通信電路ch062

1、1n 不能充分利用發(fā)射機功率不能充分利用發(fā)射機功率傳送信息傳送信息（載波分量不（載波分量不含信息，卻占去了調幅波總功率的一半以上）含信息，卻占去了調幅波總功率的一半以上）n 所占的帶寬寬所占的帶寬寬（有一半是多余的）有一半是多余的） ，不利節(jié)省頻不利節(jié)省頻率資源。率資源。于是產(chǎn)生了于是產(chǎn)生了其他調幅其他調幅制式制式（1）抑制載波調幅的時域表示式（單頻調制）抑制載波調幅的時域表示式（單頻調制）2（2）抑制載波調幅信號的波形圖：）抑制載波調幅信號的波形圖：3o 抑制載波調幅信號中抑制載波調幅信號中不含固定的載波分量，不含固定的載波分量，若調制信號的若調制信號的平均值不是零，則會產(chǎn)生平均值不是零，則

2、會產(chǎn)生“載漏載漏”o 調制信號是正值時的載波相位與調制信號是負值時的調制信號是正值時的載波相位與調制信號是負值時的載波載波相位是相位是反相的反相的o 已調信號的幅度仍隨調制信號變化已調信號的幅度仍隨調制信號變化，但其包絡不能反映調但其包絡不能反映調制信號的形狀制信號的形狀（3）抑制載波調幅的頻域表示式：）抑制載波調幅的頻域表示式：-2-1012345678-1.5-1.2-0.9-0.6-0.300.30.60.91.21.5上包絡上包絡下包絡下包絡4（4）實現(xiàn)實現(xiàn)抑制載波抑制載波調幅的框圖：調幅的框圖：（5）抑制載波調幅波的解調方法：只能使用同步解調）抑制載波調幅波的解調方法：只能使用同步解

3、調)(tvf)(tvDSB)(tvc帶通濾波器帶通濾波器乘法器實現(xiàn)：乘法器實現(xiàn)：差分對模擬差分對模擬 乘法器乘法器四四 個二極管個二極管環(huán)形乘法器環(huán)形乘法器)2cos1)(21)(cos(cos)cos)(cos)(2ttVKVttVkVttVtkVttvcfcmcfcmcccmfcDSB低通濾波器低通濾波器)(tvDSB)(tvD)(tvc5o 利用非線性變換提取載波利用非線性變換提取載波帶通濾波器帶通濾波器平方器平方器分頻器分頻器)(tvDSB)(1tv)(2tv)(tvc)(212tvf若輸入信號為：若輸入信號為：ttvtvcfDSBcos)()(經(jīng)平方器后得經(jīng)平方器后得：ttvtvtv

4、tvcffDSB2cos)(21)(21)()(2221經(jīng)帶通濾波器取出上式中第二項，即經(jīng)帶通濾波器取出上式中第二項，即：ttvtvcf2cos)(21)(22因為因為 為正值，為正值，v2(t)中一定含有中一定含有 分量，將此分分量，將此分量取出，經(jīng)放大限幅并量取出，經(jīng)放大限幅并2：1 分頻，即可得所需載波分頻，即可得所需載波c267T8T1T2T3T4T5T6TeR9T12500500500載波信號入載波信號入調制信號入調制信號入145Vk8 . 67載波信號入：載波信號入：調制信號入：調制信號入：tVVtvccmccos)(10, 8tVVtvmcos)(4, 1輸出信號為：輸出信號為：

5、)cos()cos()(10, 84, 1tVVtVVktvccmmo討論：討論：1.若若1，4端和端和8，10端直流平衡，輸出是什么端直流平衡，輸出是什么調幅波形調幅波形？ 2.若若8，10端直流平衡，如何得到端直流平衡，如何得到標準調幅波形標準調幅波形？ 3.載漏載漏是如何產(chǎn)生的？是如何產(chǎn)生的？ 4.若若1，4端平衡，而端平衡，而8，10端不平衡，輸出是端不平衡，輸出是什么波形什么波形？8o 雙邊帶抑制載波調幅方式中，不含固定載波分量，因而雙邊帶抑制載波調幅方式中，不含固定載波分量，因而可以有效地利用發(fā)射機的功率傳遞信息。但它是雙邊帶可以有效地利用發(fā)射機的功率傳遞信息。但它是雙邊帶信號，所

6、占帶寬仍為調制信號最高角頻率的兩倍。信號，所占帶寬仍為調制信號最高角頻率的兩倍。o 而從有效傳輸信息的角度看，只要傳送一個邊帶就夠了，而從有效傳輸信息的角度看，只要傳送一個邊帶就夠了，只傳送一個邊帶的調幅信號稱為單邊帶調幅，可以選擇只傳送一個邊帶的調幅信號稱為單邊帶調幅，可以選擇上邊帶也可以采用下邊帶上邊帶也可以采用下邊帶.也可上、下邊帶傳兩路不同也可上、下邊帶傳兩路不同信號。信號。o 單邊帶調幅，簡記為單邊帶調幅，簡記為SSBAMSSBAMn充分利用發(fā)射機的功率充分利用發(fā)射機的功率n節(jié)省占有頻帶節(jié)省占有頻帶n信息傳輸?shù)慕嵌仁亲罴颜{幅方式信息傳輸?shù)慕嵌仁亲罴颜{幅方式n但是實現(xiàn)這種調幅方式的調制

7、和解調技術比較復雜但是實現(xiàn)這種調幅方式的調制和解調技術比較復雜9o 為了求得為了求得SSBAMSSBAM信號的時域表示式，對信號的時域表示式，對SSBAMSSBAM信號的頻譜信號的頻譜函數(shù)進行逆傅立葉變換。令函數(shù)進行逆傅立葉變換。令 表示為：表示為：)( jVSSBcccfcfSSBjVjVjV0)(21)(21)( 并假定調制信號的最高頻率并假定調制信號的最高頻率 。根據(jù)逆傅立葉變換。根據(jù)逆傅立葉變換 公式，可得公式，可得SSBAM信號的時域表示式為信號的時域表示式為 cm)(tvSSB一個取上邊帶的一個取上邊帶的SSBAM信號的時域表示式可記為信號的時域表示式可記為ttvttvtvcfcf

8、SSBsin2)(cos2)()(稱稱 為為 的希爾伯特（的希爾伯特（Hilbert）變換。（見）變換。（見P340）)(tvf)(tvf10（1）單邊帶調幅的時域表示）單邊帶調幅的時域表示o 當當SSBAM信號取下邊帶時，其時間函數(shù)表示式為信號取下邊帶時，其時間函數(shù)表示式為 ：o 若調制信號若調制信號 為一單頻余弦信號為一單頻余弦信號 ， 對載波對載波 進行單邊帶調幅。進行單邊帶調幅。（本例取上邊帶）：（本例取上邊帶）：o 單邊帶調幅信號的幅度包絡不反映調制信號的波形。單邊帶調幅信號的幅度包絡不反映調制信號的波形。o 對單邊帶調幅信號，只能使用同步解調方法對單邊帶調幅信號，只能使用同步解調方

9、法ttvttvtvcfcfSSBsin2)(cos2)()()(tvftVtvmfcos)(tVVtvccmmSSB)cos(21)(tVtvccmccos)(11o 濾波法：將抑制載波調幅波濾除一個邊帶濾波法：將抑制載波調幅波濾除一個邊帶難點：當調制信號中含低頻分量而載頻較高時，濾波器的難點：當調制信號中含低頻分量而載頻較高時，濾波器的實現(xiàn)困難因為兩個邊帶相距很近，載頻處有銳截止特性實現(xiàn)困難因為兩個邊帶相距很近，載頻處有銳截止特性帶通濾波器帶通濾波器tVtvccmccos)(tVtvmfcos)(ccSSBAM HzF300min7010fHz%006. 010600270minfF4010

10、fHz%6 . 010600250minfF改進方法：較低載頻改進方法：較低載頻SSBAM 再用再用 混頻法逐次提高載頻至所需頻率混頻法逐次提高載頻至所需頻率 f cf minFfc minFfc 12多級調制降低對濾波器的要求多級調制降低對濾波器的要求濾波濾波濾波濾波載波載波載波載波載波載波)(tvf濾波濾波功放功放Ff 11fFFf 1)(12Fff)(12Fff2f)(123Ffff)(123Ffff3fKHZf1001發(fā)射載頻發(fā)射載頻SSB頻譜頻譜13相移法相移法o 相移法相移法：將調制信號和載頻分別移相：將調制信號和載頻分別移相90后相乘，得到后相乘，得到的信號與未移相的信號相加減。

11、的信號與未移相的信號相加減。tVVtVtVtVtVtvccmmccmmccmmSSB)cos(21sin2sincos2cos)(14獨立邊帶調幅（獨立邊帶調幅（ ISB AM）o 兩個不同的調制信號互不相干地調制在同一載波頻率兩個不同的調制信號互不相干地調制在同一載波頻率n 發(fā)射機有兩個獨立的單邊帶調制器，一個調制器產(chǎn)發(fā)射機有兩個獨立的單邊帶調制器，一個調制器產(chǎn)生上邊帶，一個調制器產(chǎn)生下邊帶，結合為一個雙生上邊帶，一個調制器產(chǎn)生下邊帶，結合為一個雙邊帶信號，但這個雙邊帶的上下邊帶是相互獨立的邊帶信號，但這個雙邊帶的上下邊帶是相互獨立的n 為了解調，需要插入導頻為了解調，需要插入導頻n ISB

12、技術可用于立體聲技術可用于立體聲AM傳輸傳輸15獨立邊帶發(fā)射機方框圖獨立邊帶發(fā)射機方框圖o獨立邊帶發(fā)射機中信道獨立邊帶發(fā)射機中信道A、B傳的是不同信傳的是不同信息的信號。息的信號。o圖中紅色部分為插入導頻用，目的給同步圖中紅色部分為插入導頻用，目的給同步 解調提供一基準。解調提供一基準。100kHz振蕩器振蕩器kHzA50 信道kHzB50 信道帶通帶通帶通帶通kHzA10095 下邊帶kHzB105100 上邊帶帶通帶通帶通帶通2.7MHz振蕩器振蕩器25MHz振蕩器振蕩器kHz10595 kHz28052795 MHz8052779527.發(fā)射發(fā)射天線天線導頻導頻插入插入開關開關MHzf8

13、0.27016（3）單邊帶調幅信號的解調電路：）單邊帶調幅信號的解調電路：o SSBAM信號中，無載波分量，包絡也不反映調制信號信號中，無載波分量，包絡也不反映調制信號的波形。的波形。只能用同步解調方法。而且只能用同步解調方法。而且 SSB AM對載波恢復對載波恢復要求更嚴格，必須與發(fā)射載頻要求更嚴格，必須與發(fā)射載頻同頻同相同頻同相才能實現(xiàn)無失真解調才能實現(xiàn)無失真解調o 為了實現(xiàn)同步解調，通常采用方法：為了實現(xiàn)同步解調，通常采用方法：n在在SSBAM信號中加入導頻發(fā)一點載頻信號中加入導頻發(fā)一點載頻（邊帶功率占（邊帶功率占總發(fā)射功率總發(fā)射功率96%）作為接收端解調基準，用鎖相環(huán)路提作為接收端解調

14、基準，用鎖相環(huán)路提取取n在本地產(chǎn)生一個頻率為在本地產(chǎn)生一個頻率為 的振蕩的振蕩 但它不可能與發(fā)送信號中的載波同頻同相，不屬于相干解調。但只但它不可能與發(fā)送信號中的載波同頻同相，不屬于相干解調。但只要這兩個載波的頻率差在容許范圍之內還是可用的。例如，在傳送要這兩個載波的頻率差在容許范圍之內還是可用的。例如，在傳送話音信號時，如果頻率差在幾赫茲以內，并不影響信息的傳送。話音信號時，如果頻率差在幾赫茲以內，并不影響信息的傳送。 但有失真！但有失真！c17o 從有效傳輸信息的角度，單邊帶調幅是各種調幅方式中從有效傳輸信息的角度，單邊帶調幅是各種調幅方式中最好的。但最好的。但SSBAM的調制與解調比較復

15、雜的調制與解調比較復雜o 不適于傳送帶有直流分量的信號（或包含大量低頻分量）不適于傳送帶有直流分量的信號（或包含大量低頻分量）o 殘留邊帶調幅殘留邊帶調幅：簡記為：簡記為VSBAM，單邊帶調幅和雙邊，單邊帶調幅和雙邊帶調幅之間的一種折衷方式帶調幅之間的一種折衷方式o VSBAMVSBAM傳送傳送被抑制邊帶的一部分，同時又將被傳送邊帶被抑制邊帶的一部分，同時又將被傳送邊帶抑制掉一部分，故稱其為殘留邊帶抑制掉一部分，故稱其為殘留邊帶o 為了保證信號無失真地傳輸，傳送邊帶中被抑制的部分為了保證信號無失真地傳輸，傳送邊帶中被抑制的部分和抑制邊帶中被傳送的部分應滿足和抑制邊帶中被傳送的部分應滿足互補對稱

16、關系即互補對稱關系即 用斜切濾波器實現(xiàn)（設在收、發(fā)兩端均可，使信號用斜切濾波器實現(xiàn)（設在收、發(fā)兩端均可，使信號在解調前總效果在解調前總效果互補對稱互補對稱）)()(cVSBcVSBjVjV常數(shù)常數(shù) 18o 廣播電視系統(tǒng)的圖象部分應用的是殘留邊帶調幅，它在廣播電視系統(tǒng)的圖象部分應用的是殘留邊帶調幅，它在發(fā)送端和接收端都接有濾波器。發(fā)端和收端濾波器的頻率發(fā)送端和接收端都接有濾波器。發(fā)端和收端濾波器的頻率特性分別如下圖所示。發(fā)送端傳送上邊帶，同時將下邊帶特性分別如下圖所示。發(fā)送端傳送上邊帶，同時將下邊帶中載波附近中載波附近0.75MHz的部分全部保留的部分全部保留o 接收端的濾波器，接收端的濾波器，

17、在載波在載波 附近附近0.75MHz范圍內滿范圍內滿足互補對稱關系足互補對稱關系cf)(MHZf)(jHT)(jHR0110.50cfcf60.750.750.750.750.50.25)(MHZf19o 對不含（或?。┹d波分量的對不含（或?。┹d波分量的VSBAM信號的解調只能信號的解調只能采用同步解調采用同步解調的方法。的方法。o 恢復本地載波信號：在恢復本地載波信號：在VSBAM信號中加導頻；也可信號中加導頻；也可采用采用DSBAM類似的非線性變換方法類似的非線性變換方法o 在容許一定失真情況下，對含有大載波分量的在容許一定失真情況下，對含有大載波分量的VSBAM信號可以使用峰值包絡檢波器

18、解調信號可以使用峰值包絡檢波器解調，可大大簡，可大大簡化解調電路化解調電路o VSBAM所占帶寬比單邊帶略寬所占帶寬比單邊帶略寬，基本具有，基本具有SSBAM的優(yōu)點的優(yōu)點o 在調制信號中含有直流分量時，這種調制方式可以使在調制信號中含有直流分量時，這種調制方式可以使用。用。殘留邊帶濾波器比單邊帶濾波器也易于實現(xiàn)殘留邊帶濾波器比單邊帶濾波器也易于實現(xiàn)20o 正交幅度調制與解調是利用兩個頻率相同但相正交幅度調制與解調是利用兩個頻率相同但相位相差位相差90度的正弦波作為載波，以調幅的方法度的正弦波作為載波，以調幅的方法同時傳送兩路互相獨立的信號的一種調制方式。同時傳送兩路互相獨立的信號的一種調制方式

19、?？梢怨?jié)省傳輸帶寬可以節(jié)省傳輸帶寬這種調制方式的已調信號所占頻帶僅為兩這種調制方式的已調信號所占頻帶僅為兩路信號中的較寬者而不是二者之和。路信號中的較寬者而不是二者之和。21o 兩路互相獨立的信號兩路互相獨立的信號a(t)和和b(t)分別調制角頻率為分別調制角頻率為 c的兩個互相差的兩個互相差90度的正弦波，調制后的兩路信號相加度的正弦波，調制后的兩路信號相加得到輸出信號得到輸出信號x(t)，表示為：，表示為：22tccostcsintccostcsina(t)b(t)b(t)x(t)ttbttatxccsin)(cos)()(調制器調制器解調器解調器tccostccosa(t)22o 輸入信

20、號輸入信號x(t)x(t)被兩個互相正交的正弦波相乘，與被兩個互相正交的正弦波相乘，與 相乘的結果為：相乘的結果為：o 輸入信號輸入信號 x x( (t t) ) 與與 相乘的結果相乘的結果解調原理解調原理：ttbttatxccsin)(cos)()(2sin)(2cos)(21)(21cos)(ttbttatattxccctccos濾除濾除2 c 分量，得到解調輸出分量，得到解調輸出a(t)。tcsin2cos)(2sin)(21)(21sin)(ttbttatbttxccc濾除濾除2 c分量，得到解調輸出分量，得到解調輸出b(t)。23o 當用數(shù)字信號對載波進行幅度調制時，稱為數(shù)字信當用數(shù)

21、字信號對載波進行幅度調制時，稱為數(shù)字信號調幅，也稱為幅度鍵控，號調幅，也稱為幅度鍵控，簡記為簡記為ASKo 一般情況下，數(shù)字信號為一隨機脈沖序列，并表為：一般情況下，數(shù)字信號為一隨機脈沖序列，并表為： 式中，式中， 為隨機變量，對二進制數(shù)字信號，它可取為隨機變量，對二進制數(shù)字信號，它可取 0，1兩種數(shù)值。兩種數(shù)值。 是碼元波形，它可以是矩形脈是碼元波形，它可以是矩形脈 沖波形，也可以是升余弦脈沖、鐘形脈沖或抽樣脈沖波形，也可以是升余弦脈沖、鐘形脈沖或抽樣脈 沖等波形。沖等波形。p ASK頻譜與頻譜寬度頻譜與頻譜寬度:頻譜是搬移到載頻兩旁的二進制頻譜是搬移到載頻兩旁的二進制 基帶信號頻譜，頻譜寬

22、度是基帶信號頻譜寬度的兩倍。基帶信號頻譜，頻譜寬度是基帶信號頻譜寬度的兩倍。kskkTtgatS)()(ka)(tg24pASK實現(xiàn)方法：實現(xiàn)方法：乘法器帶通濾波器：即將基帶信號與載波信號相乘，乘法器帶通濾波器：即將基帶信號與載波信號相乘，再通過一個帶通，就可以得到再通過一個帶通，就可以得到ASK信號。信號。振蕩器開關：用一個受基帶信號控制的電子開關通、振蕩器開關：用一個受基帶信號控制的電子開關通、斷載波振蕩器的輸出來實現(xiàn)。斷載波振蕩器的輸出來實現(xiàn)。p波形：波形：25ASK解調方法解調方法o 包絡檢波采樣判決包絡檢波采樣判決o 同步檢波采樣判決同步檢波采樣判決 同步解調的關鍵仍然是同步載波的提

23、取。同步解調的關鍵仍然是同步載波的提取。ASK調制、解調電路都很簡單，但抗干擾能力不強。調制、解調電路都很簡單，但抗干擾能力不強。一般用于短距離數(shù)據(jù)傳輸。一般用于短距離數(shù)據(jù)傳輸。26AM接收機接收機*改變電臺方法改變電臺方法本振與濾波器本振與濾波器統(tǒng)調統(tǒng)調只調本振頻率只調本振頻率濾波器帶寬寬濾波器帶寬寬27o 在中頻實現(xiàn)對有用信道的選擇對在中頻實現(xiàn)對有用信道的選擇對Q值的要求低，而值的要求低，而選擇信道主要靠中頻濾波器選擇信道主要靠中頻濾波器o 接收機天線接收下來的信號極弱（接收機天線接收下來的信號極弱（-120dBm），），將此信號放大到解調器前可解調，需要放大將此信號放大到解調器前可解調，

24、需要放大100-200dB，為了放大器的穩(wěn)定，在一個頻帶內的放，為了放大器的穩(wěn)定，在一個頻帶內的放大器，其增益應控制在大器，其增益應控制在50-60dB以內；超外差接以內；超外差接收機方案將接收機的總增益分散到射頻、中頻和基收機方案將接收機的總增益分散到射頻、中頻和基帶三個頻段上；并且，中頻高增益放大器制作容易帶三個頻段上；并且，中頻高增益放大器制作容易o 固定中頻上進行解調相對容易固定中頻上進行解調相對容易o 低噪聲放大器的增益不宜過高，以免其后的變頻器低噪聲放大器的增益不宜過高，以免其后的變頻器產(chǎn)生過多的非線性失真產(chǎn)生過多的非線性失真BWfQ 28超外差式接收機的缺點和改進超外差式接收機的

25、缺點和改進o 外差式接收機最大的缺點是組合干擾頻率點多，如三階外差式接收機最大的缺點是組合干擾頻率點多，如三階交調干擾；在寄生通道中，鏡頻干擾現(xiàn)象最為嚴重交調干擾；在寄生通道中，鏡頻干擾現(xiàn)象最為嚴重n 消除鏡頻干擾，最為直接的方法是不讓它進入變頻消除鏡頻干擾，最為直接的方法是不讓它進入變頻器，這全靠變頻器之前的鏡像抑制濾波器來實現(xiàn)器，這全靠變頻器之前的鏡像抑制濾波器來實現(xiàn)o 高中頻方案：增大中頻頻率，可以抑制鏡頻，但高中頻方案：增大中頻頻率，可以抑制鏡頻，但相同相同Q值的中頻濾波器，高中頻對相鄰信道的抑值的中頻濾波器，高中頻對相鄰信道的抑制能力降低制能力降低o 二次變頻方案二次變頻方案：兩次變

26、頻，第一次混頻采用高中：兩次變頻，第一次混頻采用高中頻，以提高對鏡像頻率的抗干擾能力，第二次混頻，以提高對鏡像頻率的抗干擾能力，第二次混頻采用低中頻，可實現(xiàn)窄帶，以抑制相鄰信道的頻采用低中頻，可實現(xiàn)窄帶，以抑制相鄰信道的干擾。干擾。29o 調幅波解調電路調幅波解調電路 ：常用的同步檢波與二極管峰值包絡檢波：常用的同步檢波與二極管峰值包絡檢波o 同步檢波適用于任何調幅信號，用相乘器實現(xiàn)同步檢波適用于任何調幅信號，用相乘器實現(xiàn)o 二極管包絡檢波器適合于解調含有較大載波分量的調幅信號二極管包絡檢波器適合于解調含有較大載波分量的調幅信號。如標準調幅波（如標準調幅波（m1)，含有較大載波分量的殘留邊帶調

27、幅，含有較大載波分量的殘留邊帶調幅波波o 二極管包絡檢波器主要由檢波二極管二極管包絡檢波器主要由檢波二極管D及及RC低通濾波器組成，低通濾波器組成，利用二極管的單向導電及利用二極管的單向導電及RC元件的充放電特性實現(xiàn)檢波的。元件的充放電特性實現(xiàn)檢波的。RC時間常數(shù)的選取很關鍵，若時間常數(shù)的選取很關鍵，若RC時間常數(shù)過大，則會產(chǎn)生時間常數(shù)過大，則會產(chǎn)生對角切割失真，若對角切割失真，若RC時間常數(shù)過小，高頻分量會濾除不干凈，時間常數(shù)過小，高頻分量會濾除不干凈，綜合考慮要求滿足下式：綜合考慮要求滿足下式：211cmRCfm3014965Rk101R100123 4 5 6 7810111213146Rk3 . 3122C005. 0VAMIN1C1 . 02R3Rk1k14Rk110R820VC6C1 . 01211Rk2 . 19R567C1 . 012005. 03CoV8R7Rk1k3 . 34C005. 05C1354631VAMINoV1R2R3R1C2C1Dk7 . 4k7 . 4k101 . 01 . 078cvc)(tvi)(tvo3