通信原理及SystemView仿真测试第5章模拟调制系统

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1、5.1幅度调制原理5.2线性调制系统的抗噪声性能5.3角度调制原理5.4调频系统的抗噪声性能5.5各种模拟调制系统的比较5.6频分复用和调频立体声5.7仿真实训第5章模拟调制系统5.1.1幅度调制的一般模型幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按照调制信号的规律变化的过程。幅度调制器的一般模型如图5-1所示。5.1幅度调制原理图5-1幅度调制器的一般模型设调制信号m(t)的频谱为M(ω)，正弦波c(t)=cosωct作为高频载波，滤波器的冲激响应为h(t)，其对应的传输函数为H(ω)，输出已调信号为sm(t)

2、，其对应的频谱为Sm(ω)。则可以得到三个傅里叶变换对：，　　　　　，　　　　　　。由一般模型可以得到已调信号的时域表达式为sm(t)=［m(t)cosωct］*h(t)(5-1)由(5-2)根据傅里叶变换的线性性质和频移特性，可得(5-3)再根据傅里叶变换的时域卷积性质，可得已调信号的频域表达式为(5-4)5.1.2常规调幅及仿真1.AM调制系统模型在幅度调制器的一般模型中，如果滤波器为全通网络，即传输函数H(ω)=1，相应的冲激响应h(t)=δ(t)，调制信号m(t)叠加直流A0后与载波相乘，则构成常规双边带

3、调幅系统(DSB-AM)，简称常规调幅系统，或AM调制系统，相应地产生的已调信号称为AM信号。AM调制系统的模型如图5-2所示。图5-2AM调制系统模型2.AM信号的波形和频谱1)AM信号的表达式　　由图5-2可以得到AM信号的时域表达式为sAM(t)=［A0+m(t)］cosωct=A0cosωct+m(t)cosωct(5-5)根据傅里叶变换的线性性质和频移特性，可以得到其频域表达式为(5-6)2)AM信号的波形和频谱AM调制的调制信号、载波信号和已调信号的典型波形和频谱分别如图5-3(a)、(b)所示，图

4、中假定调制信号m(t)的上限频率为ωH。显然，调制信号m(t)的带宽为Bm=fH。　　由图5-3(a)可见，AM信号波形的包络与调制信号m(t)成正比，因此用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。但为了包络检波时不发生失真，必须保证A0≥

5、m(t)

6、max(5-7)图5-3AM调制的波形和频谱否则将出现过调制现象而产生失真。通常定义调幅指数为(5-8)即当调幅指数ma≤1时，可以保证包络检波时不会产生失真。　　由图5-3(b)可见，AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成(通常称频谱中画斜线的部分为上边带

7、，不画斜线的部分为下边带)。上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。显然，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AM信号是带有载波的双边带信号。3)AM信号的带宽　　由AM信号的频谱图可见，AM信号的带宽为基带信号带宽的两倍，即BAM=2Bm=2fH(5-9)式中:Bm为原调制信号带宽，fH为调制信号最高频率。3.AM信号的功率分配和调制效率1)AM信号的功率分配AM信号在1Ω电阻上的平均功率等于sAM(t)的均方值，当调制信号m(t)为确知信号时，sAM(t)的均方值等

8、于其平方的时间平均，即(5-10)通常假设调制信号没有直流分量，即　　　　，而且因此，可得AM信号的功率为(5-11)式中:第一项为载波功率，用Pc表示；第二项为边带功率，用Ps表示，即(5-12)2)AM调制的调制效率　　调制效率的定义式为(5-13)可见，在AM信号的总功率中，边带功率分量所占比例越大，调制效率越高。因此，调制效率与调幅指数ma有关，调幅指数越大，调制效率越高。当取最大调幅指数ma=1时，即100%调制情况下，若调制信号为单频正弦信号，则m(t)=A0cosωmt，这时的调制效率为(5-14)

9、4.AM信号的解调调制过程的逆过程称为解调。AM信号的解调是把接收到的已调信号sAM(t)还原为调制信号m(t)。AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波法解调。1)相干解调　　由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制信号频谱，从而恢复出原始调制信号。解调中的频谱搬移可通过已调信号与相干载波相乘来实现，相干载波是与发送端调制时所使用的载波同频同相位的载波。AM相干解调的原理框图如图5-4所示。图5-4AM相干解调系统原理框图图5-4中，乘法器的输出为(5-15)通过低通

10、滤波，滤除上式中的第二项高频成分，解调器的输出为(5-16)隔离直流后，便可无失真恢复原始调制信号m(t)。2)包络检波法解调　　由已调信号sAM(t)的波形可见，AM信号波形的包络与调制信号m(t)成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成，如图5-5所示。　　图5-