線性模擬調(diào)制

1、模擬調(diào)制 線性調(diào)制（幅度調(diào)制）非線性調(diào)制（角度調(diào)制）AM 調(diào)幅DSB 雙邊帶調(diào)制SSB 單邊帶調(diào)制VSB 殘留邊帶調(diào)制FM 調(diào)頻PM 調(diào)相常見模擬調(diào)制方式線性調(diào)制的一般原理調(diào)制信號(hào): 正弦載波: A 為載波幅度; c為載波角頻率; 0為載波初始相位（設(shè)0=0）。設(shè)因?yàn)樗?調(diào)幅AM的原理 假設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t) 的平均值為0，將其疊加一個(gè)之流偏量A0 后與載波相乘，即形成調(diào)幅信號(hào)已調(diào)信號(hào)時(shí)域表示式：若m(t)為確知信號(hào)，則頻譜為若m(t)為隨機(jī)信號(hào)，則已調(diào)信號(hào)的頻域表示必須用功率譜描述。調(diào)制器模型 波形圖由波形可以看出，當(dāng)滿足條件：|m(t)| A0 時(shí)，其包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)波形相同，因此用包絡(luò)檢波

2、法很容易恢復(fù)出原始調(diào)制信號(hào)。否則，出現(xiàn)“過調(diào)幅”現(xiàn)象。這時(shí)用包絡(luò)檢波將發(fā)生失真。但是，可以采用其他的解調(diào)方法，如同步檢波（想干解調(diào)）。 頻譜圖 由頻譜可以看出，AM信號(hào)的頻譜由三部分組成: 載頻分量 上邊帶 下邊帶 上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。 AM信號(hào)帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào)，帶寬是基帶信號(hào)帶寬 fH 的兩倍 :BAM=2fHScAMPPtmAP2)(2220功率：當(dāng)m(t)為確知信號(hào)時(shí)，若則式中 載波功率， 邊帶功率。220APc_20_22_220_220_2cos)(2cos)(coscos)()(ttmAttmtAttmAtsPcccc

3、AMAM 調(diào)制效率 由上述可見，AM信號(hào)的總功率包括載波功率和邊帶功率兩部分。只有邊帶功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)，載波分量并不攜帶信息。有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）占信號(hào)總功率的比例稱為調(diào)制效率：當(dāng)m(t) = Am cos mt時(shí)，代入上式，得到當(dāng)|m(t)|max = A0時(shí)（100調(diào)制），調(diào)制效率最高，這時(shí) max 1/3 2220SAMAMmtPPAmt22( )/2mmtA 222222002mAMmmtAAAAmt 雙邊帶調(diào)制 DSB 的原理時(shí)域表示式：無直流分量A0頻譜：無載頻分量 曲線：調(diào)制效率：100優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省了載波功率缺點(diǎn)：不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜。ttmt

4、scDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS單邊帶調(diào)制 SSB 原理 雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜M()的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個(gè)邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法有兩種：濾波法和相移法。濾波法及SSB信號(hào)的頻域表示濾波法的原理方框圖 用邊帶濾波器，濾除不要的邊帶: 圖中，H()為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)，若 則可濾除下邊帶；若 則可濾除上邊帶。1,()()0,cUSBcHH1,()()0,cLSBcHH濾波后的信號(hào)頻譜保留上邊帶的頻譜圖()()SSBDSBSSH濾波法的缺點(diǎn) 1.濾波器很難做

5、到具有陡峭的截止特性 2.當(dāng)調(diào)制信號(hào)中含有直流及低頻分量時(shí)濾波法就不適用了。相移法和SSB信號(hào)的時(shí)域表示SSB信號(hào)的時(shí)域表示式設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為 載波為則DSB信號(hào)的時(shí)域表示式為若保留上邊帶，則有若保留下邊帶，則有tAtmmmcos)(ttcccos)(1( )cos()2USBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAtAt1( )cos()2LSBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAttAtttAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(兩式僅正負(fù)號(hào)不同將上兩式合并：式中，“”表示上邊帶信號(hào)，“+”表示下邊帶信

6、號(hào)。希爾伯特變換：上式中Am sinmt可以看作是Am cosmt 相移/2的結(jié)果。把這一相移過程稱為希爾伯特變換，記為“ ”，則有這樣，上式可以改寫為把上式推廣到一般情況，則得到 式中ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)(tAtAmmmmsinso c11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAttttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(的希爾伯特變換是)()(tmtm移相法SSB調(diào)制器方框圖優(yōu)點(diǎn)：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。缺點(diǎn)：寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實(shí)現(xiàn)。SSB信號(hào)的解調(diào) SSB信號(hào)的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡(jiǎn)

7、單的包絡(luò)檢波，因?yàn)镾SB信號(hào)也是抑制載波的已調(diào)信號(hào)，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以仍需采用相干解調(diào)。SSB信號(hào)的性能SSB信號(hào)的實(shí)現(xiàn)比AM、DSB要復(fù)雜，但SSB調(diào)制方式在傳輸信息時(shí)，不僅可節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的頻帶寬度比AM、DSB減少了一半。它目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。 殘留邊帶（VSB）調(diào)制 原理：殘留邊帶調(diào)制是介于SSB與DSB之間的一種折中方式它既克服了DSB信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了SSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)中的困難。在這種調(diào)制方式中，不像SSB那樣完全抑制DSB信號(hào)的一個(gè)邊帶，而是逐漸切割，使其殘留小部分，如下圖所示：調(diào)制方法：用濾波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理

8、框圖與濾波法SBB調(diào)制器相同。 不過，這時(shí)圖中濾波器的特性應(yīng)按殘留邊帶調(diào)制的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不再要求十分陡峭的截止特性，因而它比單邊帶濾波器容易制作。對(duì)殘留邊帶濾波器特性的要求由濾波法可知，殘留邊帶信號(hào)的頻譜為 為了確定上式中殘留邊帶濾波器傳輸特性H()應(yīng)滿足的條件，我們來分析一下接收端是如何從該信號(hào)中恢復(fù)原基帶信號(hào)的。 ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMHVSB信號(hào)解調(diào)器框圖式中 從而將 代入上式得 式中M( + 2c)及M( - 2c)是搬移到+ 2c和 -2c處的頻譜，它們可以由解調(diào)器中的低通濾波器濾除。于是，低通濾波器的輸出頻譜為 ( )VSBDSBSSH)()2()(2

9、1)()()2(21)(ccccpHMMHMMSttstscVSBpcos)(2)()()()(cVSBcVSBpSSS1( )( )()()2dccSMHH 顯然，為了保證相干解調(diào)的輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào)m(t)，上式中的傳遞函數(shù)必須滿足式中，H 調(diào)制信號(hào)的截止角頻率。上述條件的含義是：殘留邊帶濾波器的特性H()在c處必須具有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）特性, 相干解調(diào)時(shí)才能無失真地從殘留邊帶信號(hào)中恢復(fù)所需的調(diào)制信號(hào)。殘留邊帶濾波器的兩種形式 ：殘留上邊帶右圖(a)殘留下邊帶右圖(b)1( )( )()()2dccSMHH()()ccHHH常數(shù)， 線性調(diào)制的一般模型濾波法模型在前幾節(jié)的討論基礎(chǔ)上，可以歸納出濾波法線性調(diào)制的一般模型如下： 按照此模型得到的輸出信號(hào)時(shí)域表示式為：按照此模型得到的輸出信號(hào)頻域表示式為：式中， 只要適當(dāng)選擇H()，便可以得到各種幅度調(diào)制信號(hào)。)(cos)()(thttmtscm)()(21)(HMMSccm)()(thH移相法模型將上式展開，則可得到另一種形式的時(shí)域表示式，即式中上式表明，sm(t)可等效為兩個(gè)互為正交調(diào)制分量的合成。由此可以得到移相法線性調(diào)制的一般模型如下： )(cos)()(thttmtscm( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st( )( )( )IIs th tm t( )(