南郵模電第十一章調(diào)制與解調(diào)

第十一章調(diào)制與解調(diào)（1）掌握調(diào)幅波的基本特征，實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制和解調(diào)的方法、基本電路。（2）掌握調(diào)頻、調(diào)相信號(hào)的基本特征，了解調(diào)頻電路的組成、工作原理、性能特點(diǎn)。了解鑒頻電路的組成、工作原理、性能特點(diǎn)。2/5/20231模擬電子技術(shù)11-1調(diào)制解調(diào)的概念一、基本概念二、調(diào)制的目的三、調(diào)制的分類(lèi)2/5/20232模擬電子技術(shù)一、SAM表達(dá)式、波形圖及頻譜二、調(diào)幅波的功率11.2.2雙邊帶調(diào)幅（DoubleSideBandAM）11.2.3單邊帶調(diào)幅（SingleSideBandAM）一、濾波法二、相移法11.2連續(xù)波幅度調(diào)制11.2.1標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅AM(AmplitudeModulation)2/5/20233模擬電子技術(shù)11.3相位調(diào)制（PM）11.4頻率調(diào)制（FM）一、直接調(diào)頻法二、間接調(diào)頻法11.5調(diào)頻與調(diào)相的聯(lián)系與區(qū)別11.6調(diào)角波的帶寬2/5/20234模擬電子技術(shù)11.7.1調(diào)幅波的解調(diào)——檢波一、二極管峰值包絡(luò)檢波電路二、同步檢波器（相干解調(diào)）11.7.2調(diào)角波的解調(diào)一、鑒相原理二、鑒頻原理11.7解調(diào)2/5/20235模擬電子技術(shù)第十一章調(diào)制與解調(diào)11-1調(diào)制解調(diào)的概念解調(diào)：調(diào)制的逆過(guò)程，從已調(diào)信號(hào)還原出原來(lái)信號(hào)。調(diào)制：用消息信號(hào)去控制或改變一個(gè)基本電磁波的某些參數(shù)的過(guò)程。已調(diào)信號(hào)：調(diào)制后的信號(hào)。調(diào)制信號(hào)：消息信號(hào)。載波：消息載體，即為基本電磁波。一、基本概念2/5/20236模擬電子技術(shù)調(diào)制解調(diào)uctusttuust2/5/20237模擬電子技術(shù)3.通過(guò)調(diào)制，增強(qiáng)信號(hào)的抗噪聲能力。二、調(diào)制的目的1.將信息信號(hào)所具有的頻譜搬移到某頻率處，使之與信道可傳輸?shù)念l譜相適應(yīng)。2.實(shí)現(xiàn)信道多用。如：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用。2/5/20238模擬電子技術(shù)連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制：用模擬或數(shù)字調(diào)制信號(hào)去控制模擬高頻載波信號(hào)（一般常用正弦波）。脈沖調(diào)制連續(xù)波模擬調(diào)制連續(xù)波數(shù)字調(diào)制三、調(diào)制的分類(lèi)正弦波的參量：幅度、頻率、相位；模擬或數(shù)字調(diào)制信號(hào)；2/5/20239模擬電子技術(shù)連續(xù)波調(diào)制脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制：用模擬調(diào)制信號(hào)控制脈沖序列信號(hào)或把模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)（如PCM、DM）。連續(xù)波模擬調(diào)制連續(xù)波數(shù)字調(diào)制脈沖模擬調(diào)制脈沖數(shù)字調(diào)制三、調(diào)制的分類(lèi)載波為脈沖序列信號(hào)，其理論依據(jù)為采樣定理；脈沖的參量：幅度、寬度、脈沖間隔；模擬系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)模擬系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)數(shù)字系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)一般不單獨(dú)使用2/5/202310模擬電子技術(shù)振幅調(diào)制（調(diào)幅、AM）頻率調(diào)制（調(diào)頻、FM）相位調(diào)制（調(diào)相、PM）調(diào)角11.2連續(xù)波幅度調(diào)制連續(xù)波模擬調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)AM（SAM）雙邊帶AM(DSBAM)單邊帶AM(SSBAM)AM2/5/202311模擬電子技術(shù)一、SAM表達(dá)式、波形圖及頻譜11.2.1標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅AM(AmplitudeModulation)圖11.2由模擬加法器和乘法器構(gòu)成的AM調(diào)制電路uc(t)

uo(t)-KMRpRRRUDuW2/5/202312模擬電子技術(shù)uc(t)

uo(t)-KMRpRRRUDuW1.表達(dá)式ma：“調(diào)幅指數(shù)”或“調(diào)幅度”2/5/202313模擬電子技術(shù)2.

波形圖圖11.1AM調(diào)制的載波、調(diào)制信號(hào)和已調(diào)波的波形Um(max)Um(min)uWt(b)(c)tuAMuct(a)2/5/202314模擬電子技術(shù)圖11.3單頻AM已調(diào)波頻譜圖3.頻譜2/5/202315模擬電子技術(shù)(a)復(fù)雜調(diào)制信號(hào)(多頻信號(hào))的時(shí)域波形(b)復(fù)雜調(diào)制信號(hào)(多頻信號(hào))的頻譜4.復(fù)雜調(diào)制信號(hào)2/5/202316模擬電子技術(shù)(c)多頻調(diào)制AM已調(diào)波的頻譜圖圖11.4多頻AM調(diào)制頻譜圖2/5/202317模擬電子技術(shù)圖11.5多頻AM已調(diào)波時(shí)域波形2/5/202318模擬電子技術(shù)1、載波功率2、邊頻功率二、調(diào)幅波的功率2/5/202319模擬電子技術(shù)結(jié)論：從功率的角度看，AM調(diào)制很不經(jīng)濟(jì)。若ma=0.3~0.5，則效率更低。4、邊頻功率與總功率之比當(dāng)ma=1時(shí)，該比值達(dá)到最大值0.33。3、總功率2/5/202320模擬電子技術(shù)11.2.2雙邊帶調(diào)幅（DoubleSideBandAM）1.DSBAM調(diào)制電路框圖圖11.6DSB調(diào)制實(shí)現(xiàn)框圖2/5/202321模擬電子技術(shù)2.表達(dá)式3.

波形圖圖11.8DSB已調(diào)波時(shí)域波形uWt

0

180度相位突變tuDSB0

2/5/202322模擬電子技術(shù)4.頻譜圖11.7DSB已調(diào)波頻譜0w

0

wc-Wwc

wc+W

cmmUKUW21uDSBW

w

UWm

uW節(jié)省發(fā)射功率2/5/202323模擬電子技術(shù)與DSB一樣，節(jié)省發(fā)射功率。1.上邊帶和下邊帶都反映了調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)，可抑制掉一個(gè)邊帶，而不會(huì)丟失有用信息。11.2.3單邊帶調(diào)幅（SingleSideBandAM）帶寬變??；實(shí)現(xiàn)方法：濾波法和相移法。2/5/202324模擬電子技術(shù)2.實(shí)現(xiàn)方法圖11.9濾波法單邊帶調(diào)制下邊帶已調(diào)波上邊帶已調(diào)波(1)濾波法2/5/202325模擬電子技術(shù)(2)相移法圖11.12相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制電路框圖2/5/202326模擬電子技術(shù)圖11.10單音SSB調(diào)制已調(diào)波頻譜0USSB(ω)ωC-ΩωCw下邊頻Um0Um0wUSSB(ω)上邊頻0CΩωCω+3.頻譜2/5/202327模擬電子技術(shù)圖11.11單音SSB調(diào)制時(shí)域波形4.波形圖2/5/202328模擬電子技術(shù)1.正弦波的瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)線性變化的調(diào)制方式，稱(chēng)為相位調(diào)制。11.3相位調(diào)制（PM）調(diào)制信號(hào)為uΩ(t)，載波uC(t)=Ucmcos(ωct+0)

mp=kpUm

------調(diào)相指數(shù)（最大相偏）設(shè)則2/5/202329模擬電子技術(shù)-----最大頻偏載波的瞬時(shí)相位2/5/202330模擬電子技術(shù)圖11.13調(diào)相過(guò)程各信號(hào)波形2.波形圖0uPM0ttttwCwuC00uW2/5/202331模擬電子技術(shù)圖11.14可控相移法調(diào)相電路實(shí)現(xiàn)框圖

晶體振蕩器

可控相移網(wǎng)絡(luò)

3.實(shí)現(xiàn)方法2/5/202332模擬電子技術(shù)可控相移網(wǎng)絡(luò)舉例：LC并聯(lián)諧振回路C0是控制電壓為零時(shí)電容圖11.15壓控電容構(gòu)成的LC并聯(lián)諧振移相網(wǎng)絡(luò)2/5/202333模擬電子技術(shù)11.4頻率調(diào)制（FM）1.頻率調(diào)制：載波的瞬時(shí)頻率隨調(diào)制信號(hào)線性變化2/5/202334模擬電子技術(shù)------調(diào)頻指數(shù)2/5/202335模擬電子技術(shù)圖11.16調(diào)頻過(guò)程各信號(hào)時(shí)域波形2.波形圖2/5/202336模擬電子技術(shù)(1)直接調(diào)頻法圖11.17直接調(diào)頻法框圖uWuFM

VCO

振蕩器

3.實(shí)現(xiàn)方法2/5/202337模擬電子技術(shù)(a)C4R2

+Ucc

-UEEC1

L1

C2

C3R1

D

L2

T

調(diào)頻波輸出

uW圖11.18采用變?nèi)荻O管的直接調(diào)頻電路2/5/202338模擬電子技術(shù)(b)圖11.18采用變?nèi)荻O管的直接調(diào)頻電路L2

D

T

2/5/202339模擬電子技術(shù)(2)間接調(diào)頻法圖11-19間接調(diào)頻法2/5/202340模擬電子技術(shù)調(diào)頻(FM)調(diào)相(PM)11.5調(diào)頻與調(diào)相的聯(lián)系與區(qū)別直接反映調(diào)制信號(hào)的量最大角頻偏最大相偏頻帶寬度2/5/202341模擬電子技術(shù)------卡森公式11.6調(diào)角波的帶寬（m>>1）若忽略小于高頻載波振幅的10%以下的邊頻分量2/5/202342模擬電子技術(shù)調(diào)頻與調(diào)幅對(duì)比1.調(diào)幅：載波幅度變化，調(diào)制信號(hào)的信息蘊(yùn)藏于幅度中；調(diào)頻：載波頻率變化（信號(hào)的疏密變化），而幅度不變，因此功率也是不變的。2.調(diào)幅系統(tǒng)產(chǎn)生一對(duì)邊頻，是一個(gè)窄帶系統(tǒng)。而調(diào)頻系統(tǒng)產(chǎn)生許多對(duì)邊頻，隨著增長(zhǎng)，邊頻越多，它是一個(gè)寬帶系統(tǒng)。4.相同條件下，調(diào)頻給出的信噪比要比調(diào)幅系統(tǒng)好。3.調(diào)幅指數(shù)，調(diào)頻指數(shù)一般大于1。2/5/202343模擬電子技術(shù)常用通信系統(tǒng)工作的頻段調(diào)幅語(yǔ)音廣播MW:535kHz～1.6MHzSWⅠ:1.6～6MHz;SWⅡ:6～23MHz頻道間隔:10kHz音頻頻響范圍:40Hz～4.5kHz調(diào)頻語(yǔ)音廣播VHF:88～108MHz;頻道間隔:200kHz音頻頻響范圍:20Hz～15kHz電視廣播VHF:47～230MHz;UHF:470～960MHz;頻道間隔:8MHz;視頻帶寬:6MHz;伴音頻響范圍:20Hz～15kHz移動(dòng)通信150MHz/450MHz/900MHz頻段;頻道間隔:25kHz衛(wèi)星通信4/6GHz;7/8GHz;11/14GHz;20/30GHz;光通信105～107GHz2/5/202344模擬電子技術(shù)11.7解調(diào)解調(diào)就是從已調(diào)波中不失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào)一、二極管峰值包絡(luò)檢波電路11.7.1調(diào)幅波的解調(diào)——檢波2/5/202345模擬電子技術(shù)充放電波形wCW圖11.20峰值包絡(luò)檢波器電路及工作原理1.電路及工作原理2/5/202346模擬電子技術(shù)圖2.21惰性失真2.惰性失真2/5/202347模擬電子技術(shù)二、同步檢波器（相干解調(diào)）

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM圖11.22同步檢波器2/5/202348模擬電子技術(shù)

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM要求參考信號(hào)與載波在頻率和相位上保持嚴(yán)格同步，否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重失真。2/5/202349模擬電子技術(shù)11.7.2調(diào)角波的解調(diào)、鑒相原理1.乘積型模擬鑒相器

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM2/5/202350模擬電子技術(shù)

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM2/5/202351模擬電子技術(shù)圖11.23正弦鑒相特性θe

uo-2p

2p

2/5/202352模擬電子技術(shù)二、鑒頻原理1.頻幅轉(zhuǎn)換法

圖11.26斜率鑒頻法框圖2/5/202353模擬電子技術(shù)w

A0

H(w)

wc

(a)

tH(t)

(b)j(w)

j0w(d)

Dw(t)(c)t圖11.25頻幅轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)特性及原理2/5/202354模擬電子技術(shù)f(t)為歸一化幅度的任意調(diào)制信號(hào)wA0H(w)

wctH(t)

j(w)

j0w

Dw(t)t2/5/202355模擬電子技術(shù)2/5/202356模擬電子技術(shù)作業(yè)11-111-311-411-1511-162/5/202357模擬電子技術(shù)回路的諧振頻率回路的相角令or=c

圖11.15壓控電容構(gòu)成的LC并聯(lián)諧振移相網(wǎng)絡(luò)工作原理分析則2/5/202358模擬電子技術(shù)如果滿足ku<<C