第三章调制4-1调幅

第三章调制与解调本课程传输的信号基带信号——欲传输的信息，频谱集中在较低频率（数字、模拟）载波——正弦、高频已调波——携带了信息的高频窄带信号（或称通带信号）调制——基带信号加载到正弦载波的过程调制的结果——得到已调波解调——从已调波中恢复基带信号的过程3.1什么是调制和解调调制解调已调波的特点：带宽一定远小于中心频率为什么要调制（1）在无线系统中，为了有效地辐射功率。（2）在有线系统中，同轴线对于高频提供了有效的屏蔽，使得高频信号不致泄漏。（3）无线电高频可提供较大的通信容量。（4）利用调制解调技术可以提供有效的方法来克服信道缺陷调制的方式正弦载波)cos(tAc调幅调频调相模拟调制——基带信号是模拟信号数字调制——基带信号是数字信号衡量调制解调器好坏的主要性能指标1.抗噪声抗干扰能力2.调制方式的频谱有效性在保证传输速率和质量条件下，使用带宽越小越好3.调制方式的功率有效性放大已调射频信号,可用线性功率放大器?非线性功率放大器?3.2模拟调制3.2.1幅度调制与解调1.普通调幅(AM)载波信号tVtvccmccos)(调制信号,cos)(tVtvmccmmVVtcmV(1)调幅的定义()()cmcmaVtVkvt载波幅度按调制信号规律变化(1cos)cmaVmtcmmaaVVkm称为调幅系数coscmamVkVtttcmVcmV()cmVt(2)调幅波的时域表示表达式波形()()cos(1cos)coscmccmacvtVttVmttAM波形特征:上包络下包络上、下包络均反映调制信号变化当时1am从时域看——什么是调制失真？当时1am()()cos(1cos)coscmccmacvtVttVmtt幅度出现负值理论上波形实际电路波形上、下包络不反映调制信号变化——上包络下包络调制失真（3）调幅波（AM）的频谱与带宽频谱成分带宽①频谱调制前调制后c调制前调制后()()cos(1cos)coscmccmacvtVttVmtttVmtVmtVtvccmaccmaccm)cos(21)cos(21cos)(频谱特征调制前调制后频谱搬移过程出现了非线性ccc、、22cc、33cc、…….出现了调制信号的谐波频谱线性搬移c载频c一对旁频从频域看——什么是调制失真?1.三条谱线2.幅度1122acmmmVVcmV载频旁频载频幅度最大载频不携带信息②带宽调制前调制后BW=2(2)Fc调制前调制后BW=max2max(2)F（4）调幅波的功率（单位电阻）①从时域计算调幅波幅度()(1cos)cmcmaVtVmt功率222)cos1(21)(21tmVtVPacmcm时变22)1(21acmMAXmVP22)1(21acmMINmVP最大功率值最小功率值在调制信号一周内的平均功率值)211(21)cos1(2121222220acmacmmVtdtmVP②从频谱计算功率调制前调制后221cmcVPcacmaPmVmP2221)21(212旁频功率载频功率212am比较：结论：载频功率两个旁频功率总功率2211(1)22ccmaPPPVm与时域计算相同由于＜1，因此在AM调制中，携带信息的频谱分量的能量占总能量的比例很小am怎么办？2.抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）为什么要抑制载波载波不携带信息载频占据的功率最多BW=2F①频谱与带宽②功率结论：DSB节省了功率，但没有节省频带DSB信号功率为两旁频功率之和③表达式与波形载波信号tVtvccmccos)(调制信号,cos)(tVtvm()ctVAVtVAVttVAVtvccmmccmmccmm)cos(21)cos(21coscos)(抑制载波双边带信号是调制信号与载波信号相乘的结果结论：波形两信号相乘()coscosmcmcvtAVVtt（2）在调制信号的过零点处，已调波的相位发生180度突变。相位突变波形特点（1）上下包络均不同于调制信号的变化形状下包络3.单边带调幅(SSB-SC)引出思路——双边带调幅的两个边带完全相同，为节省频带，仅发射一个边带①频谱与带宽带宽maxBWF——比DSB缩小一半调制前调制后②表达式与波形单音调制的单边带信号波形c注意：多音调制的单边带信号的包络会变化，但不反映调制信号调制前载波信号tVtvccmccos)(单音调制信号,cos)(tVtvm()c调制后tVAVtvccmm)cos(21)(上边带信号4.调幅信号的产生方法(1)AM和DSB-SC调幅实质——AM和DSB均是频谱搬移频谱搬移的基本方法：①乘法器＋滤波器②非线性器件＋滤波器ccAMc0c2BWFDSB-SC注意：中心频率带宽（2）SSB-SC信号产生①滤波法由双边带信号中滤出一个边带难点当调制信号的最低频率很小（甚至为0）时，上下两边带的频差很小，即相对频差值很小minFmin2Ffcff要求滤波器的矩形系数接近1滤波器很难做②移相法)sinsincos(cos21)cos(21ttttVAVtVAVvcccmmccmmssBL)sinsincos(cos21)cos(21ttttVAVtVAVvcccmmccmmssBH难点：宽带90度相移网络5.振幅解调解调实质——频谱搬移DSB信号ttVAVtvccmmDSBcoscos)(（1）相干解调参考信号tVtvrrmrcos)(与DSB载波同频同相rc采用一个相干信号（参考信号）与被解调信号相乘1()()()[coscos2cos]2DSBrmcmrmcvtvtvtAVVVttt低通滤波后tVAVtvcmmocos21)(高频相干解调的关键点：保证参考信号与DSB的载波同频同相相乘，并通过低通滤波器后：1()cos()cos2omcmvtAVVtt频差()cos()rrmcvtVt设：参考信号ttVAVtvccmmDSBcoscos)(用来解调双边带信号输出音频的幅度受到了调制失真相干解调的难点：同频同相的参考信号的获得（2）包络检波——取出被解调信号的包络优点：电路简单、不需要相干信号——非相干解调适用条件：包络必须反映调制信号——只适用于AM普通调幅波幅度调制与解调小结：①振幅调制与解调在频域上都是一种频谱的线性搬移基本实现方法是乘法器加滤波器。②解调分相干解调和非相干解调DSB、SSB－－节省功率，节省频带－－频谱有效性好但必须采用相干解调－－难度大③幅度调制信号的幅度是变化的容易受到干扰，不能用高效率的非线性功率放大器放大，功率有效性不好。