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1、5.0 基本概念基本概念 5.1 幅度调制的原理幅度调制的原理 5.3 非线性调制的原理非线性调制的原理5.5 各种模拟系统的比较各种模拟系统的比较 5.6 频分复用（频分复用（FDM）5.2 线性调制系统的抗噪性能线性调制系统的抗噪性能5.4 调频系统的抗噪性能调频系统的抗噪性能第五章第五章 模拟调制系统模拟调制系统 1调制信号指来自信源的基带信号（低频）调制信号指来自信源的基带信号（低频）载波未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可以载波未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可以是非正弦波（高频）是非正弦波（高频）调制用调制信号去限制载波信号的某个参数，使参数随调制调制用调制信
2、号去限制载波信号的某个参数，使参数随调制信号的变更而变更信号的变更而变更,把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。过程。已调信号载波受调制后称为已调信号已调信号载波受调制后称为已调信号,调制信号和载波的合调制信号和载波的合成信号成信号(高频）高频）解调（检波）调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制解调（检波）调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号复原出来。信号复原出来。基本概念基本概念5.0 基本概念基本概念 2提高无线通信时的天线辐射效率。提高无线通信时的天线辐射效率。把把多多个个基基带带信信号号分分别别搬搬移移到到不不同同的的载载频频处
3、处，以以实实现现信信道道的的多多路复用，提高信道利用率。路复用，提高信道利用率。扩扩展展信信号号带带宽宽，提提高高系系统统抗抗干干扰扰、抗抗衰衰落落实实力力，还还可可实实现现传传输带宽与信噪比之间的互换。输带宽与信噪比之间的互换。调制的目的调制的目的5.0 基本概念基本概念 3调制器调制器 调制模型调制模型调制信号调制信号载波载波已调信号已调信号5.0 基本概念基本概念 4依据调制信号、载波类型、载波参数变更的不同进行分类。依据调制信号、载波类型、载波参数变更的不同进行分类。连续波调制连续波调制脉冲调制脉冲调制模拟连续波调制模拟连续波调制（简称模拟调制）（简称模拟调制）数字连续波调制数字连续波
4、调制（简称数字调制）（简称数字调制）数字脉冲调制数字脉冲调制模拟脉冲调制模拟脉冲调制角度调制角度调制幅度调制幅度调制AMAMDSB-SCDSB-SCSSBSSBVSBVSBFMPM 调制的分类调制的分类 正弦波的瞬时角频率或相位随正弦波的瞬时角频率或相位随输入信号的变更而变更输入信号的变更而变更,包括包括频率调制、相位调制频率调制、相位调制幅度调制：正弦波的幅度随输入信幅度调制：正弦波的幅度随输入信号的变更而变更号的变更而变更,包括调幅、双边包括调幅、双边带、单边带和残留边带带、单边带和残留边带;5.0 基本概念基本概念 5线性调制线性调制非线性调制非线性调制幅度调制幅度调制频率调制频率调制相
5、位调制相位调制5.0 基本概念基本概念 6振幅调制振幅调制5.0 基本概念基本概念 7频率调制频率调制5.0 基本概念基本概念 8相位调制相位调制5.0 基本概念基本概念 9频频谱谱移移动动及及带带通通性性质质AMPMFM5.0 基本概念基本概念 105.0 基本概念基本概念 5.1 幅度调制的原理幅度调制的原理 5.3 非线性调制的原理非线性调制的原理5.5 各种模拟系统的比较各种模拟系统的比较 5.6 频分复用（频分复用（FDM）5.2 线性调制系统的抗噪性能线性调制系统的抗噪性能5.4 调频系统的抗噪性能调频系统的抗噪性能第五章第五章 模拟调制系统模拟调制系统 11正弦型载波为正弦型载波
6、为 式中，式中，A 载波幅度；载波幅度；c 载波角频率；载波角频率；0 载波初始相位（以后假定载波初始相位（以后假定0 0）。）。则依据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成则依据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成 式中，式中，m(t)基带调制信号。基带调制信号。调幅定义：载波的振幅随调制信号的变更而变更调幅定义：载波的振幅随调制信号的变更而变更适当选择适当选择带通滤波器带通滤波器的的特性，便可以得到各种特性，便可以得到各种幅度调制信号。幅度调制信号。5.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理12设调制信号设调制信号m(t)的频谱为的频谱为M()，则已调信
7、号的频谱为，则已调信号的频谱为:已调信号的频谱是基带信号频谱在频域内的简洁搬移已调信号的频谱是基带信号频谱在频域内的简洁搬移(精确到常数因精确到常数因子子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制又称为线性调制。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制又称为线性调制。留意：这里的留意：这里的“线性线性”并不意味着已调信号与调制信号之间符合线并不意味着已调信号与调制信号之间符合线性变换关系。性变换关系。M()0(a)输输入入信信号号频频谱谱密密度度Sm()c-c0(b)输出信号频谱密度输出信号频谱密度5.1 幅度调制（线性调制）的原理幅度调制（线性调制）的原理132 信号表达式信号表达式 m(t)调制
8、信号，均值为调制信号，均值为0；A0 常数，表示叠加的直流重量。常数，表示叠加的直流重量。1 调制器模型调制器模型 5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波143 信号波形信号波形包络包络由波形可以看出，由波形可以看出，当满足条件当满足条件|m(t)|max A0时，其包络与调制时，其包络与调制信号波形相同，因信号波形相同，因此用包络检波法很此用包络检波法很简洁复原出原始调简洁复原出原始调制信号。制信号。过调幅过调幅 5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波15过调幅失真过调幅失真用其他的解调方法，用其他的解调方法，犹如步检波。犹如步检波。包络包络包络检波将包络检波将发生失真发
9、生失真 5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波16包络检波低通滤波隔直 （1 1）包络检波（二极管单向导通性）包络检波（二极管单向导通性）（2 2）低通滤波（除去高频成分）低通滤波（除去高频成分）（3 3）隔断直流（复原基带波形）隔断直流（复原基带波形）4 4 解调方法解调方法 非相干解调：包络检波法非相干解调：包络检波法 5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波174 4 解调方法解调方法 相干解调：同步检波法相干解调：同步检波法严格同步的严格同步的本地载波本地载波 5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波sAM(t)sp(t)sd(t)185 5 频谱：频谱：若若
10、m(t)为确知信号，则为确知信号，则AM信号的频谱为信号的频谱为因为因为且且 若若m(t)为随机信号，则已调信号的频域表示式必需用功率谱描述。为随机信号，则已调信号的频域表示式必需用功率谱描述。5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波19上边带上边带下边带下边带AM 频谱示意图频谱示意图SAM(t)的频谱是的频谱是 m(t)的频谱在频域内的线性搬移称之为线性调制的频谱在频域内的线性搬移称之为线性调制下边带下边带上边带上边带载频重量载频重量载频重量载频重量 5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波206 AM信号的特性信号的特性带宽：它是带有载波重量的双边带信号，带宽是基带信号带
11、宽带宽：它是带有载波重量的双边带信号，带宽是基带信号带宽 fH 的两倍：的两倍：功率：功率：当当m(t)为确知信号时，为确知信号时，载波功率载波功率边带功率边带功率 5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波21 调制效率调制效率 AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，载波重量并不携带信息。功率才与调制信号有关，载波重量并不携带信息。有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例称为调制效率：例称为调制效率：5.1.1 AM信号：一般调幅
12、波信号：一般调幅波22当当m(t)=Am cos mt(单音余弦信号），时单音余弦信号），时 当当“满调幅满调幅”时，时，|m(t)|max=A0时，时，调制效率调制效率最高最高 max 1/3AM信号的功率利用率很低。信号的功率利用率很低。应用：中短波段应用：中短波段AMAM广播。广播。5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波调幅指数调幅指数:23 5.1.1 AM信号：一般调幅波信号：一般调幅波 【例【例5.1】已知一已知一AM广播电台输出功率为广播电台输出功率为50KW，接受单频余，接受单频余弦信号进行调制，调幅指数为弦信号进行调制，调幅指数为0.707，计算调制效率和载波功率。
13、，计算调制效率和载波功率。24 双边带调制原理双边带调制原理:在在AM信号中，载波重量并不携带信息，信信号中，载波重量并不携带信息，信息完全由边带传送。假如在息完全由边带传送。假如在AM调制模型中将直流去掉，即可得到调制模型中将直流去掉，即可得到一种高调制效率的调制方式一种高调制效率的调制方式抑制载波双边带调制，简称双边带抑制载波双边带调制，简称双边带调制调制(DSB)1 信号表达式信号表达式:无直流重量无直流重量A05.1.2 双边带调制（双边带调制（DSB）2 2 频谱：无载频重量频谱：无载频重量 3 3 信号带宽信号带宽25DSB DSB 信号表达式信号表达式波形：波形：DSB DSB
14、频谱结构频谱结构频谱图：频谱图：下边带下边带上边带上边带包络包络5.1.2 双边带调制（双边带调制（DSB）264 4 解调方法解调方法 相干解调：同步检波法相干解调：同步检波法5.1.2 双边带调制（双边带调制（DSB）27sDSB(t)sp(t)sd(t)严格同步严格同步的本地载的本地载波波5.1.2 双边带调制（双边带调制（DSB）28乘积调乘积调制器制器-90o移相器移相器乘积调乘积调制器制器消息信号消息信号f1(t)消息信号消息信号f2(t)复合信号复合信号s(t)乘积调乘积调制器制器低通滤低通滤波器波器-90o移相器移相器乘积调乘积调制器制器低通滤低通滤波器波器复合信号复合信号s(
15、t)(a)放射放射机机(b)接收机接收机【例【例5.2】P128页习题页习题5-65.1.2 双边带调制（双边带调制（DSB）29解：解：相加器输出波形为：相加器输出波形为：接收端接受的是相干解调，所以可确定接收端接受的是相干解调，所以可确定:对上支路有：对上支路有：经低通滤波后为：经低通滤波后为：1/2f1(t)对下支路有：对下支路有：经低通滤波后为：经低通滤波后为：1/2f2(t)5.1.2 双边带调制（双边带调制（DSB）304 4 调制效率调制效率 DSB DSB信号的总功率只包括边带功率，不含有载波功率，所以信号的总功率只包括边带功率，不含有载波功率，所以DSBDSB信号的调制效率是
16、信号的调制效率是100%100%，即全部功率都用于信息传输。，即全部功率都用于信息传输。5 5 优点优点 功率利用率较高（与功率利用率较高（与AMAM相比）相比）,节约了载波功率节约了载波功率6 6 缺点缺点 不能用包络检波，需用相干解调，较困难。但频带与不能用包络检波，需用相干解调，较困难。但频带与AMAM信号同，信号同，是调制信号带宽的是调制信号带宽的2 2倍。倍。7 7 应用应用 FM FM立体声中的差信号调制，彩色立体声中的差信号调制，彩色TVTV系统中的色差信号调制，以系统中的色差信号调制，以及正交调制等。及正交调制等。5.1.2 双边带调制（双边带调制（DSB）315.1.3 SS
17、B信号：单边带信号信号：单边带信号 原理：因为原理：因为DSBDSB上、下边带都包含了上、下边带都包含了M(M()的全部频谱成的全部频谱成分，因此传一个边带即可。这样既节约发送功率，还可节约分，因此传一个边带即可。这样既节约发送功率，还可节约一半传输频带，这种方式称为单边带调制。一半传输频带，这种方式称为单边带调制。产生产生SSBSSB信号的方法有两种：滤波法和相移法。信号的方法有两种：滤波法和相移法。32 SSBSSB信号的频谱信号的频谱单边带滤波器的传单边带滤波器的传输函数输函数若具有如下志向低通特性，则可滤除上边带。若具有如下志向低通特性，则可滤除上边带。若具有如下志向高通特性，则可滤除
18、下边带。若具有如下志向高通特性，则可滤除下边带。1 1、滤波法原理、滤波法原理 用边带滤波器，滤除不要的边带用边带滤波器，滤除不要的边带:5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号335.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号34上边带频谱图上边带频谱图上边带要求上边带要求下边带要求下边带要求下边带频谱图下边带频谱图35滤波法的技术难点滤波法的技术难点滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性，实际滤波器从通带到滤波特性很难做到具有陡峭的截止特性，实际滤波器从通带到阻带总有一个阻带总有一个过渡带过渡带，允许的过渡带为最低频率，允许的过渡带为最低频率2倍。倍。例如，若经过滤波后的话音信号
19、的最低频率为例如，若经过滤波后的话音信号的最低频率为300Hz，则上下，则上下边带之间的频率间隔为边带之间的频率间隔为600Hz，即允许过渡带为，即允许过渡带为600Hz。5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号36 滤波器实现的难易与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带滤波器实现的难易与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值越小，分割上、下边带的滤波器就越简洁实现。的归一化值越小，分割上、下边带的滤波器就越简洁实现。载频归一化值：调制信号的最低频率的载频归一化值：调制信号的最低频率的2倍（过渡带）与载频之比。倍（过渡带）与载频之比。在在600Hz过渡带和不太高的载频状况
20、下，滤波器不难实现；但当过渡带和不太高的载频状况下，滤波器不难实现；但当载频较高时，接受一级调制干脆滤波的方法已不行能实现单边带调制。载频较高时，接受一级调制干脆滤波的方法已不行能实现单边带调制。可以接受多级（一般接受两级）可以接受多级（一般接受两级）DSB调制及边带滤波的方法，即调制及边带滤波的方法，即先在较低的载频上进行先在较低的载频上进行DSB调制，目的是增大过渡带的归一化值，以调制，目的是增大过渡带的归一化值，以利于滤波器的制作。再在要求的载频上进行其次次调制。利于滤波器的制作。再在要求的载频上进行其次次调制。5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号37 【例【例5.3】某单
21、边带调制信号要求载频为】某单边带调制信号要求载频为10MHz,调制信号频调制信号频带为带为3003400Hz，探讨其调制实现方式。，探讨其调制实现方式。（1）若接受一级调制方案，由于调制信号的最低频率为）若接受一级调制方案，由于调制信号的最低频率为300Hz，因为过渡带相对于载频的归一化值为，因为过渡带相对于载频的归一化值为610-5，单边带滤波，单边带滤波器无法实现。器无法实现。（2）若接受两级调制方案，第一次调制的载频为）若接受两级调制方案，第一次调制的载频为100KHz，经，经单边带滤波后再作其次次调制和滤波。单边带滤波后再作其次次调制和滤波。5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边
22、带信号38允许过渡带为600Hz允许过渡带为200.6 kHzfc1-300fc2-100.3fc1+300fc2+100.339 对于滤波器对于滤波器HSSB1()的过渡带相对于载频的过渡带相对于载频fc1的归一化值为的归一化值为610-3，对于滤波器，对于滤波器HSSB2()的过渡带相对于载频的过渡带相对于载频fc2的归一化的归一化值为值为2.00610-2。这样子就简洁实现了。这样子就简洁实现了 当调制信号中含有直流及低频重量时滤波法就不适用了。当调制信号中含有直流及低频重量时滤波法就不适用了。因为直流成分低频重量必需用过渡带为因为直流成分低频重量必需用过渡带为0的志向滤波器才能将的志向
23、滤波器才能将上下边带分割开来，这是不行能的。上下边带分割开来，这是不行能的。5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号40若若 ，则有：，则有：2、希尔伯特变换、希尔伯特变换时域表达式时域表达式 表明其希氏变换的频谱等于该信号频谱的表明其希氏变换的频谱等于该信号频谱的负频域全部频率负频域全部频率成分相移成分相移/2，而，而正频域全部频率成分相移正频域全部频率成分相移-/2。5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号41f(t)cosctsinctsinct-cosctm(t)cosct m(t)sinct m(t)sinct-m(t)cosct常用希尔伯特变换常用希尔伯特变换5
24、.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号42引入：引入：希氏滤波器希氏滤波器,其传递函数为其传递函数为 物理意义物理意义：m(t)通过传递函数为通过传递函数为-jsgn 的滤波器即可得到其的滤波器即可得到其希尔伯特变换希尔伯特变换-jsgn 是是希尔伯特滤波器希尔伯特滤波器传递函数传递函数 表明：希尔伯特滤波器实质上是一个宽带相移网络，对表明：希尔伯特滤波器实质上是一个宽带相移网络，对m(t)中的随意频率重量相移中的随意频率重量相移/2，即可得到其希尔伯特变换。，即可得到其希尔伯特变换。5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号433、相移法和、相移法和SSB信号的时域表示信号
25、的时域表示 原理：利用相移网络，使原理：利用相移网络，使DSB信号的上下边带的相位信号的上下边带的相位符号相反，比便在合成过程中消退一个边带符号相反，比便在合成过程中消退一个边带SSB信号的时域表示式信号的时域表示式设单频调制信号：设单频调制信号：载波：载波：DSB信号的时域表示式为信号的时域表示式为5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号44若保留若保留上边带上边带，则有，则有若保留若保留下边带下边带，则有，则有将两式合并：将两式合并：式中，式中，“”表示上边带信号，表示上边带信号，“+”表示下边带信号。表示下边带信号。两式仅正负号不同两式仅正负号不同两式仅正负号不同两式仅正负号不
26、同5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号45 把上式推广到一般状况把上式推广到一般状况,调制信号为随意信号时调制信号为随意信号时SSB信号的时信号的时域表示，则得到域表示，则得到 式中的式中的Amsinmt是是Amcosmt的希尔伯特变换的希尔伯特变换5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号46相移法相移法SSB调制器方框图调制器方框图5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号相移法相移法H变换变换-p/2p/247 若若M()是是m(t)的傅里叶变换，则的傅里叶变换，则 物理意义物理意义：m(t)通过传递函数为通过传递函数为-jsgn 的滤波器即可得到其希的滤波
27、器即可得到其希尔伯特变换尔伯特变换 5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号48从频域观点来看：从频域观点来看：5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号49相移法相移法SSB调制器方框图调制器方框图 优点：不须要滤波器具有陡峭的截止特性。优点：不须要滤波器具有陡峭的截止特性。缺点：宽带相移网络难用硬件实现缺点：宽带相移网络难用硬件实现,要实现全部的频率重量均要实现全部的频率重量均精确相移精确相移/2,尤其是低频是特殊困难的，常接受维弗尤其是低频是特殊困难的，常接受维弗(Weaver)。5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号相移法相移法H变换变换-p/2p/250
28、4、SSB信号的解调信号的解调 相干解调：相干解调：SSB信号的解调和信号的解调和DSB一样，不能接受简一样，不能接受简洁的包络检波，因为洁的包络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能干脆反映调制信号的变更，所以仍需接受相它的包络不能干脆反映调制信号的变更，所以仍需接受相干解调。干解调。5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号515.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号sSSB(t)sp(t)sd(t)525、SSB信号的性能信号的性能 SSB信号的实现比信号的实现比AM、DSB要困难，但要困难，但SSB调制方式在传输信调制方式
29、在传输信息时，不仅可节约放射功率，而且它所占用的频带宽度比息时，不仅可节约放射功率，而且它所占用的频带宽度比AM、DSB削减了一半。削减了一半。它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。信号带宽信号带宽5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号536、探讨、探讨 （1）SSB最突出的优点是对频谱资源的有效利用，它所须要的传最突出的优点是对频谱资源的有效利用，它所须要的传输带宽仅为输带宽仅为AM，DSB的一半，因此的一半，因此SSB方式有其适合已经拥挤不堪方式有其适合已经拥挤不堪的高频频谱区。目前的高频频谱区。目前SSB是短波通信中的一种重要调制
30、方式。是短波通信中的一种重要调制方式。（2）SSB的另外一个优点是由于不传送载波和另外一个边带，的另外一个优点是由于不传送载波和另外一个边带，所以节约功率。这一结果带来的低功耗特性和设备重量的减轻对移所以节约功率。这一结果带来的低功耗特性和设备重量的减轻对移动通信系统尤为重要动通信系统尤为重要 （3）SSB带宽的节约是以困难度的增加为代价的。滤波法的技带宽的节约是以困难度的增加为代价的。滤波法的技术难点市陡峭的边带滤波特性难以实现，相移法的技术难点在于宽术难点市陡峭的边带滤波特性难以实现，相移法的技术难点在于宽带相移网络的制作。带相移网络的制作。（4）SSB信号的解调也不能接受简洁的包络检波法
31、，接受相干信号的解调也不能接受简洁的包络检波法，接受相干解调法。解调法。5.1.3 SSB信号：单边带信号信号：单边带信号54 DSB信号占用频带宽信号占用频带宽 SSB信号低频性能差信号低频性能差 残留边带调制（残留边带调制（VSB）不完全抑制一个边带（犹如）不完全抑制一个边带（犹如SSB中中那样）而使被抑制的边带残留一小部分。那样）而使被抑制的边带残留一小部分。5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制方法可行？方法可行？残留多少？残留多少？怎样残留？怎样残留？55 原理：残留边带调制是介于原理：残留边带调制是介于SSB与与DSB之间的一种折中方式，之间的一种折中方式，它既克服了它
32、既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现信号实现中的困难。中的困难。在这种调制方式中，不像在这种调制方式中，不像SSB那样完全抑制那样完全抑制DSB信号的一个信号的一个边带，而是渐渐切割，使其残留一小部分，边带，而是渐渐切割，使其残留一小部分，5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制56 1、调制方法、调制方法：用：用滤波法滤波法实现残留边带调制的原理与滤波法实现残留边带调制的原理与滤波法SSB调制器相同。调制器相同。sVSB(t)2、残留边带信号的频谱、残留边带信号的频谱5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制57讨论满足要
33、求的讨论满足要求的思路思路：(1)H()不仅需易实现，且需保证接收端完整不失不仅需易实现，且需保证接收端完整不失真地还原信号。真地还原信号。(2)H()与接收方法有关。与接收方法有关。3 3、同步解调、同步解调 VSB信号解调器方框图信号解调器方框图5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制sVSB(t)sp(t)sd(t)585.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制sVSB(t)sp(t)sd(t)59 M(+2 c)及及M(-2 c)是搬移到是搬移到+2 c和和-2 c处的频谱，它们可处的频谱，它们可以由解调器中的以由解调器中的低通滤波器低通滤波器滤除。滤除。低通滤波器的
34、输出频谱为低通滤波器的输出频谱为5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制60 为了保证相干解调的输出无失真地复原调制信号为了保证相干解调的输出无失真地复原调制信号m(t)，上式，上式中的传递函数必需满足：中的传递函数必需满足：H 调制信号的截止角频率。调制信号的截止角频率。含义：残留边带滤波器的特性含义：残留边带滤波器的特性H()在在c处必需具有互补对处必需具有互补对称（奇对称）特性称（奇对称）特性,相干解调时才能无失真地从残留边带信号中复相干解调时才能无失真地从残留边带信号中复原所需的调制信号。原所需的调制信号。5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制61DSB信号频谱信
35、号频谱H()在载频在载频c 处具处具有互补对称的截止特有互补对称的截止特性，且相对陡峭。性，且相对陡峭。VSB 同步解调同步解调还原信号还原信号 VSB 信号信号5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制62残留边带滤波器特性的两种形式残留边带滤波器特性的两种形式n残留残留“部分上边带部分上边带”的滤波器特性：图的滤波器特性：图(a)(a)n残留残留“部分下边带部分下边带”的滤波器特性：图的滤波器特性：图(b)(b)5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制63【探讨】【探讨】（1）VSB方式既克服了方式既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了信号占用频带宽的缺点，又解决了
36、SSB信号实现上的难题。信号实现上的难题。（2）VSB信号的带宽介于信号的带宽介于SSB和和DSB之间，即之间，即fHBVSB2fH；调制效率为调制效率为100%；（3）VSB比比SSB所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电所需求的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现的简化；路实现的简化；（4）VSB在商业电视广播中的电视信号传输中得到了广泛的应在商业电视广播中的电视信号传输中得到了广泛的应用，这是因为电视图像信号的低频重量丰富，且占用用，这是因为电视图像信号的低频重量丰富，且占用06MHz的频的频带范围，所以不便接受带范围，所以不便接受SSB和和DSB方式。方式。5.1.4 残留边带（残
37、留边带（VSB）调制）调制64【例【例5.4】:P128 5-4 解解:设调幅波为设调幅波为A0+m(t)cosct，其中，其中A0|m(t)|,由于残留边带滤由于残留边带滤波器在波器在fc处具有互补对称特性处具有互补对称特性，从图中可知载频，从图中可知载频fc=10kHz，则载波为，则载波为cos20000t，所以有：所以有：5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制65设残留边带信号为设残留边带信号为SVSB(t)，且，且SVSB(t)SVSB()则则SVSB()=SAM()H()由图有由图有:5.1.4 残留边带（残留边带（VSB）调制）调制665.1.4 残留边带（残留边带（V
38、SB）调制）调制67振幅调制小结振幅调制小结AM调制调制DSB调制调制SSB调制调制VSB调制调制功耗大、带宽功耗大、带宽宽、解调简洁宽、解调简洁（调幅广播）（调幅广播）功耗小功耗小带宽宽带宽宽功耗小、带宽窄，功耗小、带宽窄，频率整体搬移困难频率整体搬移困难（单边带电台）（单边带电台）功耗小、带宽功耗小、带宽较窄、低频好较窄、低频好（电视）（电视）68 1、滤波法模型、滤波法模型 输出信号时域输出信号时域表示式为：表示式为：输出信号频域输出信号频域表示式为：表示式为：只要适当选择只要适当选择H()，便可以得到各种幅度调制信号。，便可以得到各种幅度调制信号。5.1.5 线性调制的一般模型线性调制
39、的一般模型69单边带调制：单边带调制：H()具有志向高通特性，则保留上边带具有志向高通特性，则保留上边带 若若H()有志向低通特性，则保留下边带。有志向低通特性，则保留下边带。双边带调制双边带调制：H()=1；残留边带调制残留边带调制：5.1.5 线性调制的一般模型线性调制的一般模型70低低通通调制模型调制模型 AM 信号信号DSB 信号信号VSB 信号信号SSB 信号信号带带通通5.1.5 线性调制的一般模型线性调制的一般模型712 2、移相法模型、移相法模型 sm(t)sm(t)可等效为两个互为正交调制重量的合成。可等效为两个互为正交调制重量的合成。频域表达式为：频域表达式为：同相重量同相
40、重量正交重量正交重量5.1.5 线性调制的一般模型线性调制的一般模型72移相法线性调制的一般模型如下，它适用于全部线性调制。移相法线性调制的一般模型如下，它适用于全部线性调制。5.1.5 线性调制的一般模型线性调制的一般模型73可以得到常规调幅边带信号可以得到常规调幅边带信号可以得到双边带信号可以得到双边带信号5.1.5 线性调制的一般模型线性调制的一般模型74可以得到单边带信号可以得到单边带信号希尔伯特希尔伯特滤波器滤波器5.1.5 线性调制的一般模型线性调制的一般模型75输出为残留边带信号输出为残留边带信号 为调制信号为调制信号m(t)通过正交滤波器通过正交滤波器传递函数为传递函数为 后的
41、输出，取后的输出，取“+”号为下边带，取号为下边带，取“-”号为上边带信号的号为上边带信号的波形。波形。正交正交滤波器滤波器 不论哪种线性调制，其已调信号的不论哪种线性调制，其已调信号的同同相分量幅度相分量幅度SI(t)均正比于调制信号均正比于调制信号，所，所以可以无失真地恢复以可以无失真地恢复SI(t)。5.1.5 线性调制的一般模型线性调制的一般模型765.1.5 线性调制的一般模型线性调制的一般模型775.1.6 相干解调与包络检波相干解调与包络检波 解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中复原解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中复原原基带信号（即调制信号）。原基带信号（
42、即调制信号）。解调的方法有：解调的方法有：相干解调（同步检波）相干解调（同步检波）非相干解调（包络检波）非相干解调（包络检波）781 1、相干解调（同步检波）、相干解调（同步检波）相干解调器的一般模型相干解调器的一般模型 相干解调器原理：为了无失真地复原原基带信号，接收端相干解调器原理：为了无失真地复原原基带信号，接收端必需供应一个与接收的已调载波严格同步必需供应一个与接收的已调载波严格同步(同频同相同频同相)的本地载波的本地载波(称称为相干载波为相干载波)，它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频，它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频重量，即可得到原始的基带调制信号。重量，即
43、可得到原始的基带调制信号。实质：频谱搬移，把在载频位置的已调信号的谱搬回到原始实质：频谱搬移，把在载频位置的已调信号的谱搬回到原始基带位置。基带位置。5.1.6 相干解调与包络检波相干解调与包络检波79【时域】【时域】已调信号的一般表达式为已调信号的一般表达式为 与同频同相的相干载波与同频同相的相干载波c(t)相乘后，得相乘后，得经经低通滤波器低通滤波器后，得到后，得到 因为因为sI(t)是是m(t)通过一个全通滤波器通过一个全通滤波器HI()后的结果，故上式中后的结果，故上式中的的sd(t)就是解调输出，即就是解调输出，即 HI()=1或者或者1/25.1.6 相干解调与包络检波相干解调与包
44、络检波80【频域】【频域】已调信号的一般表达式为已调信号的一般表达式为 与同频同相的相干载波与同频同相的相干载波c(t)相乘后频谱为：相乘后频谱为：经经低通滤波器低通滤波器后，得到后，得到5.1.6 相干解调与包络检波相干解调与包络检波812、包络检波、包络检波 适用条件：适用条件：AM信号，且要求信号，且要求|m(t)|max A0，包络检波器结构：包络检波器结构：5.1.6 相干解调与包络检波相干解调与包络检波包络检波低通滤波隔直m(t)823、插入载波的包络检波、插入载波的包络检波 因因DSB、SSB、VSB均是抑制载波的已调信号，其包络不能均是抑制载波的已调信号，其包络不能干脆表示调制
45、信号，因而不能接受简洁的包络检波方法解调，但干脆表示调制信号，因而不能接受简洁的包络检波方法解调，但若插入很强的载波，使之成为或近似为若插入很强的载波，使之成为或近似为AM信号，则可利用包络信号，则可利用包络检波器复原调制信号。检波器复原调制信号。该方法对该方法对DSB、SSB和和VSB信号均适用，载波重量可在接收信号均适用，载波重量可在接收端插入，也可以在发送端插入。为了保证检波质量，插入的载波端插入，也可以在发送端插入。为了保证检波质量，插入的载波振幅应远大于信号的振幅，同时也要求插入的载波与调制载波同振幅应远大于信号的振幅，同时也要求插入的载波与调制载波同频同相。频同相。5.1.6 相干
46、解调与包络检波相干解调与包络检波83瞬时幅度瞬时幅度瞬时相位瞬时相位5.1.6 相干解调与包络检波相干解调与包络检波84由于插入载波幅度由于插入载波幅度Ad远大于信号幅度，即：远大于信号幅度，即：包络检波并滤去直流重量包络检波并滤去直流重量5.1.6 相干解调与包络检波相干解调与包络检波85【探讨】【探讨】在发送端插入载波与在发送端插入载波与AM等效等效在接收端插入载波，必需复原载波，复原载波的难度与相干解调在接收端插入载波，必需复原载波，复原载波的难度与相干解调相当相当性能比相干解调差：用插入大载波方式增大了同相重量，而正交性能比相干解调差：用插入大载波方式增大了同相重量，而正交重量成了解调的重量成了解调的“噪声噪声”将相干解调的乘法器，简化为插入载波检波的加法器将相干解调的乘法器，简化为插入载波检波的加法器+包络检波包络检波器，降低了确定的困难度，器，降低了确定的困难度，5.1.6 相干解调与包络检波相干解调与包络检波865.1.6 相干解调与包络检波相干解调与包络检波87