为已调信号或频带信号.调制在通信系统中具有十分重要的作用。一方面，通过调制可以把基带信号的频谱搬移到所希望的位置上去，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号。另一方面，通过调制可以提高信号通过信道传输时的抗干扰能力，同时，它还和传输效率有关。具体地讲，不同的调制方式产生的已调信号的带宽不同，因此调制影响传输带宽的利用率。可见，调制方式往往决定一个通信系统的性能。调制的类型根据调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制；根据载波的不同可分为以正弦波作为载波的连续载波调制和以脉冲串作为载波的

3、脉冲调制；根据调制器频谱搬移特性的不同可分为线性调制和非线性调制。4.1.1调制在通信系统中的作用（1）调制是为了使天线容易辐射（2）通过调制可以把基带信号的频谱搬移到载波频率附近，既将基带信号变换为带通信号。（3）通过调制可以提高信号通过信道传输是的抗干扰能力。4.1.2调制的分类调制的实质是进行频谱的搬移，把携带消息的基带信号的频谱搬移到较高的频率范围。经过调制后的已调信号应该具有两个基本特征：一是仍然带有消息：而是适合于信道传输。调制的模型如图所示，其中为基带信号（调制信号），为载波信号，为已调信号。调制器根据不同的、和不同

4、的调制器功能，可将调制分类如下：1、根据的不同（1）模拟调制：调制信号为连续变化的模拟量，通常以单音正弦波为代表。（2）数字调制：调制信号为离散的数字量，通常以二进制数字脉冲为代表。2、根据的不同（1）连续载波调制：载波信号为连续波形，通常以单频正弦波为代表。（2）脉冲载波调制：载波信号为脉冲波形，通常以矩形周期脉冲为代表。3、根据调制器功能的不同（1）幅度调制；调制信号改变载波信号的振幅参数，如调幅（AM）、振幅键控（ASK）等。（2）频率调制：调制信号改变载波信号的频率参数，如调频（FM）、频率键控（FSK）等。（3）相位调制

5、：调制信号改变载波信号的相位参数，如调相（FM）、相位键控（PSK）等。4、根据调制器频谱搬移特性的不同（1）线性调制：输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间呈线行搬移关系，如AM、单边带调制（SSB）等。（2）非线性调制：输出已调信号的频谱和调制信号的频谱之间没有线性对应关系。即在输出端含有与已调制信号频谱不成线性对应关系的频谱成分。如FM、FSK等。本章主要研究各种模拟调制的产生、波形和频谱、调制与解调原理以及系统的抗干扰性能。4.2线性调制的原理4.2.1幅度调制（AM）1、AM信号的产生幅度调制（AM）是指用调制信号去控制

6、高频载波的幅度，使其随调制信号呈线性变化的过程。AM信号的数学模型如图4.2所示。图中，m(t)为基带信号，它可以是确知信号，也可以是随机信号，但通常认为平均值为0。载波为:（4.2.1）上式中，A0为载波振幅，为载波角频率，载波的初始相位设为0。图4.2AM信号的数学模型由图4.2可得AM的时域表达式为（4.2.2）2、调制信号为确知信号时AM信号的频谱特性虽然实际模拟基带信号m(t)是随机的，但我们还是从简单入手，先考虑m(t)是确知信号时AM信号的傅氏频谱，然后再分析m(t)是随机信号时调幅信号的功率谱密度。由式（4.2.2

7、）可知设m(t)的频谱为M(ω)，由傅氏变换的理论可得已调信号SAM(t)的频谱SAM(ω)为（4.2.3）图4.4所示为AM的波形和相应的频谱图。由图4.4可以看出，第一：AM波的频谱与基带信号的频谱呈线性关系，只是将基带信号的频谱搬移到wc处，并没有产生新的频率成分，因此AM调制属于线性调制；第二：AM信号波形的包络与基带信号成正比，所以AM信号的解调既可采用相干解调，也可采用非相干解调（包络检波）。第三：AM的频谱中含有载频和上、下两个边带，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息，故已调波的带宽为原基带信号带宽的

8、两倍，即上式中，fH为调制信号的最高频率。（4.2.4）例4.1设为正弦信号，即式中，为调制信号振幅；为调制信号角频率。试求已调信号的时域和频域表达式、波形和频谱图。解：由（4.2.2）可得式中。称为调制指数或调幅系数为了避免过调，必须使的傅立叶变