通信電路ch06_2

1、笫6章 調(diào)制與解調(diào)6.1調(diào)制的基本概念6.2幅度調(diào)制6.2.1標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制與解調(diào)6.2.2抑制載波調(diào)幅、單邊帶調(diào)幅和殘留邊帶調(diào)幅6.2.3正交幅度調(diào)制與解調(diào)6.2.4 數(shù)字信號調(diào)幅6.3 角度調(diào)制6.3.1角調(diào)調(diào)制的基本概念6.3.2頻率調(diào)制信號的性質(zhì)6.3.4 實現(xiàn)頻率調(diào)制的方法與電路6.3.5調(diào)頻波的解調(diào)方法與電路6.4數(shù)字信號的相位調(diào)制16.2.2其他調(diào)幅（抑制載波、單邊帶、 殘留邊帶）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的缺點不能充分利用發(fā)射機(jī)功率傳送信息（載波分量不含信息，卻占去了調(diào)幅波總功率的一半以上）所占的帶寬寬（有一半是多余的） ，不利節(jié)省頻率資源。于是產(chǎn)生了其他調(diào)幅制式抑制載波調(diào)幅（雙邊帶調(diào)幅DSBAM

2、）調(diào)幅時不發(fā)射載波（1）抑制載波調(diào)幅的時域表示式（單頻調(diào)制）26.2.2.1抑制載波調(diào)幅（2）抑制載波調(diào)幅信號的波形圖：3抑制載波調(diào)幅波的特點抑制載波調(diào)幅信號中不含固定的載波分量，若調(diào)制信號的平均值不是零，則會產(chǎn)生“載漏”調(diào)制信號是正值時的載波相位與調(diào)制信號是負(fù)值時的載波相位是反相的已調(diào)信號的幅度仍隨調(diào)制信號變化，但其包絡(luò)不能反映調(diào)制信號的形狀（3）抑制載波調(diào)幅的頻域表示式：上包絡(luò)下包絡(luò)4抑制載波調(diào)幅的應(yīng)用與實現(xiàn)框圖（4）實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅的框圖：（5）抑制載波調(diào)幅波的解調(diào)方法：只能使用同步解調(diào)帶通濾波器乘法器實現(xiàn)：差分對模擬 乘法器四 個二極管環(huán)形乘法器低通濾波器載波恢復(fù)？5抑制載波調(diào)幅的解調(diào)

3、利用非線性變換提取載波帶通濾波器平方器分頻器若輸入信號為：經(jīng)平方器后得：經(jīng)帶通濾波器取出上式中第二項，即：因為 為正值，v2(t)中一定含有 分量，將此分量取出，經(jīng)放大限幅并2：1 分頻，即可得所需載波6抑制載波調(diào)幅電路12載波信號入調(diào)制信號入1457抑制載波調(diào)幅電路（續(xù)）載波信號入：調(diào)制信號入：輸出信號為：討論：1.若1，4端和8，10端直流平衡，輸出是什么調(diào)幅波形？ 2.若8，10端直流平衡，如何得到標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波形？ 3.載漏是如何產(chǎn)生的？ 4.若1，4端平衡，而8，10端不平衡，輸出是什么波形？用相乘器實現(xiàn)抑制載波調(diào)幅時必須保持兩輸入端直流都平衡86.2.2.2 單邊帶調(diào)幅雙邊帶抑制載波調(diào)

4、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(jī)的功率傳遞信息。但它是雙邊帶信號，所占帶寬仍為調(diào)制信號最高角頻率的兩倍。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(diào)幅信號稱為單邊帶調(diào)幅，可以選擇上邊帶也可以采用下邊帶.也可上、下邊帶傳兩路不同信號。單邊帶調(diào)幅，簡記為SSBAM充分利用發(fā)射機(jī)的功率節(jié)省占有頻帶信息傳輸?shù)慕嵌仁亲罴颜{(diào)幅方式但是實現(xiàn)這種調(diào)幅方式的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)比較復(fù)雜9單邊帶調(diào)幅（續(xù)1）為了求得SSBAM信號的時域表示式，對SSBAM信號的頻譜函數(shù)進(jìn)行逆傅立葉變換。令 表示為： 并假定調(diào)制信號的最高頻率 。根據(jù)逆傅立葉變換 公式，可得SSBAM信號的時域表

5、示式為 ：一個取上邊帶的SSBAM信號的時域表示式可記為 ：稱 為 的希爾伯特（Hilbert）變換。（見P340） 10單邊帶調(diào)幅（續(xù)2）（1）單邊帶調(diào)幅的時域表示當(dāng)SSBAM信號取下邊帶時，其時間函數(shù)表示式為 ：若調(diào)制信號 為一單頻余弦信號 ， 對載波 進(jìn)行單邊帶調(diào)幅。（本例取上邊帶）：單邊帶調(diào)幅信號的幅度包絡(luò)不反映調(diào)制信號的波形。對單邊帶調(diào)幅信號，只能使用同步解調(diào)方法11實現(xiàn)單邊帶調(diào)幅的方法 濾波法：將抑制載波調(diào)幅波濾除一個邊帶難點：當(dāng)調(diào)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帶通濾波器SSBAM改進(jìn)方法：較低載頻SSBAM 再用 混頻法逐

6、次提高載頻至所需頻率例如越小越難實現(xiàn)12單邊帶調(diào)幅采用多級調(diào)制降低對濾波器的要求濾波濾波載波載波載波濾波功放取上邊帶問題：上述方案中提高SSBAM載頻能否用倍頻法？逐級調(diào)制（也可稱混頻），逐級濾波，兩邊帶距離較大，濾波器易實現(xiàn)。發(fā)射載頻SSB頻譜13單邊帶調(diào)幅-相移法相移法：將調(diào)制信號和載頻分別移相90后相乘，得到的信號與未移相的信號相加減。14獨立邊帶調(diào)幅（ ISB AM）兩個不同的調(diào)制信號互不相干地調(diào)制在同一載波頻率發(fā)射機(jī)有兩個獨立的單邊帶調(diào)制器，一個調(diào)制器產(chǎn)生上邊帶，一個調(diào)制器產(chǎn)生下邊帶，結(jié)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為了解調(diào)，需要插入導(dǎo)頻ISB技術(shù)可用于立體聲

7、AM傳輸15獨立邊帶發(fā)射機(jī)方框圖獨立邊帶發(fā)射機(jī)中信道A、B傳的是不同信息的信號。圖中紅色部分為插入導(dǎo)頻用，目的給同步 解調(diào)提供一基準(zhǔn)。100kHz振蕩器帶通帶通帶通帶通2.7MHz振蕩器25MHz振蕩器發(fā)射天線導(dǎo)頻插入開關(guān)16單邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)（3）單邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)電路：SSBAM信號中，無載波分量，包絡(luò)也不反映調(diào)制信號的波形。只能用同步解調(diào)方法。而且 SSB AM對載波恢復(fù)要求更嚴(yán)格，必須與發(fā)射載頻同頻同相才能實現(xiàn)無失真解調(diào)為了實現(xiàn)同步解調(diào)，通常采用方法：在SSBAM信號中加入導(dǎo)頻發(fā)一點載頻（邊帶功率占總發(fā)射功率96%）作為接收端解調(diào)基準(zhǔn)，用鎖相環(huán)路提取在本地產(chǎn)生一個頻率為 的振蕩 但

8、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(diào)。但只要這兩個載波的頻率差在容許范圍之內(nèi)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(nèi)，并不影響信息的傳送。 但有失真！176.2.3.3殘留邊帶調(diào)幅從有效傳輸信息的角度，單邊帶調(diào)幅是各種調(diào)幅方式中最好的。但SSBAM的調(diào)制與解調(diào)比較復(fù)雜不適于傳送帶有直流分量的信號（或包含大量低頻分量）殘留邊帶調(diào)幅：簡記為VSBAM，單邊帶調(diào)幅和雙邊帶調(diào)幅之間的一種折衷方式VSBAM傳送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(yīng)滿足互補(bǔ)對稱關(guān)系即 用

9、斜切濾波器實現(xiàn)（設(shè)在收、發(fā)兩端均可，使信號在解調(diào)前總效果互補(bǔ)對稱）常數(shù) 18殘留邊帶調(diào)幅（續(xù)1）廣播電視系統(tǒng)的圖象部分應(yīng)用的是殘留邊帶調(diào)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0.75MHz的部分全部保留接收端的濾波器，在載波 附近0.75MHz范圍內(nèi)滿足互補(bǔ)對稱關(guān)系0110.5060.750.750.750.750.50.25上邊帶（a）發(fā)送端（b）接收端19殘留邊帶調(diào)幅的解調(diào)對不含（或?。┹d波分量的VSBAM信號的解調(diào)只能采用同步解調(diào)的方法?；謴?fù)本地載波信號：在VSBAM信號中加導(dǎo)頻；也可采用DSBAM類似的非線

10、性變換方法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(luò)檢波器解調(diào)，可大大簡化解調(diào)電路VSBAM所占帶寬比單邊帶略寬，基本具有SSBAM的優(yōu)點在調(diào)制信號中含有直流分量時，這種調(diào)制方式可以使用。殘留邊帶濾波器比單邊帶濾波器也易于實現(xiàn)20正交幅度調(diào)制與解調(diào)正交幅度調(diào)制與解調(diào)是利用兩個頻率相同但相位相差90度的正弦波作為載波，以調(diào)幅的方法同時傳送兩路互相獨立的信號的一種調(diào)制方式。正交幅度調(diào)制可以節(jié)省傳輸帶寬這種調(diào)制方式的已調(diào)信號所占頻帶僅為兩路信號中的較寬者而不是二者之和。21正交幅度調(diào)制與解調(diào)原理兩路互相獨立的信號a(t)和b(t)分別調(diào)制角頻率為c的兩個互相差90度的正弦

11、波，調(diào)制后的兩路信號相加得到輸出信號x(t)，表示為：a(t)b(t)b(t)x(t)調(diào)制器解調(diào)器a(t)22正交幅度調(diào)制與解調(diào)原理（續(xù)1）輸入信號x(t)被兩個互相正交的正弦波相乘，與 相乘的結(jié)果為：輸入信號 x(t) 與 相乘的結(jié)果解調(diào)原理：濾除2 c 分量，得到解調(diào)輸出a(t)。濾除2 c分量，得到解調(diào)輸出b(t)。屬于何種解調(diào)？236.2.2.4 數(shù)字信號調(diào)幅（ASK）當(dāng)用數(shù)字信號對載波進(jìn)行幅度調(diào)制時，稱為數(shù)字信號調(diào)幅，也稱為幅度鍵控，簡記為ASK一般情況下，數(shù)字信號為一隨機(jī)脈沖序列，并表為： 式中， 為隨機(jī)變量，對二進(jìn)制數(shù)字信號，它可取 0，1兩種數(shù)值。 是碼元波形，它可以是矩形脈

12、沖波形，也可以是升余弦脈沖、鐘形脈沖或抽樣脈 沖等波形。ASK頻譜與頻譜寬度:頻譜是搬移到載頻兩旁的二進(jìn)制 基帶信號頻譜，頻譜寬度是基帶信號頻譜寬度的兩倍。24ASK信號波形與實現(xiàn)方法ASK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，再通過一個帶通，就可以得到ASK信號。振蕩器開關(guān)：用一個受基帶信號控制的電子開關(guān)通、斷載波振蕩器的輸出來實現(xiàn)。波形：25ASK解調(diào)方法包絡(luò)檢波采樣判決同步檢波采樣判決 同步解調(diào)的關(guān)鍵仍然是同步載波的提取。ASK調(diào)制、解調(diào)電路都很簡單，但抗干擾能力不強(qiáng)。一般用于短距離數(shù)據(jù)傳輸。26AM接收機(jī)*若LNA中無選頻回路,則此處需加鏡像抑制濾波器*改變電臺方法本

13、振與濾波器統(tǒng)調(diào)只調(diào)本振頻率濾波器帶寬寬27采用超外差式接收機(jī)的考慮在中頻實現(xiàn)對有用信道的選擇對Q值的要求低，而選擇信道主要靠中頻濾波器接收機(jī)天線接收下來的信號極弱（-120dBm），將此信號放大到解調(diào)器前可解調(diào)，需要放大100-200dB，為了放大器的穩(wěn)定，在一個頻帶內(nèi)的放大器，其增益應(yīng)控制在50-60dB以內(nèi)；超外差接收機(jī)方案將接收機(jī)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固定中頻上進(jìn)行解調(diào)相對容易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28超外差式接收機(jī)的缺點和改進(jìn)外差式接收機(jī)最大的缺點是組合干擾頻率點多，如三階交調(diào)干擾；在寄生通道中

14、，鏡頻干擾現(xiàn)象最為嚴(yán)重消除鏡頻干擾，最為直接的方法是不讓它進(jìn)入變頻器，這全靠變頻器之前的鏡像抑制濾波器來實現(xiàn)高中頻方案：增大中頻頻率，可以抑制鏡頻，但相同Q值的中頻濾波器，高中頻對相鄰信道的抑制能力降低二次變頻方案：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，第二次混頻采用低中頻，可實現(xiàn)窄帶，以抑制相鄰信道的干擾。29調(diào)幅信號的解調(diào)小結(jié)兩類方法：相干解調(diào)與非相干解調(diào)調(diào)幅波解調(diào)電路 ：常用的同步檢波與二極管峰值包絡(luò)檢波同步檢波適用于任何調(diào)幅信號，用相乘器實現(xiàn)二極管包絡(luò)檢波器適合于解調(diào)含有較大載波分量的調(diào)幅信號。如標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波（m1)，含有較大載波分量的殘留邊帶調(diào)幅波二極管包絡(luò)檢波

15、器主要由檢波二極管D及RC低通濾波器組成，利用二極管的單向?qū)щ娂癛C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(guān)鍵，若RC時間常數(shù)過大，則會產(chǎn)生對角切割失真，若RC時間常數(shù)過小，高頻分量會濾除不干凈，綜合考慮要求滿足下式：30用1496構(gòu)成的同步解調(diào)器14963546與調(diào)制器有何不同？31二極管包絡(luò)檢波器（串聯(lián)型與并聯(lián)型）78思考：右圖電路能否檢波？R32并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器工作原理與串聯(lián)型檢波電路相同，電容C兩端電壓反映了輸入信號的包絡(luò)變化。 兩者的區(qū)別是：1）并聯(lián)型檢波器包含兩個過程，一是電容器由于充、放電的時間常數(shù)不同引起的檢波過程；二是由于電容對高頻短路，電路中還有一個高頻電流

16、2）并聯(lián)型檢波器輸出不是電容兩端，而是二極管兩端，輸出電壓 ，要取出解調(diào)信號需加低通3）輸入電阻為R33并聯(lián)型二極管包絡(luò)檢波器RL1）并聯(lián)型檢波器包含兩個過程，一是電容器由于充、放電的時間常數(shù)不同引起的檢波過程，這和串聯(lián)型包絡(luò)檢波器一樣，對信號源引入的阻抗為二是由于電容對高頻短路，電路中還有一個高頻電流2）輸入電阻為輸入電阻為它對信號源引入的阻抗為34并聯(lián)型檢波電路對單頻信號的解調(diào)習(xí)題6-11的倍壓檢波器可看作兩種檢波器串接。35各種調(diào)幅方式的頻譜（a）標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅（b）抑制載波調(diào)幅（c）單邊帶調(diào)幅（d）殘留邊帶調(diào)幅123436單邊帶頻譜返回37抑制載波調(diào)幅電路實例抑制載波調(diào)幅電路381、 6-5，6-10 （不考慮 分量），6-112、補(bǔ)充題：下圖為移相法實現(xiàn)單邊帶調(diào)幅的框圖，用于傳輸兩路獨立信號。請寫出A、B、C、 D及 的數(shù)學(xué)表示式，并簡述其原理。39 下堂課：角度調(diào)制40附圖一：抑制載波調(diào)幅41附圖二：標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制當(dāng)載波端直流平衡，調(diào)制信號端直流電壓大于或等于調(diào)制信號幅度時，得到標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波42附圖三：載漏當(dāng)載波端直流平衡，調(diào)制信號端不平衡，且其直流電壓小于調(diào)制信號