现代通信原理 樊昌信 第4章 模拟调制系统

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1、第4章模拟调制系统线性调制4.1非线性调制4.2调制就是使载波的某个参量随基带信号的规律变化。与调制相对应，在通信系统的接收端则需要解调，通过解调恢复出发送的基带信号。对载波进行调制的信号称为调制信号，经过调制的带通信号称为已调信号。调制有如下目的：第一，通过调制把基带信号变为带通信号，即把信号的频谱变换到载波频率附近。第二，通过调制提高信号通过信道传输的抗干扰能力。第三，通过调制可以实现多路信号复用，在同一条线路中实现多路信号的传输。调制可分为数字调制和模拟调制。根据调制器的频谱变换特性的不同，调制可分为线性调制和非线性调制。线性调制的已调信号频谱结构和调制信

2、号的频谱结构相同，只是调制信号频谱沿频率轴平移的结果。非线性调制其已调信号的频谱结构已经和调制信号频谱结构有很大不同，除了频谱搬移之外，还增加了许多新的频率成分。4.1线性调制线性调制的种类包括：常规调幅、双边带、单边带、残留边带等。4.1.1常规调幅常规调幅（AM）是将已调信号的包络与基带信号的变化成比例。m（t）是不含分量的基带信号其波形如图4-1（a）。图4-1AM信号的产生AM信号的时域和频域表示式分别为（4-1）（4-2）式（4-2）中，M()是m(t)的频谱。按照式（4-2）画出的频谱图如图4-2所示。图中，S()是s(t)的频谱。图4-2AM信

3、号的频谱AM信号的频谱由载频分量和上、下两个边带组成，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。因此，AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽是基带信号带宽的两倍，即。产生AM信号的调制器原理框图如图4-3所示。图4-3AM调制器原理框图AM信号的解调有两种方法。一种是非相干解调法，通常采用包络检波器实现非相干解调，其原理框图如图4-4（a）所示。另一种是采用相干解调器，其原理框图如图4-4（b）所示。图4-4AM信号解调器框图下面给出采用相干解调器的工作原理：设相干解调器输入的AM信号是（4-3）图4-5所示给出图4-4中AM信号非相干

4、解调器中a、b各点和相干解调器中a、b、c各点波形。图4-5AM信号解调器各点波形图4-5AM信号解调器各点波形（续）（4-7）式（4-7）表明，AM信号的总功率PAM包括载波功率PC和边带功率PS两部分。但是只有边带功率才携带信息，载波功率在接收信号中是不包含信息量的。我们把边带平均功率与总平均功率的比值称为功率利用率，用符号表示（4-8）4.1.2抑制载波双边带调制为了提高AM信号的功率利用率，可以抑制掉不携带信息的载波，只发送两个边带。双边带（DSB）信号。时域和频域表示式分别为（4-9）（4-10）按照上两式画出的DSB信号波形和频谱如图4-6所示。图4

5、-6DSB信号的波形图和频谱图图4-6DSB信号的波形图和频谱图DSB信号的相干解调器原理框图和调制信号为正弦波时的解调器各点波形如图4-7（a）和（b）所示。图4-7DSB相干解调器原理框图及其各点波形由式（4-9），设解调器a点输入信号为则它在解调器中和相干载波相乘后，得到b点波形为它经过LPF滤波后，除去了二倍载频的高频成分，只保留低频成分，故解调器输出信号为（4-11）4.1.3单边带调制如上节所述，双边带调制中两个边带包含相同的信息。为了进一步节省发送功率和节省带宽，只传输一个边带就能发送调制信号所包含的全部信息，这就是单边带（SSB）调制。得到SSB

6、信号，最简单的办法就是用滤波器把DSB信号滤除一个边带。图4-8所示画出SSB信号的频谱示意图。图4-8单边带信号的频谱图4-8单边带信号的频谱（续）单边带信号的解调也必须采用相干解调，SSB解调器的原理框图和DSB信号解调器的原理框图完全一样（如图4-7（a）所示）。SSB信号与DSB信号相比，能够进一步节省发送功率和占用频带，所以在模拟通信中是一种应用较广泛的传输体制。4.1.4残留边带调制VSB调制属于线性调制。图4-9所示为VSB调制器的原理框图。图4-9VSB调制器原理框图图4-9中相乘器的输出信号频谱表示式为（4-15）在经过其滤波后得出的残留边带信

7、号sVSB(t)的频谱应为（4-16）（4-22）若调制器中的滤波器特性满足式（4-22）条件，则相干解调器的输出可无失真恢复m(t)。满足上述条件的的可能形式有两种：低通滤波器形式和带通（或高通）滤波器形式，如图4-10所示。图4-10的两种形式4.1.5线性调制器原理模型线性调制器的一般模型如图4-11所示。图4-11线性调制器的一般模型若调制信号的频谱为，滤波器的传输函数为，冲激响应为h(t)，则该模型输出已调信号的时域和频域一般表示式为（4-23）（4-24）由式（4-23）和式（4-24）可见，在频域上，已调信号的频谱完全是基带信号频谱在频域内平移构成

8、的，因此属于线性调制。4