笫6章 調(diào)制與解調(diào)2

笫6章調(diào)制與解調(diào)

一、調(diào)制的基本概念二、幅度調(diào)制1、標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制與解調(diào)2、抑制載波調(diào)幅、單邊帶調(diào)幅和殘留邊帶調(diào)幅3、正交幅度調(diào)制與解調(diào)4、數(shù)字信號調(diào)幅三、角度調(diào)制角調(diào)調(diào)制的基本概念頻率調(diào)制信號的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制的方法與電路調(diào)頻波的解調(diào)方法與電路四、數(shù)字信號的相位調(diào)制2001年9月--12月1《通信電路原理》--無九2、抑制載波調(diào)幅、單邊帶調(diào)幅和殘留邊帶調(diào)幅標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的缺點(diǎn)不能充分利用發(fā)射機(jī)功率（載波分量不含信息，卻占去了調(diào)幅波總功率的一半以上)

載波分量的存在，有時(shí)還會(huì)形成干擾。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（1）抑制載波調(diào)幅的時(shí)域表示式（單頻調(diào)制）：調(diào)幅時(shí)不發(fā)射載波。2001年9月--12月2《通信電路原理》--無九抑制載波調(diào)幅（續(xù)）（2）抑制載波調(diào)幅信號的波形圖：返回2001年9月--12月3《通信電路原理》--無九抑制載波調(diào)幅波的特點(diǎn)

抑制載波調(diào)幅信號中不含固定的載波分量，調(diào)制信號的平均值不是零，會(huì)產(chǎn)生“載漏”。

調(diào)制信號是正值時(shí)的載波相位與調(diào)制信號是負(fù)值時(shí)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。

上圖（3）抑制載波調(diào)幅的頻域表示式：2001年9月--12月4《通信電路原理》--無九抑制載波調(diào)幅（續(xù)3）（5）抑制載波調(diào)幅的解調(diào)電路：只能使用同步解調(diào)方法。帶通濾波器（4）實(shí)現(xiàn)抑制載波調(diào)幅的電路：乘法器實(shí)現(xiàn)：差分對模擬乘法器四個(gè)二極管環(huán)形乘法器低通濾波器載波恢復(fù)2001年9月--12月5《通信電路原理》--無九抑制載波調(diào)幅（續(xù)4）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(xiàng)，即：將此分量取出，經(jīng)放大限幅并經(jīng)2：1分頻，即可得所需載波。2001年9月--12月6《通信電路原理》--無九抑制載波調(diào)幅（續(xù)5）①④③②⑧⑩⑥12載波信號入調(diào)制信號入145舉例1：標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制和抑制載波調(diào)幅。2001年9月--12月7《通信電路原理》--無九抑制載波調(diào)幅（續(xù)6）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？2001年9月--12月8《通信電路原理》--無九單邊帶調(diào)幅

雙邊帶抑制載波調(diào)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(gè)邊帶就夠了，只傳送一個(gè)邊帶的調(diào)幅信號稱為單邊調(diào)幅，可以選擇上邊帶也可以采用下邊帶。單邊帶調(diào)幅，簡記為SSBAM既可充分利用發(fā)射機(jī)的功率又節(jié)省占有頻帶。信息傳輸?shù)慕嵌仁亲罴颜{(diào)幅方式。但是實(shí)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。2001年9月--12月9《通信電路原理》--無九單邊帶調(diào)幅（續(xù)1）（1）單邊帶調(diào)幅的時(shí)域表示式為了求得SSBAM信號的時(shí)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(shí)域表示式為：一個(gè)取上邊帶的SSBAM信號的時(shí)域表示式可記為

：稱為的希爾伯特（Hilbert）變換。（見P340）

2001年9月--12月10《通信電路原理》--無九單邊帶調(diào)幅（續(xù)2）（1）單邊帶調(diào)幅的時(shí)域表示式當(dāng)SSBAM信號取下邊帶時(shí)，其時(shí)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。（本例中取上邊帶）：

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。2001年9月--12月11《通信電路原理》--無九（2）實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)幅的電路：

濾波法：將抑制載波調(diào)幅波濾除一個(gè)邊帶。帶通濾波器SSBAM

改進(jìn)方法：較低載頻SSBAM再用混頻法逐次提高載頻至所需頻率。難點(diǎn)：當(dāng)調(diào)制信號中含有低頻分量而載頻較高時(shí)，濾波器的實(shí)現(xiàn)困難－－因?yàn)閮蓚€(gè)邊帶相距很近，載頻處有銳截止特性。例如2001年9月--12月12《通信電路原理》--無九單邊帶調(diào)幅（續(xù)4）濾波濾波載波載波載波濾波功放取上邊帶問題：提高SSBAM載頻能否用倍頻法？逐級濾波，兩邊帶距離較大，濾波器易做2001年9月--12月13《通信電路原理》--無九單邊帶調(diào)幅（續(xù)5）

相移法：另一種實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)幅的方法是相移法。2001年9月--12月14《通信電路原理》--無九單邊帶調(diào)幅（續(xù)6）（3）單邊帶調(diào)幅的解調(diào)電路：SSBAM信號中，既無載波分量，其包絡(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SSBAM對載波恢復(fù)要求更為嚴(yán)格必須與發(fā)射載頻同頻同相才能實(shí)現(xiàn)無失真解調(diào)。

為了實(shí)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(diǎn)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(gè)頻率為的振蕩。當(dāng)然，它不可能與發(fā)送信號中的載波同頻同相，因此，它不屬于相干解調(diào)。但只要這兩個(gè)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(shí)，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！2001年9月--12月15《通信電路原理》--無九殘留邊帶調(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）。

在單邊帶調(diào)幅和雙邊帶調(diào)幅之間找到了一種折衷方式，這就是殘留邊帶調(diào)幅，簡記為VSBAM。

在VSBAM方式中，不是將一個(gè)邊帶完全濾除，而是保留一部分。下圖所示為VSBAM信號幅度譜的示意圖。

VSBAM與SSBAM不同，它傳送被抑制邊帶的一部分，同時(shí)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－－實(shí)現(xiàn)斜切濾波器。2001年9月--12月16《通信電路原理》--無九殘留邊帶調(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(shí)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返回上邊帶（a）發(fā)送端（b）接收端2001年9月--12月17《通信電路原理》--無九殘留邊帶調(diào)幅的解調(diào)

對不含載波分量的VSBAM信號的解調(diào)只能采用同步解調(diào)的方法。為了恢復(fù)本地載波信號可以用在VSBAM信號中加導(dǎo)頻的方法，也可采用DSBAM類似的非線性變換方法。

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)，從而可大大簡化解調(diào)電路。

在調(diào)制信號中含有直流分量時(shí)，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(shí)現(xiàn)。

VSBAM所占帶寬比單邊帶略寬，基本具有SSBAM的優(yōu)點(diǎn)。2001年9月--12月18《通信電路原理》--無九正交幅度調(diào)制與解調(diào)

正交幅度調(diào)制與解調(diào)是一種特殊的復(fù)用技術(shù)，一般是指利用兩個(gè)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(shí)傳送兩路互相獨(dú)立的信號的一種調(diào)制方式。

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，可以節(jié)省傳輸帶寬。2001年9月--12月19《通信電路原理》--無九正交幅度調(diào)制與解調(diào)原理a(t)b(t)a(t)b(t)x(t)

兩路互相獨(dú)立的信號a(t)和b(t)分別調(diào)制角頻率為c的兩個(gè)互相差90度的正弦波，通常用和表示，并稱它們是互相正交的。調(diào)制后的兩路信號相加得到輸出信號x(t)，表示為：調(diào)制器解調(diào)器返回2001年9月--12月20《通信電路原理》--無九正交幅度調(diào)制與解調(diào)原理（續(xù)1）

輸入信號x(t)被兩個(gè)互相正交的正弦波相乘，與相乘的結(jié)果為：濾除2c分量，得到解調(diào)輸出a(t)。

輸入信號x(t)與相乘的結(jié)果為：濾除2c分量，得到解調(diào)輸出b(t)。解調(diào)原理：2001年9月--12月21《通信電路原理》--無九數(shù)字信號調(diào)幅

當(dāng)用數(shù)字信號對載波進(jìn)行幅度調(diào)制時(shí)，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，并表示為：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，它可以是矩形脈沖波形，也可以是升余弦脈沖、鐘形脈沖或抽樣脈沖等波形。

通常，數(shù)字信號中含有直流分量和豐富的低頻分量。

為了在具有帶通特性的信道內(nèi)傳送，必須進(jìn)行調(diào)制。在數(shù)字信號調(diào)幅中，多用殘留邊帶調(diào)幅方式。2001年9月--12月22《通信電路原理》--無九AM發(fā)射機(jī)調(diào)制信號源帶通濾波器前置放大器調(diào)制信號驅(qū)動(dòng)器RF載波振蕩器緩沖放大器載波驅(qū)動(dòng)器調(diào)制器帶通濾波器線性功率放大器帶通濾波器耦合網(wǎng)絡(luò)天線

2001年9月--12月23《通信電路原理》--無九超外差A(yù)M接收機(jī)方框圖音頻放大器檢波器中頻放大器帶通濾波器RF低噪聲放大器帶通濾波器天線揚(yáng)聲器本地振蕩器統(tǒng)一調(diào)諧AGC控制靜噪~2001年9月--12月24《通信電路原理》--無九19KHz導(dǎo)頻38KHz副載波輔助信道調(diào)頻立體聲廣播的基帶信號頻譜2001年9月--12月25《通信電路原理》--無九舉例：實(shí)驗(yàn)三調(diào)幅信號的解調(diào)電路同步檢波與二極管峰值包絡(luò)檢波是常用的兩種調(diào)幅波解調(diào)電路本實(shí)驗(yàn)仍采用1496集成片來構(gòu)成解調(diào)器，電路如下圖所示。2001年9月--12月26《通信電路原理》--無九圖（a）用1496集成片來構(gòu)成解調(diào)器149635462001年9月--12月27《通信電路原理》--無九圖（b）二極管包絡(luò)檢波器782001年9月--12月28《通信電路原理》--無九本實(shí)驗(yàn)仍采用1496集成片來構(gòu)成解調(diào)器。電路如圖（a）所示，載波信號經(jīng)電容加在⑧、⑩腳之間，相乘后的信號由12腳輸出，經(jīng)過、與組成的低通濾波器后，在解調(diào)輸出端得到恢復(fù)出來的調(diào)制信號。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)幅信號它具有電路簡單，易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)電路如圖（b）所示，它主要由檢波二極管D及RC低通濾波器組成，由于它是利用二極管的單向?qū)щ娂癛C元件的充放電特性實(shí)現(xiàn)檢波的。因此，RC時(shí)間常數(shù)的選取很關(guān)鍵，若RC時(shí)間常數(shù)過大，則會(huì)產(chǎn)生對角切割失真，若RC時(shí)間常數(shù)過小，高頻分量會(huì)濾除不干凈，綜合考慮要求滿足下式：2001年9月--12月29《通信電路原理》--無九各種調(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)幅返回1返回2返回32001年9月--12月30《通信電路原理》--無九抑制載波調(diào)幅電路返回2001年9月--12月31《通信電路原理》--無九習(xí)題：6-5，6-6，6-92001年9月--12月32《通信電路原理》--無九應(yīng)用MATLAB調(diào)制和解調(diào)演示程序

MATLAB的信號處理工具箱提供了一系列的函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)對通信系統(tǒng)的仿真。運(yùn)行演示程序可以觀察不同的調(diào)制方式下產(chǎn)生信號波形的區(qū)別，并且如果指定源信號為語音信號，可以單擊圖中的

play’按鈕聽到對應(yīng)的聲音。運(yùn)行這個(gè)程序可以在MATLAB的主界面中，單擊HelpExamplesandDemos,然后從彈出的MATLABDemos主控畫面的Toolboxes中，選擇SignalprocessingModulation,單擊run按鈕運(yùn)行。1．選用單頻正弦波，觀察AM，AMSSB，F(xiàn)M，PM調(diào)制時(shí)，已調(diào)信號的區(qū)別？（載頻FC＝400Hz,采樣Fs=2000Hz）2．利用playmod按鈕，“聽出”上述四種調(diào)制時(shí)，已調(diào)信號的區(qū)別？（即是聽瞬時(shí)頻率變化時(shí)的聲音）2001年9月--12月33《通信電路原理》--無九使用modulate函數(shù)編寫語音調(diào)制的程序（編寫1000Hz正弦信號幅度是1）參考程序：cd(c:\windows’)；

cd(media’)；Sound_data=Wavread(TheMicrosoftSound.wav’)；Display(播放原始信號’)；

Sound(Sound_data,24000,8)；PauseSubplot(2,1,1)；Plot(Sound_data)；Titl