第三章調(diào)制4-1調(diào)幅

1、第三章第三章 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)本課程傳輸?shù)男盘柋菊n程傳輸?shù)男盘柣鶐盘柣鶐盘栍麄鬏數(shù)男畔?，頻譜集中在欲傳輸?shù)男畔ⅲl譜集中在較低頻率較低頻率（數(shù)字、模擬）（數(shù)字、模擬）載波載波正弦、正弦、高頻高頻已調(diào)波已調(diào)波攜帶了信息的攜帶了信息的高頻窄帶高頻窄帶信號（或稱通帶信號）信號（或稱通帶信號）調(diào)制調(diào)制基帶信號加載到正弦載波的過程基帶信號加載到正弦載波的過程調(diào)制的結(jié)果調(diào)制的結(jié)果得到已調(diào)波得到已調(diào)波解調(diào)解調(diào)從已調(diào)波中恢復(fù)基帶信號的過程從已調(diào)波中恢復(fù)基帶信號的過程3.1 3.1 什么是調(diào)制和解調(diào)什么是調(diào)制和解調(diào) 調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)已調(diào)波的特點(diǎn)：已調(diào)波的特點(diǎn)：帶寬帶寬一定遠(yuǎn)小于一定遠(yuǎn)小于中心頻率中心頻率

2、為什么要調(diào)制為什么要調(diào)制（1 1）在無線系統(tǒng)中，為了有效地輻射功率。在無線系統(tǒng)中，為了有效地輻射功率。 （2 2）在有線系統(tǒng)中，同軸線對于高頻提供了有效的屏蔽，在有線系統(tǒng)中，同軸線對于高頻提供了有效的屏蔽， 使得高頻信號不致泄漏。使得高頻信號不致泄漏。 （3 3）無線電高頻可提供較大的通信容量。無線電高頻可提供較大的通信容量。 （4 4） 利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)可以提供有效的方法來克服信道缺陷利用調(diào)制解調(diào)技術(shù)可以提供有效的方法來克服信道缺陷 調(diào)制的方式調(diào)制的方式正弦載波正弦載波)cos(tAc 調(diào)幅調(diào)幅 調(diào)頻調(diào)頻調(diào)相調(diào)相模擬調(diào)制模擬調(diào)制基帶信號是模擬信號基帶信號是模擬信號數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制基帶信號是數(shù)

3、字信號基帶信號是數(shù)字信號衡量調(diào)制解調(diào)器好壞的主要性能指標(biāo)衡量調(diào)制解調(diào)器好壞的主要性能指標(biāo) 1.抗噪聲抗干擾能力抗噪聲抗干擾能力 2. 2. 調(diào)制方式的頻譜有效性調(diào)制方式的頻譜有效性 在保證傳輸速率和質(zhì)量條件下，使用帶寬越小越好在保證傳輸速率和質(zhì)量條件下，使用帶寬越小越好 3.3.調(diào)制方式的功率有效性調(diào)制方式的功率有效性放大已調(diào)射頻信號放大已調(diào)射頻信號,可用可用線性功率放大器線性功率放大器?非非線性功率放大器線性功率放大器? 3.2 3.2 模擬調(diào)制模擬調(diào)制 3.2.1 3.2.1 幅度調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)1. 1. 普通調(diào)幅普通調(diào)幅( (AM) )(1) 調(diào)幅的定義調(diào)幅的定義( )( )c

4、mcmaVtVk v t載波幅度按調(diào)制信號規(guī)律變化載波幅度按調(diào)制信號規(guī)律變化 (1cos)cmaVmtcmmaaVVkm稱為調(diào)幅系數(shù)稱為調(diào)幅系數(shù) coscmamVk VtttcmVcmV( )cmVt載波信號載波信號tVtvccmccos)(調(diào)制信號調(diào)制信號,cos)(tVtvmc cmmVV(2) 調(diào)幅波的時(shí)域表示調(diào)幅波的時(shí)域表示表達(dá)式表達(dá)式波形波形( )( )cos(1cos)coscmccmacv tVttVmttAM波形特征波形特征:上包絡(luò)上包絡(luò)下包絡(luò)下包絡(luò)上、下包絡(luò)上、下包絡(luò)均反映調(diào)制信號變化均反映調(diào)制信號變化當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)1am 從時(shí)域看從時(shí)域看什么是調(diào)制失真什么是調(diào)制失真？當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)

5、1am ( )( )cos(1cos)coscmccmacv tVttVmtt幅度出現(xiàn)負(fù)值幅度出現(xiàn)負(fù)值理論上波形理論上波形實(shí)際電路波形實(shí)際電路波形上、下包絡(luò)不反映上、下包絡(luò)不反映調(diào)制信號變化調(diào)制信號變化上包絡(luò)上包絡(luò)下包絡(luò)下包絡(luò)調(diào)制失真調(diào)制失真（3 3）調(diào)幅波（）調(diào)幅波（AMAM）的頻譜與帶寬）的頻譜與帶寬頻譜成分頻譜成分帶寬帶寬 頻譜頻譜調(diào)制前調(diào)制前調(diào)制后調(diào)制后c調(diào)制前調(diào)制前調(diào)制后調(diào)制后( )( )cos(1cos)coscmccmacv tVttVmtttVmtVmtVtvccmaccmaccm)cos(21)cos(21cos)(從頻域看從頻域看什么是調(diào)制失真什么是調(diào)制失真?頻譜特征頻譜特

6、征調(diào)制前調(diào)制前調(diào)制后調(diào)制后頻譜搬移過程出現(xiàn)了非線性頻譜搬移過程出現(xiàn)了非線性ccc 、 、22cc 、33cc 、.出現(xiàn)了調(diào)制信號的諧波出現(xiàn)了調(diào)制信號的諧波1. 三條譜線三條譜線頻譜頻譜線性線性搬移搬移c載頻載頻c一對旁頻一對旁頻2. 幅度幅度1122acmmm VVcmV載頻載頻旁頻旁頻載頻幅度最大載頻幅度最大載頻不攜帶信息載頻不攜帶信息 帶寬帶寬c調(diào)制前調(diào)制前調(diào)制后調(diào)制后調(diào)制前調(diào)制前調(diào)制后調(diào)制后BW=2(2 )FBW=max2max(2)F（4）調(diào)幅波的功率（單位電阻）調(diào)幅波的功率（單位電阻）從時(shí)域計(jì)算從時(shí)域計(jì)算調(diào)幅波幅度調(diào)幅波幅度( )(1cos)cmcmaVtVmt功率功率222)cos

7、1 (21)(21tmVtVPacmcm時(shí)變時(shí)變最大功率值最大功率值22)1 (21acmMAXmVP最小功率值最小功率值22)1 (21acmMINmVP在調(diào)制信號一周內(nèi)的平均功率值在調(diào)制信號一周內(nèi)的平均功率值)211 (21)cos1 (2121222220acmacmmVtdtmVP從頻譜計(jì)算功率從頻譜計(jì)算功率調(diào)制前調(diào)制前調(diào)制后調(diào)制后載頻功率載頻功率221cmcVP 兩個(gè)旁頻功率兩個(gè)旁頻功率cacmaPmVmP2221)21(212由于由于 1 1，因此在，因此在AM調(diào)制中，調(diào)制中，攜帶信息的頻譜分量攜帶信息的頻譜分量的能量占總能量的的能量占總能量的比例很小比例很小 am旁頻功率旁頻功率

8、載頻功率載頻功率212am比較：比較：結(jié)論：結(jié)論：總功率總功率2211(1)22ccmaPPPVm與時(shí)域計(jì)算相同與時(shí)域計(jì)算相同怎么辦？怎么辦？2.抑制載波的雙邊帶調(diào)幅抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）為什么要抑制載波為什么要抑制載波載波不攜帶信息載波不攜帶信息載頻占據(jù)的功率最多載頻占據(jù)的功率最多頻譜與帶寬頻譜與帶寬BW = 2F 結(jié)論：結(jié)論：DSB 節(jié)省了節(jié)省了功率，功率，但沒有但沒有節(jié)省頻帶節(jié)省頻帶功率功率DSB信號功率為兩旁頻功率之和信號功率為兩旁頻功率之和表達(dá)式與波形表達(dá)式與波形tVAVtVAVttVAVtvccmmccmmccmm)cos(21)cos(21coscos)(載波信號載

9、波信號tVtvccmccos)(調(diào)制信號調(diào)制信號,cos)(tVtvm()c 抑制載波雙邊帶信號是抑制載波雙邊帶信號是調(diào)制信號調(diào)制信號與與載波信號載波信號相乘相乘的結(jié)果的結(jié)果結(jié)論：結(jié)論：波形波形兩信號相乘兩信號相乘波形特點(diǎn)波形特點(diǎn)（1 1）上下包絡(luò)均上下包絡(luò)均 不同于不同于調(diào)制信號的變化形狀調(diào)制信號的變化形狀（2）在調(diào)制信號的在調(diào)制信號的過零點(diǎn)過零點(diǎn)處，處，已調(diào)波的相位發(fā)生已調(diào)波的相位發(fā)生180度突變度突變。 相位突變相位突變下包絡(luò)下包絡(luò)3. 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅(SSB-SC)引出思路引出思路雙邊帶調(diào)幅的兩個(gè)邊帶完全相同，為節(jié)省頻帶，雙邊帶調(diào)幅的兩個(gè)邊帶完全相同，為節(jié)省頻帶， 僅發(fā)射一個(gè)邊帶

10、僅發(fā)射一個(gè)邊帶頻譜與帶寬頻譜與帶寬調(diào)制前調(diào)制前調(diào)制后調(diào)制后帶寬帶寬maxBWF比比DSB縮小一半縮小一半表達(dá)式與波形表達(dá)式與波形載波信號載波信號tVtvccmccos)(單音調(diào)制信號單音調(diào)制信號,cos)(tVtvm()c tVAVtvccmm)cos(21)(上邊帶信號上邊帶信號單音調(diào)制的單邊帶信號波形單音調(diào)制的單邊帶信號波形c注意：注意：多音調(diào)制多音調(diào)制的的 單邊帶信號單邊帶信號 的的包絡(luò)會(huì)變化包絡(luò)會(huì)變化， 但但不反映調(diào)制信號不反映調(diào)制信號4.調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法調(diào)幅信號的產(chǎn)生方法(1) AM 和和 DSB-SC調(diào)幅實(shí)質(zhì)調(diào)幅實(shí)質(zhì) AM和和DSB均是頻譜搬移均是頻譜搬移頻譜搬移的基本方法頻譜搬

11、移的基本方法 ： 乘法器濾波器乘法器濾波器 非線性器件濾波器非線性器件濾波器ccAMc0c2BWFDSB-SC注意：注意：中心頻率中心頻率 帶寬帶寬（2）SSB-SC信號產(chǎn)生信號產(chǎn)生濾波法濾波法由雙邊帶信號中由雙邊帶信號中濾出濾出一個(gè)邊帶一個(gè)邊帶難點(diǎn)難點(diǎn)當(dāng)調(diào)制信號的當(dāng)調(diào)制信號的最低頻率最低頻率很?。ㄉ踔翞楹苄。ㄉ踔翞? 0）時(shí)，）時(shí)，上下兩邊帶的頻差上下兩邊帶的頻差 很小，即很小，即相對頻差值相對頻差值 很小很小 minFmin2Ff cff要求濾波器的要求濾波器的矩形系數(shù)矩形系數(shù)接近接近1 1 濾波器很難做濾波器很難做多次搬移法多次搬移法降低濾波器制作難度降低濾波器制作難度1cf第一次調(diào)制第

12、一次調(diào)制低載頻低載頻相對值相對值 較大較大1cff濾出濾出Ffc1第二次調(diào)制第二次調(diào)制載頻載頻 ，相對值，相對值 更大更大2cf12ccfFf更容易濾波更容易濾波2cf移相法移相法)sinsincos(cos21)cos(21ttttVAVtVAVvcccmmccmmssBL)sinsincos(cos21)cos(21ttttVAVtVAVvcccmmccmmssBH難點(diǎn)：寬帶難點(diǎn)：寬帶90度相移網(wǎng)絡(luò)度相移網(wǎng)絡(luò)5. 振幅解調(diào)振幅解調(diào)解調(diào)實(shí)質(zhì)解調(diào)實(shí)質(zhì)頻譜搬移頻譜搬移DSB信號信號ttVAVtvccmmDSBcoscos)(1( )( )( )coscos2cos2DSBrmcmrmcv tvt

13、v tAVV Vttt（1）相干解調(diào)）相干解調(diào)參考信號參考信號tVtvrrmrcos)(與與DSB載波同頻同相載波同頻同相rc采用一個(gè)相干信號（參考信號）與被解調(diào)信號相乘采用一個(gè)相干信號（參考信號）與被解調(diào)信號相乘低通低通濾波后濾波后tVAVtvcmmocos21)(高頻高頻相干解調(diào)的相干解調(diào)的關(guān)鍵點(diǎn)：關(guān)鍵點(diǎn)：保證參考信號與保證參考信號與DSB的載波的載波同頻同相同頻同相頻差頻差相差相差)cos()(tVtvcrmr設(shè)：設(shè)： 參考信號參考信號相乘相乘，并通過，并通過低通濾波器低通濾波器后：后：ttVAVtvcmmocos)cos(21)(ttVAVtvccmmDSBcoscos)(用來解調(diào)雙邊帶信號用來解調(diào)雙邊帶信號輸出輸出音頻音頻的幅度的幅度受到了受到了調(diào)制調(diào)制失真失真相干解調(diào)的難點(diǎn)：相干解調(diào)的難點(diǎn)：同頻同相同頻同相的參考信號的獲得的參考信號的獲得（2）包絡(luò)檢波）包絡(luò)檢波優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路簡單、不需要相干信號電路簡單、不需要相干信號非相干解調(diào)非相干解調(diào)取出被解調(diào)信號的包絡(luò)取出被解調(diào)信號的包絡(luò)適用條件：適用條件：包絡(luò)必須反映調(diào)制信號包絡(luò)必須反映調(diào)制信號只只適用于適用于AM普通調(diào)幅波普通調(diào)幅波幅度調(diào)制與解調(diào)幅度調(diào)制與解調(diào)小結(jié)：小結(jié)：振幅調(diào)制與解調(diào)在頻域上都是一種振幅調(diào)制與解調(diào)在頻域上都是一種頻譜的線性搬