通信原理 (3)

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1、第三章：模拟调制系统3.1引言3.2线性调制的原理3.3线性调制系统的解调3.4线性调制系统的抗噪声性能分析3.5非线性调制系统的原理及抗噪声性能3.6各种模拟调制系统的比较3.1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程。

2、调制后所得到的信号称为已调信号或频带信号.3.2线性调制的原理3.2.1幅度调制（AM）1、AM信号的数学模型幅度调制（AM）是指用调制信号去控制高频载波的幅度，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3-1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（3.2-1）上式中，A0为载波振幅，为载波角频率，为载波的初始相位。图3-1AM信号的数学模型2、AM信号的时域表达由图3-1可得AM的时域表达式为（3.2-2）为了分析问题的方便，令=0，这样假设并不影响我们讨论的一般性。

3、3、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（3.2-2）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（3.2-3）图3-2所示为AM的波形和相应的频谱图。由图3-2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

4、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两倍，即上式中，fH为调制信号的最高频率。（3.2-4）图3-2调幅过程的波形及频谱4、AM信号的功率分配与调制效率幅度调制（AM）信号在1电阻上的平均功率应等于SAM(t)的均方值。当m(t)为确知信号时，SAM(t)的均方值即为其平方的时间平均，即（3.2-5）前面已假设调制信号没有直流分量，即，而且m(t)是与载波无关的较为缓慢变化

5、的信号。所以式中为不携带信息的载波功率为携带信息的边带功率（3.2-6）（3.2-7）可见，AM调幅波的平均功率由不携带信息的载波功率与携带信息的边带功率两部分组成。所以涉及到调制效率的概念。定义边带功率Pm与PAM的比值为调制效率，记为。即（3.2-8）显然，AM信号的调制效率总是小于1。3.2.2双边带调制（DSB）1、DSB信号的模型在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完全由边带传送。如果将载波抑制，只需在图3-1中将直流A0去掉，即可输出抑制载波双边带信号，简称双边带信号（DSB）。DSB调制器模型如图3-3所示。图3-3DS

6、B调制器模型2、DSB信号的表达式、频谱及带宽由图3-3可得DSB信号的时域表达式为（3.2-15）当调制信号m(t)为确知信号时，已调信号的频谱为（3.2-16）其波形和频谱如图3-4所示。图3-4DSB调制过程的波形及频谱DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，需采用相干解调(同步检波)。另外，在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有180°的突变。除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM信号的频谱完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。所以DSB信号的带宽与AM信号的带宽相

7、同，也为基带信号带宽的两倍，即（3.2-17）式中，fH为调制信号的最高频率。3、DSB信号的功率分配及调制效率由于不再包含载波成分，因此，DSB信号的功率就等于边带功率，是调制信号功率的一半，即（3.2-18）式中，Pm为边带功率，显然，DSB信号的调制效率为100%。3.2.3单边带调制（SSB）DSB信号虽然节省了载波功率，调制效率提高了，但它的频带宽度仍是调制信号带宽的两倍，与AM信号带宽相同。由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，它们都携带了调制信号的全部信息，因此仅传输其中一个边带即可，这是单边带调制能解决的问题。产生S

8、SB信号的方法有很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。一、SSB信号的产生1、用滤波法形成单边带信号由于单边带调制只传送双边带调制信号的一个边带。因此产生单边带信号的最直观的方法是让双边带信