幅度的調(diào)制與解調(diào)

1、.,幅度的調(diào)制與解調(diào),.,幅度的調(diào)制與解調(diào),一、概述 二、幅值調(diào)制 三、幅值解調(diào) 四、調(diào)制解調(diào)的應(yīng)用,.,時(shí)域特性：指的是信號(hào)的強(qiáng)度隨著時(shí)間的變化特性。這些信號(hào)最后都轉(zhuǎn)換為隨著時(shí)間而隨機(jī)變化的電壓或電流。例如通信中要處理的各種信號(hào)：語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等。,一、概述,頻域特性：描述信號(hào)的另一種表示方法。描述的是信號(hào)包含哪些不同頻率分量。,.,調(diào)制在時(shí)域上是用一個(gè)低頻信號(hào)對(duì)一高頻信號(hào)某一特征參量進(jìn)行的控制。低頻信號(hào)稱(chēng)為調(diào)制信號(hào)，高頻信號(hào)稱(chēng)為載波，而調(diào)制出來(lái)的信號(hào)稱(chēng)為已調(diào)制波，所以調(diào)制的過(guò)程在時(shí)域就是使載波的某一特征參量隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化的過(guò)程。調(diào)制過(guò)程在頻域上是一個(gè)移頻的過(guò)程。 調(diào)制的類(lèi)型

2、有許多種。載波信號(hào)若用高頻正（余）弦波，可調(diào)制的特征參量是幅值、頻率和相位，從而可形成幅值調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制等三種調(diào)制形式。頻率調(diào)制和相位調(diào)制在本質(zhì)上都具有角度調(diào)制的特點(diǎn)，所以在具體處理上具有共同的特點(diǎn)。,調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波信號(hào)的某一個(gè)參量的過(guò)程。,解調(diào)：調(diào)制的逆過(guò)程，即從已調(diào)波中不失真地恢復(fù)原有的低頻 調(diào)制信號(hào)的過(guò)程,.,二、幅值調(diào)制,幅值調(diào)制是使載波信號(hào)的幅值隨調(diào)制信號(hào)而線性變化，其調(diào)制信號(hào)、載波 及已調(diào)制波如圖（1）所示。隨意實(shí)現(xiàn)幅值調(diào)制的一條重要途徑是實(shí)現(xiàn)調(diào)制波 與載波之間在時(shí)域內(nèi)德乘法運(yùn)算，這一過(guò)程可以用硬件、軟件等多種途徑來(lái)實(shí) 現(xiàn)。交流電橋是常用的幅值調(diào)節(jié)器?，F(xiàn)就此例

3、對(duì)幅值調(diào)制在時(shí)、頻域內(nèi)信號(hào)的 變化作一細(xì)致分析。,交流電橋如圖（2）所示，若其4個(gè)橋臂仍為純電阻，將其調(diào)整合適后達(dá)到平衡。,圖 2,.,如果4個(gè)橋臂中任意阻值發(fā)生變化使電橋失衡，而電橋有電壓輸出為,激勵(lì)電源電壓現(xiàn)為高頻正弦波,即,假如R也是一個(gè)正弦變化量（例如，用應(yīng)變電阻測(cè)量一個(gè)正弦交變應(yīng)力）,.,則電橋的輸出電壓信號(hào)成為,令,則,其時(shí)域波形如圖（3）所示，顯而易見(jiàn)，圖中的已調(diào)制波的幅值是低頻調(diào)制信號(hào)sinst 對(duì)于高頻載波sinct施加控制的結(jié)果。另外還需要給予特別注意的是，低頻調(diào)制信號(hào)處于不同符號(hào)時(shí)對(duì)于已調(diào)制波波形的影響： sinst處于正半周期時(shí)，已調(diào)制波與載波同相；而sinst處于負(fù)半

4、周時(shí)，已調(diào)制波與載波反相。 假如調(diào)制信號(hào)波形不是一個(gè)正弦波，而是一個(gè)任意波，按上述方法求取的已調(diào)制波波形的幅值隨調(diào)制信號(hào)的幅值變化而變化；相位視調(diào)制信號(hào)的正負(fù)而定。,.,圖 3,.,幅值調(diào)制在頻域的變化過(guò)程可以用兩種方法來(lái)解釋。,（1）時(shí)域三角函數(shù)法。 已調(diào)制波的時(shí)域表達(dá)公式為,可以用平面三角函數(shù)的積化和差關(guān)系公式變?yōu)?這樣可以根據(jù)調(diào)制信號(hào)（R）、載波（u0）的頻譜繪制出調(diào)制波（uy）的頻譜，如圖4所示。由圖可見(jiàn)：低頻調(diào)制信號(hào)（R）由于是一正弦波，所以具有s處兩根頻譜（雙邊頻譜），如圖4（a）所示載波同樣是正弦波，具有c處兩根頻譜，如圖4（b）所示。而已調(diào)波（ uy ）是兩個(gè)余弦信號(hào)相加，所以

5、他們頻譜在（s-c）、 （s+c）處各有兩根頻譜如圖4（c）所示，也就是說(shuō)經(jīng)過(guò)調(diào)制，已調(diào)制波的頻譜是在以載波頻譜c為中心，以調(diào)制信號(hào)圓頻率s為間隔對(duì)稱(chēng)的兩套頻譜，而其頻譜線高度是R與u0幅值乘積的1/2。,.,.,（2）頻域卷積法。幅值調(diào)制的過(guò)程在時(shí)域是調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)的相乘，根據(jù)傅里葉變換的卷積性質(zhì)，時(shí)域相乘的運(yùn)算對(duì)于頻域卷積的運(yùn)算，所以已調(diào)制波的頻譜應(yīng)是調(diào)制信號(hào)頻譜與載波信號(hào)頻譜卷積的結(jié)果。由于載波信號(hào)的頻譜是兩個(gè)位置在c處的函數(shù)，根據(jù)函數(shù)的卷積性質(zhì)，任何函數(shù)與函數(shù)的卷積都應(yīng)是這一函數(shù)在函數(shù)發(fā)生處重新構(gòu)圖，也就是將原函數(shù)平移到所在的位置上。所以調(diào)制信號(hào)頻譜與載波信號(hào)頻譜的卷積就是將調(diào)制信

6、號(hào)頻譜搬移至載波信號(hào)頻譜即在c處的兩個(gè)函數(shù)處，其結(jié)果如圖4（c）所示，結(jié)果與前述的三角函數(shù)法分析結(jié)果完全相同。 兩種分析方法在本例中是難以區(qū)分優(yōu)劣的，但如果調(diào)制信號(hào)不是正（余）弦信號(hào)而是任意信號(hào)，使用三角函數(shù)法就難以解決。用頻域卷積的方法就很容易解決，只要將此函數(shù)的頻譜原封不動(dòng)地搬移到載波頻譜c所在處，就可以得到已調(diào)波德頻譜，所以頻域卷積分析方法更具有普遍意義。 綜上所述，幅值調(diào)制的過(guò)程在時(shí)域是調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)相乘的運(yùn)算；在頻域是調(diào)制信號(hào)頻譜與載波信號(hào)頻譜卷積的運(yùn)算，是一種頻譜搬移的過(guò)程。,.,幅值調(diào)制的頻移特點(diǎn)在工程技術(shù)上具有重要意義。例如，所測(cè)信號(hào)的頻率很低，而常用的電子放大器在低頻段工

7、作特性不佳（見(jiàn)圖5（a）段）或容易混入低頻噪聲信號(hào)（如工頻干擾），“污染”被測(cè)信號(hào)，此時(shí)可采用幅值調(diào)制方法，將所測(cè)信號(hào)頻率移至放大器增益保持常值和不易受噪聲干擾的頻段上（見(jiàn)圖（5）b段），到放大后，在設(shè)法移回原處，恢復(fù)已放大的原測(cè)試信號(hào)。另外在廣播事業(yè)中，為了防止各電臺(tái)的相互干擾和適于發(fā)射，必須將各電臺(tái)的聲頻信號(hào)移頻至各自分配的高頻、超高頻頻段上。,圖 5放大器特性,.,三、幅值解調(diào),幅值調(diào)制的解調(diào)過(guò)程是將已調(diào)制波恢復(fù)為低原頻調(diào)制信號(hào)的過(guò)程?；謴?fù)原波形包括有幅值和正負(fù)號(hào)兩方面內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程有如下幾種方法。 （1）整流檢波解調(diào) 被測(cè)信號(hào)即調(diào)制信號(hào)在經(jīng)行幅值調(diào)制前，先預(yù)加一直流偏置，使之不再具

8、有雙向極性，然后再與高頻載波相乘的已調(diào)制波。在調(diào)制時(shí)只需對(duì)已調(diào)制波作整流和檢波，最后再將所加直流偏置除去，就可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)了。 這種方法雖然可以恢復(fù)原波形，但在調(diào)制解調(diào)的過(guò)程中有一加一減直流過(guò)程，由于實(shí)際工作中要使每一直流本身很穩(wěn)定，且兩個(gè)波完全對(duì)稱(chēng)較難實(shí)現(xiàn)，致使原波形與恢復(fù)后波形雖然在幅值上可以成比例，但在分界正負(fù)極性的零點(diǎn)上可能有漂移，而使分辨原波形正負(fù)極上可能有誤。 （2）同步解調(diào) 同步解調(diào)是將已調(diào)制波再與遠(yuǎn)在波信號(hào)作一次乘法運(yùn)算，其全部的信號(hào)流程如圖6所示。由上述調(diào)制過(guò)程的頻域分析可知，調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)在時(shí)域相乘，造成在頻域內(nèi)以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心的調(diào)制信號(hào)頻譜搬移到已載波頻譜為中心處，現(xiàn)在已調(diào)制波與載波相乘同樣在頻域會(huì)造成再一次的頻移，這次頻移是將以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心的已調(diào)制波頻譜搬移至以載波為中心處，這樣由于載波頻譜與原來(lái)調(diào)制時(shí)的相同而使第二次搬移后的頻譜有一部分搬移到原點(diǎn)處，所以,.,同步解調(diào)后的頻譜包含有與原調(diào)制信號(hào)相同的頻譜和附加的高頻頻譜兩部分（見(jiàn)圖6）前者是恢復(fù)波形所需要的；后者是不需要的，應(yīng)進(jìn)一步采取低通濾波將高頻部分濾除，