通信电路ch06_2

1、笫6章 调制与解调6.1调制的基本概念6.2幅度调制6.2.1标准幅度调制与解调6.2.2抑制载波调幅、单边带调幅和残留边带调幅6.2.3正交幅度调制与解调6.2.4 数字信号调幅6.3 角度调制6.3.1角调调制的基本概念6.3.2频率调制信号的性质6.3.4 实现频率调制的方法与电路6.3.5调频波的解调方法与电路6.4数字信号的相位调制16.2.2其他调幅（抑制载波、单边带、 残留边带）标准调幅的缺点不能充分利用发射机功率传送信息（载波分量不含信息，却占去了调幅波总功率的一半以上）所占的带宽宽（有一半是多余的） ，不利节省频率资源。于是产生了其他调幅制式抑制载波调幅（双边带调幅DSBAM

2、）调幅时不发射载波（1）抑制载波调幅的时域表示式（单频调制）26.2.2.1抑制载波调幅（2）抑制载波调幅信号的波形图：3抑制载波调幅波的特点抑制载波调幅信号中不含固定的载波分量，若调制信号的平均值不是零，则会产生“载漏”调制信号是正值时的载波相位与调制信号是负值时的载波相位是反相的已调信号的幅度仍随调制信号变化，但其包络不能反映调制信号的形状（3）抑制载波调幅的频域表示式：上包络下包络4抑制载波调幅的应用与实现框图（4）实现抑制载波调幅的框图：（5）抑制载波调幅波的解调方法：只能使用同步解调带通滤波器乘法器实现：差分对模拟 乘法器四 个二极管环形乘法器低通滤波器载波恢复？5抑制载波调幅的解调

3、利用非线性变换提取载波带通滤波器平方器分频器若输入信号为：经平方器后得：经带通滤波器取出上式中第二项，即：因为 为正值，v2(t)中一定含有 分量，将此分量取出，经放大限幅并2：1 分频，即可得所需载波6抑制载波调幅电路12载波信号入调制信号入1457抑制载波调幅电路（续）载波信号入：调制信号入：输出信号为：讨论：1.若1，4端和8，10端直流平衡，输出是什么调幅波形？ 2.若8，10端直流平衡，如何得到标准调幅波形？ 3.载漏是如何产生的？ 4.若1，4端平衡，而8，10端不平衡，输出是什么波形？用相乘器实现抑制载波调幅时必须保持两输入端直流都平衡86.2.2.2 单边带调幅双边带抑制载波调

4、幅方式中，不含固定载波分量，因而可以有效地利用发射机的功率传递信息。但它是双边带信号，所占带宽仍为调制信号最高角频率的两倍。而从有效传输信息的角度看，只要传送一个边带就够了，只传送一个边带的调幅信号称为单边带调幅，可以选择上边带也可以采用下边带.也可上、下边带传两路不同信号。单边带调幅，简记为SSBAM充分利用发射机的功率节省占有频带信息传输的角度是最佳调幅方式但是实现这种调幅方式的调制和解调技术比较复杂9单边带调幅（续1）为了求得SSBAM信号的时域表示式，对SSBAM信号的频谱函数进行逆傅立叶变换。令 表示为： 并假定调制信号的最高频率 。根据逆傅立叶变换 公式，可得SSBAM信号的时域表

5、示式为 ：一个取上边带的SSBAM信号的时域表示式可记为 ：称 为 的希尔伯特（Hilbert）变换。（见P340） 10单边带调幅（续2）（1）单边带调幅的时域表示当SSBAM信号取下边带时，其时间函数表示式为 ：若调制信号 为一单频余弦信号 ， 对载波 进行单边带调幅。（本例取上边带）：单边带调幅信号的幅度包络不反映调制信号的波形。对单边带调幅信号，只能使用同步解调方法11实现单边带调幅的方法 滤波法：将抑制载波调幅波滤除一个边带难点：当调制信号中含低频分量而载频较高时，滤波器的实现困难因为两个边带相距很近，载频处有锐截止特性带通滤波器SSBAM改进方法：较低载频SSBAM 再用 混频法逐

6、次提高载频至所需频率例如越小越难实现12单边带调幅采用多级调制降低对滤波器的要求滤波滤波载波载波载波滤波功放取上边带问题：上述方案中提高SSBAM载频能否用倍频法？逐级调制（也可称混频），逐级滤波，两边带距离较大，滤波器易实现。发射载频SSB频谱13单边带调幅-相移法相移法：将调制信号和载频分别移相90后相乘，得到的信号与未移相的信号相加减。14独立边带调幅（ ISB AM）两个不同的调制信号互不相干地调制在同一载波频率发射机有两个独立的单边带调制器，一个调制器产生上边带，一个调制器产生下边带，结合为一个双边带信号，但这个双边带的上下边带是相互独立的为了解调，需要插入导频ISB技术可用于立体声

7、AM传输15独立边带发射机方框图独立边带发射机中信道A、B传的是不同信息的信号。图中红色部分为插入导频用，目的给同步 解调提供一基准。100kHz振荡器带通带通带通带通2.7MHz振荡器25MHz振荡器发射天线导频插入开关16单边带调幅信号的解调（3）单边带调幅信号的解调电路：SSBAM信号中，无载波分量，包络也不反映调制信号的波形。只能用同步解调方法。而且 SSB AM对载波恢复要求更严格，必须与发射载频同频同相才能实现无失真解调为了实现同步解调，通常采用方法：在SSBAM信号中加入导频发一点载频（边带功率占总发射功率96%）作为接收端解调基准，用锁相环路提取在本地产生一个频率为 的振荡 但

8、它不可能与发送信号中的载波同频同相，不属于相干解调。但只要这两个载波的频率差在容许范围之内还是可用的。例如，在传送话音信号时，如果频率差在几赫兹以内，并不影响信息的传送。 但有失真！176.2.3.3残留边带调幅从有效传输信息的角度，单边带调幅是各种调幅方式中最好的。但SSBAM的调制与解调比较复杂不适于传送带有直流分量的信号（或包含大量低频分量）残留边带调幅：简记为VSBAM，单边带调幅和双边带调幅之间的一种折衷方式VSBAM传送被抑制边带的一部分，同时又将被传送边带抑制掉一部分，故称其为残留边带为了保证信号无失真地传输，传送边带中被抑制的部分和抑制边带中被传送的部分应满足互补对称关系即 用

9、斜切滤波器实现（设在收、发两端均可，使信号在解调前总效果互补对称）常数 18残留边带调幅（续1）广播电视系统的图象部分应用的是残留边带调幅，它在发送端和接收端都接有滤波器。发端和收端滤波器的频率特性分别如下图所示。发送端传送上边带，同时将下边带中载波附近0.75MHz的部分全部保留接收端的滤波器，在载波 附近0.75MHz范围内满足互补对称关系0110.5060.750.750.750.750.50.25上边带（a）发送端（b）接收端19残留边带调幅的解调对不含（或小）载波分量的VSBAM信号的解调只能采用同步解调的方法。恢复本地载波信号：在VSBAM信号中加导频；也可采用DSBAM类似的非线

10、性变换方法在容许一定失真情况下，对含有大载波分量的VSBAM信号可以使用峰值包络检波器解调，可大大简化解调电路VSBAM所占带宽比单边带略宽，基本具有SSBAM的优点在调制信号中含有直流分量时，这种调制方式可以使用。残留边带滤波器比单边带滤波器也易于实现20正交幅度调制与解调正交幅度调制与解调是利用两个频率相同但相位相差90度的正弦波作为载波，以调幅的方法同时传送两路互相独立的信号的一种调制方式。正交幅度调制可以节省传输带宽这种调制方式的已调信号所占频带仅为两路信号中的较宽者而不是二者之和。21正交幅度调制与解调原理两路互相独立的信号a(t)和b(t)分别调制角频率为c的两个互相差90度的正弦

11、波，调制后的两路信号相加得到输出信号x(t)，表示为：a(t)b(t)b(t)x(t)调制器解调器a(t)22正交幅度调制与解调原理（续1）输入信号x(t)被两个互相正交的正弦波相乘，与 相乘的结果为：输入信号 x(t) 与 相乘的结果解调原理：滤除2 c 分量，得到解调输出a(t)。滤除2 c分量，得到解调输出b(t)。属于何种解调？236.2.2.4 数字信号调幅（ASK）当用数字信号对载波进行幅度调制时，称为数字信号调幅，也称为幅度键控，简记为ASK一般情况下，数字信号为一随机脉冲序列，并表为： 式中， 为随机变量，对二进制数字信号，它可取 0，1两种数值。 是码元波形，它可以是矩形脉

12、冲波形，也可以是升余弦脉冲、钟形脉冲或抽样脉 冲等波形。ASK频谱与频谱宽度:频谱是搬移到载频两旁的二进制 基带信号频谱，频谱宽度是基带信号频谱宽度的两倍。24ASK信号波形与实现方法ASK实现方法：乘法器带通滤波器：即将基带信号与载波信号相乘，再通过一个带通，就可以得到ASK信号。振荡器开关：用一个受基带信号控制的电子开关通、断载波振荡器的输出来实现。波形：25ASK解调方法包络检波采样判决同步检波采样判决 同步解调的关键仍然是同步载波的提取。ASK调制、解调电路都很简单，但抗干扰能力不强。一般用于短距离数据传输。26AM接收机*若LNA中无选频回路,则此处需加镜像抑制滤波器*改变电台方法本

13、振与滤波器统调只调本振频率滤波器带宽宽27采用超外差式接收机的考虑在中频实现对有用信道的选择对Q值的要求低，而选择信道主要靠中频滤波器接收机天线接收下来的信号极弱（-120dBm），将此信号放大到解调器前可解调，需要放大100-200dB，为了放大器的稳定，在一个频带内的放大器，其增益应控制在50-60dB以内；超外差接收机方案将接收机的总增益分散到射频、中频和基带三个频段上；并且，中频高增益放大器制作容易固定中频上进行解调相对容易低噪声放大器的增益不宜过高，以免其后的变频器产生过多的非线性失真28超外差式接收机的缺点和改进外差式接收机最大的缺点是组合干扰频率点多，如三阶交调干扰；在寄生通道中

14、，镜频干扰现象最为严重消除镜频干扰，最为直接的方法是不让它进入变频器，这全靠变频器之前的镜像抑制滤波器来实现高中频方案：增大中频频率，可以抑制镜频，但相同Q值的中频滤波器，高中频对相邻信道的抑制能力降低二次变频方案：两次变频，第一次混频采用高中频，以提高对镜像频率的抗干扰能力，第二次混频采用低中频，可实现窄带，以抑制相邻信道的干扰。29调幅信号的解调小结两类方法：相干解调与非相干解调调幅波解调电路 ：常用的同步检波与二极管峰值包络检波同步检波适用于任何调幅信号，用相乘器实现二极管包络检波器适合于解调含有较大载波分量的调幅信号。如标准调幅波（m1)，含有较大载波分量的残留边带调幅波二极管包络检波

15、器主要由检波二极管D及RC低通滤波器组成，利用二极管的单向导电及RC元件的充放电特性实现检波的。RC时间常数的选取很关键，若RC时间常数过大，则会产生对角切割失真，若RC时间常数过小，高频分量会滤除不干净，综合考虑要求满足下式：30用1496构成的同步解调器14963546与调制器有何不同？31二极管包络检波器（串联型与并联型）78思考：右图电路能否检波？R32并联型二极管包络检波器工作原理与串联型检波电路相同，电容C两端电压反映了输入信号的包络变化。 两者的区别是：1）并联型检波器包含两个过程，一是电容器由于充、放电的时间常数不同引起的检波过程；二是由于电容对高频短路，电路中还有一个高频电流

16、2）并联型检波器输出不是电容两端，而是二极管两端，输出电压 ，要取出解调信号需加低通3）输入电阻为R33并联型二极管包络检波器RL1）并联型检波器包含两个过程，一是电容器由于充、放电的时间常数不同引起的检波过程，这和串联型包络检波器一样，对信号源引入的阻抗为二是由于电容对高频短路，电路中还有一个高频电流2）输入电阻为输入电阻为它对信号源引入的阻抗为34并联型检波电路对单频信号的解调习题6-11的倍压检波器可看作两种检波器串接。35各种调幅方式的频谱（a）标准调幅（b）抑制载波调幅（c）单边带调幅（d）残留边带调幅123436单边带频谱返回37抑制载波调幅电路实例抑制载波调幅电路381、 6-5，6-10 （不考虑 分量），6-112、补充题：下图为移相法实现单边带调幅的框图，用于传输两路独立信号。请写出A、B、C、 D及 的数学表示式，并简述其原理。39 下堂课：角度调制40附图一：抑制载波调幅41附图二：标准幅度调制当载波端直流平衡，调制信号端直流电压大于或等于调制信号幅度时，得到标准调幅波42附图三：载漏当载波端直流平衡，调制信号端不平衡，且其直流电压小于调制信号