南郵模電第十一章調制與解調課件

第十一章調制與解調（1）掌握調幅波的基本特征，實現(xiàn)幅度調制和解調的方法、基本電路。（2）掌握調頻、調相信號的基本特征，了解調頻電路的組成、工作原理、性能特點。了解鑒頻電路的組成、工作原理、性能特點。7/31/20231模擬電子技術第十一章調制與解調（1）掌握調幅波的基本特征，實現(xiàn)幅度11-1調制解調的概念一、基本概念二、調制的目的三、調制的分類7/31/20232模擬電子技術11-1調制解調的概念一、基本概念二、調制的目的三、一、SAM表達式、波形圖及頻譜二、調幅波的功率11.2.2雙邊帶調幅（DoubleSideBandAM）11.2.3單邊帶調幅（SingleSideBandAM）一、濾波法二、相移法11.2連續(xù)波幅度調制11.2.1標準調幅AM(AmplitudeModulation)7/31/20233模擬電子技術一、SAM表達式、波形圖及頻譜二、調幅波的功率11.2.2雙11.3相位調制（PM）11.4頻率調制（FM）一、直接調頻法二、間接調頻法11.5調頻與調相的聯(lián)系與區(qū)別11.6調角波的帶寬7/31/20234模擬電子技術11.3相位調制（PM）11.4頻率調制（FM）一、直接11.7.1調幅波的解調——檢波一、二極管峰值包絡檢波電路二、同步檢波器（相干解調）11.7.2調角波的解調一、鑒相原理二、鑒頻原理11.7解調7/31/20235模擬電子技術11.7.1調幅波的解調——檢波一、二極管峰值包絡檢波第十一章調制與解調11-1調制解調的概念解調：調制的逆過程，從已調信號還原出原來信號。調制：用消息信號去控制或改變一個基本電磁波的某些參數(shù)的過程。已調信號：調制后的信號。調制信號：消息信號。載波：消息載體，即為基本電磁波。一、基本概念7/31/20236模擬電子技術第十一章調制與解調11-1調制解調的概念解調：調制的調制解調uctusttuust7/31/20237模擬電子技術調制解調uctusttuust7/31/20237模擬電子技3.通過調制，增強信號的抗噪聲能力。二、調制的目的1.將信息信號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。2.實現(xiàn)信道多用。如：頻分復用、時分復用。7/31/20238模擬電子技術3.通過調制，增強信號的抗噪聲能力。二、調制的目的1.將信連續(xù)波調制連續(xù)波調制：用模擬或數(shù)字調制信號去控制模擬高頻載波信號（一般常用正弦波）。脈沖調制連續(xù)波模擬調制連續(xù)波數(shù)字調制三、調制的分類正弦波的參量：幅度、頻率、相位；模擬或數(shù)字調制信號；7/31/20239模擬電子技術連續(xù)波調制連續(xù)波調制：用模擬或數(shù)字調制信號去控制模擬高頻載連續(xù)波調制脈沖調制脈沖調制：用模擬調制信號控制脈沖序列信號或把模擬信號變換成數(shù)字信號（如PCM、DM）。連續(xù)波模擬調制連續(xù)波數(shù)字調制脈沖模擬調制脈沖數(shù)字調制三、調制的分類載波為脈沖序列信號，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)傳輸模擬信號模擬系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號數(shù)字系統(tǒng)傳輸模擬信號一般不單獨使用7/31/202310模擬電子技術連續(xù)波調制脈沖調制脈沖調制：用模擬調制信號控制脈沖序列信振幅調制（調幅、AM）頻率調制（調頻、FM）相位調制（調相、PM）調角11.2連續(xù)波幅度調制連續(xù)波模擬調制標準AM（SAM）雙邊帶AM(DSBAM)單邊帶AM(SSBAM)AM7/31/202311模擬電子技術振幅調制（調幅、AM）調角11.2連續(xù)波幅度調制連續(xù)波模擬一、SAM表達式、波形圖及頻譜11.2.1標準調幅AM(AmplitudeModulation)圖11.2由模擬加法器和乘法器構成的AM調制電路uc(t)

uo(t)-KMRpRRRUDuW7/31/202312模擬電子技術一、SAM表達式、波形圖及頻譜11.2.1標準調幅AM(Auc(t)

uo(t)-KMRpRRRUDuW1.表達式ma：“調幅指數(shù)”或“調幅度”7/31/202313模擬電子技術uc(t)uo(t)-KMRpRRRUDuW1.表達式ma2.

波形圖圖11.1AM調制的載波、調制信號和已調波的波形Um(max)Um(min)uWt(b)(c)tuAMuct(a)7/31/202314模擬電子技術2.波形圖圖11.1AM調制的載波、調制信號和已調波的圖11.3單頻AM已調波頻譜圖3.頻譜7/31/202315模擬電子技術圖11.3單頻AM已調波頻譜圖3.頻譜7/31/202(a)復雜調制信號(多頻信號)的時域波形(b)復雜調制信號(多頻信號)的頻譜4.復雜調制信號7/31/202316模擬電子技術(a)復雜調制信號(多頻信號)的時域波形(b)復雜(c)多頻調制AM已調波的頻譜圖圖11.4多頻AM調制頻譜圖7/31/202317模擬電子技術(c)多頻調制AM已調波的頻譜圖圖11.4多頻AM調圖11.5多頻AM已調波時域波形7/31/202318模擬電子技術圖11.5多頻AM已調波時域波形7/31/202318模1、載波功率2、邊頻功率二、調幅波的功率7/31/202319模擬電子技術1、載波功率2、邊頻功率二、調幅波的功率7/31/20231結論：從功率的角度看，AM調制很不經(jīng)濟。若ma=0.3~0.5，則效率更低。4、邊頻功率與總功率之比當ma=1時，該比值達到最大值0.33。3、總功率7/31/202320模擬電子技術結論：從功率的角度看，AM調制很不經(jīng)濟。若ma=0.3~011.2.2雙邊帶調幅（DoubleSideBandAM）1.DSBAM調制電路框圖圖11.6DSB調制實現(xiàn)框圖7/31/202321模擬電子技術11.2.2雙邊帶調幅（DoubleSideBandA2.表達式3.

波形圖圖11.8DSB已調波時域波形uWt

0

180度相位突變tuDSB0

7/31/202322模擬電子技術2.表達式3.波形圖圖11.8DSB已調波時域波形4.頻譜圖11.7DSB已調波頻譜0w

0

wc-Wwc

wc+W

cmmUKUW21uDSBW

w

UWm

uW節(jié)省發(fā)射功率7/31/202323模擬電子技術4.頻譜圖11.7DSB已調波頻譜0w0wc-Ww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制信號的頻譜結構，可抑制掉一個邊帶，而不會丟失有用信息。11.2.3單邊帶調幅（SingleSideBandAM）帶寬變?。粚崿F(xiàn)方法：濾波法和相移法。7/31/202324模擬電子技術與DSB一樣，節(jié)省發(fā)射功率。1.上邊帶和下邊帶都反映了調2.實現(xiàn)方法圖11.9濾波法單邊帶調制下邊帶已調波上邊帶已調波(1)濾波法7/31/202325模擬電子技術2.實現(xiàn)方法圖11.9濾波法單邊帶調制下邊帶已調波(2)相移法圖11.12相移法實現(xiàn)單邊帶調制電路框圖7/31/202326模擬電子技術(2)相移法圖11.12相移法實現(xiàn)單邊帶調制電路框圖7/圖11.10單音SSB調制已調波頻譜0USSB(ω)ωC-ΩωCw下邊頻Um0Um0wUSSB(ω)上邊頻0CΩωCω+3.頻譜7/31/202327模擬電子技術圖11.10單音SSB調制已調波頻譜0USSB(ω)ωC圖11.11單音SSB調制時域波形4.波形圖7/31/202328模擬電子技術圖11.11單音SSB調制時域波形4.波形圖7/31/1.正弦波的瞬時相位隨調制信號線性變化的調制方式，稱為相位調制。11.3相位調制（PM）調制信號為uΩ(t)，載波uC(t)=Ucmcos(ωct+0)

mp=kpUm

------調相指數(shù)（最大相偏）設則7/31/202329模擬電子技術1.正弦波的瞬時相位隨調制信號線性變化的調制方式，稱為相位調-----最大頻偏載波的瞬時相位7/31/202330模擬電子技術-----最大頻偏載波的瞬時相位7/31/202330模圖11.13調相過程各信號波形2.波形圖0uPM0ttttwCwuC00uW7/31/202331模擬電子技術圖11.13調相過程各信號波形2.波形圖0uPM0tt圖11.14可控相移法調相電路實現(xiàn)框圖

晶體振蕩器

可控相移網(wǎng)絡

3.實現(xiàn)方法7/31/202332模擬電子技術圖11.14可控相移法調相電路實現(xiàn)框圖晶體振蕩器可控相移網(wǎng)絡舉例：LC并聯(lián)諧振回路C0是控制電壓為零時電容圖11.15壓控電容構成的LC并聯(lián)諧振移相網(wǎng)絡7/31/202333模擬電子技術可控相移網(wǎng)絡舉例：LC并聯(lián)諧振回路C0是控制電壓為零時電容11.4頻率調制（FM）1.頻率調制：載波的瞬時頻率隨調制信號線性變化7/31/202334模擬電子技術11.4頻率調制（FM）1.頻率調制：載波的瞬時頻率隨調制------調頻指數(shù)7/31/202335模擬電子技術------調頻指數(shù)7/31/202335模擬電子技術圖11.16調頻過程各信號時域波形2.波形圖7/31/202336模擬電子技術圖11.16調頻過程各信號時域波形2.波形圖7/31/2(1)直接調頻法圖11.17直接調頻法框圖uWuFM

VCO

振蕩器

3.實現(xiàn)方法7/31/202337模擬電子技術(1)直接調頻法圖11.17直接調頻法框圖uWuFMV(a)C4R2

+Ucc

-UEEC1

L1

C2

C3R1

D

L2

T

調頻波輸出

uW圖11.18采用變容二極管的直接調頻電路7/31/202338模擬電子技術(a)C4R2+Ucc-UEEC1L1C2C3(b)圖11.18采用變容二極管的直接調頻電路L2

D

T

7/31/202339模擬電子技術(b)圖11.18采用變容二極管的直接調頻電路L2(2)間接調頻法圖11-19間接調頻法7/31/202340模擬電子技術(2)間接調頻法圖11-19間接調頻法7/31/202調頻(FM)調相(PM)11.5調頻與調相的聯(lián)系與區(qū)別直接反映調制信號的量最大角頻偏最大相偏頻帶寬度7/31/202341模擬電子技術調頻(FM)調相(PM)11.5調頻與調相的聯(lián)系與區(qū)別直------卡森公式11.6調角波的帶寬（m>>1）若忽略小于高頻載波振幅的10%以下的邊頻分量7/31/202342模擬電子技術------卡森公式11.6調角波的帶寬（m>>1）若調頻與調幅對比1.調幅：載波幅度變化，調制信號的信息蘊藏于幅度中；調頻：載波頻率變化（信號的疏密變化），而幅度不變，因此功率也是不變的。2.調幅系統(tǒng)產(chǎn)生一對邊頻，是一個窄帶系統(tǒng)。而調頻系統(tǒng)產(chǎn)生許多對邊頻，隨著增長，邊頻越多，它是一個寬帶系統(tǒng)。4.相同條件下，調頻給出的信噪比要比調幅系統(tǒng)好。3.調幅指數(shù)，調頻指數(shù)一般大于1。7/31/202343模擬電子技術調頻與調幅對比1.調幅：載波幅度變化，調制信號的信息蘊藏于常用通信系統(tǒng)工作的頻段調幅語音廣播MW:535kHz～1.6MHzSWⅠ:1.6～6MHz;SWⅡ:6～23MHz頻道間隔:10kHz音頻頻響范圍:40Hz～4.5kHz調頻語音廣播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105～107GHz7/31/202344模擬電子技術常用通信系統(tǒng)工作的頻段調幅語音廣播MW:535kH11.7解調解調就是從已調波中不失真地恢復調制信號一、二極管峰值包絡檢波電路11.7.1調幅波的解調——檢波7/31/202345模擬電子技術11.7解調解調就是從已調波中不失真地恢復調制信號一充放電波形wCW圖11.20峰值包絡檢波器電路及工作原理1.電路及工作原理7/31/202346模擬電子技術充放電波形wCW圖11.20峰值包絡檢波器電路及工作原圖2.21惰性失真2.惰性失真7/31/202347模擬電子技術圖2.21惰性失真2.惰性失真7/31/202347模擬二、同步檢波器（相干解調）

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM圖11.22同步檢波器7/31/202348模擬電子技術二、同步檢波器（相干解調）模擬乘法器低通濾波器K

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM要求參考信號與載波在頻率和相位上保持嚴格同步，否則會產(chǎn)生嚴重失真。7/31/202349模擬電子技術模擬乘法器低通濾波器KMKFusuLuouM要求11.7.2調角波的解調、鑒相原理1.乘積型模擬鑒相器

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM7/31/202350模擬電子技術11.7.2調角波的解調、鑒相原理1.乘積型模擬鑒相器

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM7/31/202351模擬電子技術模擬乘法器低通濾波器KMKFusuLuouM7/圖11.23正弦鑒相特性θe

uo-2p

2p

7/31/202352模擬電子技術圖11.23正弦鑒相特性θeuo-2p2p7/31二、鑒頻原理1.頻幅轉換法

圖11.26斜率鑒頻法框圖7/31/202353模擬電子技術二、鑒頻原理1.頻幅轉換法圖11.26斜率鑒頻法框圖w

A0

H(w)

wc

(a)

tH(t)

(b)j(w)

j0w(d)

Dw(t)(c)t圖11.25頻幅轉換網(wǎng)絡特性及原理7/31/202354模擬電子技術wA0H(w)wc(a)tH(t)(b)j(w)f(t)為歸一化幅度的任意調制信號wA0H(w)

wctH(t)

j(w)

j0w

Dw(t)t7/31/202355模擬電子技術f(t)為歸一化幅度的任意調制信號wA0H(w)wctH7/31/202356模擬電子技術7/31/202356模擬電子技術作業(yè)11-111-311-411-1511-167/31/202357模擬電子技術作業(yè)11-111-311-411-1511-167/31/2回路的諧振頻率回路的相角令or=c

圖11.15壓控電容構成的LC并聯(lián)諧振移相網(wǎng)絡工作原理分析則7/31/202358模擬電子技術回路的諧振頻率回路的相角令or=c圖11.15壓控如果滿足ku<<C0

圖11.15壓控電容構成的LC并聯(lián)諧振移相網(wǎng)絡工作原理分析7/31/202359模擬電子技術如果滿足ku<<C0圖11.15壓控電容構成的LC并聯(lián)標準調幅波：Δφ(t)=(t)-(ωct+0)=kpuΩ(t)φ(t)=ωct+kpuΩ(t)+0

調頻波：調相波：7/31/202360模擬電子技術標準調幅波