模拟调制论文.doc

通信原理
课程论文

题 目 模拟调制系统

院 系____滨江学院_____________
专 业 信息工程
学生姓名 孙志阳
学 号 20112309056
学年学期 2013-2014-2

二〇一四年 5 月 14 日

一. 调制
调制的实质是频谱搬移，其作用和目的是
将调制信号（基带信号）转换成适合于信道传输的已调信号（频带信号）；
实现信道的多路复用，提高信道利用率；
减少干扰，提高系统抗干扰能力；
实现传输带宽与信噪比之间的互换
1. 原理

2.模型

3. 调制效率

4. 结论
AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关，载波分量不携带信息，所以，调制效率低是AM调制的一个最大缺点。

二. 幅度调制的原理
1.调制信号为具有各态历经性的宽平稳随机过程，假设均值为0，其统计平均与时间平均相同，通过乘法器，输出为一非平稳随机过程。其功率谱密度与自相关函数的时间平均是一对傅立叶变换。
所以先求出其自相关函数RAM(t,t+τ)。
再求其时间平均，对其进行傅立叶变换得到功率谱密度PAM(ω)

2. DSB信号的特点（与AM信号相比）
需采用相干解调(同步检波)，不能采用简单的包络检波。
在调制信号m(t)的过零点处，高频载波相位有180°的突变。 
DSB信号功率利用率提高了，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。

3. 单边带调制
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SSB信号的方法有很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。

4.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号通过一个单边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。我们把这种方法称为滤波法，它是最简单的也是最常用的方法。

5.SSB信号的滤波法产生

6..上边带

下边带

7.用滤波法形成SSB信号的技术难点是：
由于一般调制信号都具有丰富的低频成分，经调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄，这就要求单边带滤波器在fc附近具有陡峭的截止特性，才能有效地抑制无用的一个边带。这就使滤波器的设计和制作很困难。

8. 残留边带调制
残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种调制方式， 它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现上的难题。在VSB中，不是完全抑制一个边带（如同SSB中那样），而是逐渐切割，使其残留一小部分

9. 频谱

三.线性调制系统的抗噪声性能

1. DSB调制系统的性能

2.线性调制相干解调的抗噪声性能

3.AM信号包络检波抗噪声性能的特点
小信噪比时存在门限效应；
相干解调不存在门限效应；
结论：在大信噪比情况下，包络检波的性能与相干解调相同；但随着信噪比的减小，包络检波会才出现门限效应，致使解调器的输出信噪比急剧下降。

四. 非线性调制（角调制）的原理
幅度调制属于线性调制，它是通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的平移及线性变换的。一个正弦载波有幅度、频率和相位三个参量，因此，我们不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化中，还可以寄托在载波的频率或相位变化中。这种使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化而振幅保持恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制(PM) 。因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制。

角度调制与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。
由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，故调频与调相之间存在密切的关系，即调频必调相，调相必调频。鉴于FM用的较多，本节将主要讨论频率调制。

1.基本原理
频率的概念：严格地说，只有无限长的恒定振幅、恒定频率和恒定相位的正弦（余弦）波形才具有单一频率。载波被调制后，不再仅有单一频率。
2“瞬时频率”的概念：设一个载波可以表示为

式中，j0为载波的初始相位；
j(t) = w0t + j0 为载波的瞬时相位 ;
w0 = dj(t)/dt 为载波的角频率。
3.相位调制和频率调制的比较：
在相位调制中载波相位j(t)随调制信号m(t)线性地变化，而在频率调制中载波相位j(t)随调制信号m(t)的积分线性地变化。
若将m(t)先积分，再对载波进行相位调制，即得到频率调制信号。类似地，若将m(t)先微分，再对载波进行频率调制，就得到相位调制信号。
仅从已调信号波形上看无法区分二者。二者的区别仅在于已调信号和调制信号的关系不同。

4. 窄带调频（NBFM）

5. 宽带调频（WBFM)

五. 比较
综合前面的分析，各种模拟调制方式的性能如表 所示。表中的So/No是在相同的解调器输入信号功率Si、相同噪声功率谱密度n0、相同基带信号带宽fm的条件下，其中AM为100%调制，调制信号为单音正弦。
AM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差，在传输中如果载波受到信道的选择性衰落， 则在包检时会出现过调失真，信号频带较宽，频带利用率不高。因此AM制式用于通信质量要求不高的场合， 目前主要用在中波和短波的调幅广播中。
DSB调制的优点是功率利用率高，但带宽与AM相同，接收要求同步解调，设备较复杂。只用于点对点的专用通信， 运用不太广泛
WBFM抗噪声性能最好，DSB、SSB、VSB抗噪声性能次之，AM抗噪声性能最差。NBFM和AM的性能接近。
SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM, 而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。鉴于这些特点，SSB制式普遍用在频带比较拥挤的场合，如短波波段的无线电广播和频分多路复用系统中。 
VSB调制的诀窍在于部分抑制了发送边带， 同时又利用平缓滚降滤波器补偿了被抑制部分。
VSB的性能与SSB相当。VSB解调原则上也需同步解调， 但在某些VSB系统中，附加一个足够大的载波，就可用包络检波法解调合成信号（VSB+C），这种(VSB+C)方式综合了AM、 SSB和DSB三者的优点。所有这些特点，使VSB对商用电视广播系统特别具有吸引力。