文件第三章调制和解调

第三章调制和解调3.1调制的概念1、调制的定义调制就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的过程。广义指基带调制和带通（载波调制）【L】载波调制：

用基带信号去控制载波的参数，使其按照亟待信号规律而变化。（频域上：将基带信号的频谱搬移到较高的载频附近）基带信号（调制信号）：来自信源的消息信号载波：未受调制的周期性高频振荡信号已调信号（带通信号）：载波受到调制之后解调(检波)：将已调信号中的基带信号恢复出来的过程幅度调制2.调制的作用【L】通过调制，可以以较短的天线获得较高的发射效率通过调制，可以把多个基带信号分别搬到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率通过调制，可以扩展信号带宽，提高系统的抗干扰和抗衰落能力3.调制的分类按照调制信号分模拟调制：幅度调制（AM、DSB、SSB、VSB）、角度调制（FM、PM）数字调制按照载波分类连续波调制脉冲调制按照被调参数分类幅度调制：AM、DSB、SSB、VSB频率调制FM：相位调制PM：按照已调信号频谱结构分类线性调制非线性调制3.2幅度调制定义：是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。原理：特点：在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制，相应地，幅度调制系统也称为线性调制系统。

载波表达式：基带信号：m(t)已调信号：频谱：其中：m(t)的频谱为已调信号sm(t)的频谱为Sm(w)3.1.2常规双边带调幅（AM）

基本原理在基带信号m(t)上叠加一个直流偏量A0后与载波相乘时域表达式：频域表达式时域波形及频谱图特点：为了保证包络检波时不发生失真，必须满足频谱由载频分量和上下两个边带组成，带宽是基带信号的两倍。优点：调制解调简单缺点：调制效率低下AM信号的调制效率总是小于1AM信号的解调调制的逆过程叫做解调。AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。

（1）相干解调用一个低通滤波器，就无失真的恢复出原始的调制信号：

（2）包络检波法

电路由二极管D、电阻R和电容C组成。RC满足条件：这时，包络检波器的输出与输入信号的包络十分相近，即：

3.2.2双边带调幅（DSB）基本原理将AM中的载波分量去掉（相当于去掉直流分量）就得到DSB-SC，简称为DSBDSB信号的表达式、频谱及带宽DSB信号的解调

DSB信号只能采用相干解调，则乘法器输出为：经低通滤波器滤除高次项，得

特点与应用包络与调制信号不成正比，不能包络检波解调，只能相干解调带宽与AM相同为BDSB=BAM=2fH调制效率高，为100%应用场合较少3.2.3单边带调制（SSB）

由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就够了。

1.SSB信号的产生

（1）滤波法（2）用相移法形成SSB信号

对载波和基带信号进行适当的相移，以便在合成过程中将其中的一个边带抵消特点与应用带宽为DSB的一半BSSB=BDSB/2=fH节省功率（不传输载波及另外一个边带）带宽节省以设备复杂为代价解调需用相干解调3.2.4残留边带调制（VSB）1.残留边带信号的产生残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决了单边带滤波器不易实现的难题。在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外一个边带的一部分。特点既克服了DSB信号占用带宽的缺点又克服了SSB实现难的问题带宽介于SSB和DSB之间调制效率100%带宽少量增加换来电路的简化应用广泛3.3角度调制频率调制相位调制角度调制3.3.1角度调制基本概念角调制可分为频率调制（FM）和相位调制（PM）。即载波的幅度保持不变，而载波的频率或相位随基带信号变化。3.3.1角度调制的基本概念角度调制信号的一般表达式为瞬时相位；瞬时相位偏移；瞬时频率；瞬时频偏。所谓相位调制，是指调相信号可表示为：所谓频率调制，是指瞬时频率偏移随基带信号而线性变化，即则可得调频信号为

可见，FM和PM非常相似，如果预先不知道调制信号的具体形式，则无法判断已调信号是调频信号还是调相信号。2.单音调频和调相为使问题简化，我们先研究单音调制的情况，然后把分析的结果推广到多音情况。（1）单频调制时宽带调频信号的频域表达设单频调制信号为则单音调频信号的时域表达式为：

调频指数为：

傅氏变换即为频谱：从上式可以看到调频信号的频谱中含有无穷多个频率分量。

如果将调制信号先微分，再进行调频，则可得到调相信号；如果将调制信号先积分，再进行调相，则可得到调频信号。从以上分析可见，调频与调相并无本质区别，两者之间可以互换。

3.3.2窄带调频与宽带调频

根据调制后载波瞬时相位偏移的大小，可将频率调制分为宽带调频（WBFM）与窄带调频（NBFM）。当

时，称为窄带调频。否则，称为宽带调频。

窄带调频（NBFM）与AM信号的频谱很相似，它们的带宽相同，即

2.宽带调频（WBFM）调频信号的频谱中含有无穷多个频率分量。一个广泛用来计算调频波频带宽度的公式为（卡森公式）：3.3.3调频信号的产生与解调

1.调频信号的产生（1）直接法

就是利用调制信号直接控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。振荡频率由外部电压控制的振荡器叫做压控振荡器（VCO），它的输出频率正比于所加的控制电压，即（2）间接法

经N次倍频后可以使调频信号的载频和调制指数增为N倍。2.调频信号的解调

（1）非相干解调

最简单的解调器是具有频率-电压转换作用的鉴频器。

理想鉴频器可看成是微分器与包络检波器的级联。则微分器输出

用包络检波器取出其包络，并滤去直流后输出：

Kd称为鉴频器灵敏度。

（2）相干解调

设窄带调频信号为：相干载波：

则乘法器输出为：经低通滤波器滤除高频分量，得再经微分，得输出信号各种模拟调制系统的比