笫6章 调制与解调2

笫6章调制与解调

一、调制的基本概念二、幅度调制1、标准幅度调制与解调2、抑制载波调幅、单边带调幅和残留边带调幅3、正交幅度调制与解调4、数字信号调幅三、角度调制角调调制的基本概念频率调制信号的性质实现频率调制的方法与电路调频波的解调方法与电路四、数字信号的相位调制2001年9月--12月1《通信电路原理》--无九2、抑制载波调幅、单边带调幅和残留边带调幅标准调幅的缺点不能充分利用发射机功率（载波分量不含信息，却占去了调幅波总功率的一半以上)

载波分量的存在，有时还会形成干扰。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（1）抑制载波调幅的时域表示式（单频调制）：调幅时不发射载波。2001年9月--12月2《通信电路原理》--无九抑制载波调幅（续）（2）抑制载波调幅信号的波形图：返回2001年9月--12月3《通信电路原理》--无九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，调制信号的平均值不是零，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。

上图（3）抑制载波调幅的频域表示式：2001年9月--12月4《通信电路原理》--无九抑制载波调幅（续3）（5）抑制载波调幅的解调电路：只能使用同步解调方法。带通滤波器（4）实现抑制载波调幅的电路：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2001年9月--12月5《通信电路原理》--无九抑制载波调幅（续4）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：将此分量取出，经放大限幅并经2：1分频，即可得所需载波。2001年9月--12月6《通信电路原理》--无九抑制载波调幅（续5）①④③②⑧⑩⑥12载波信号入调制信号入145举例1：标准幅度调制和抑制载波调幅。2001年9月--12月7《通信电路原理》--无九抑制载波调幅（续6）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？2001年9月--12月8《通信电路原理》--无九单边带调幅

双边带抑制载波调幅方式中，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调幅，可以选择上边带也可以采用下边带。单边带调幅，简记为SSBAM既可充分利用发射机的功率又节省占有频带。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。2001年9月--12月9《通信电路原理》--无九单边带调幅（续1）（1）单边带调幅的时域表示式为了求得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）

2001年9月--12月10《通信电路原理》--无九单边带调幅（续2）（1）单边带调幅的时域表示式当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。（本例中取上边带）：

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。2001年9月--12月11《通信电路原理》--无九（2）实现单边带调幅的电路：

滤波法：将抑制载波调幅波滤除一个边带。带通滤波器SSBAM

改进方法：较低载频SSBAM再用混频法逐次提高载频至所需频率。难点：当调制信号中含有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。例如2001年9月--12月12《通信电路原理》--无九单边带调幅（续4）滤波滤波载波载波载波滤波功放取上边带问题：提高SSBAM载频能否用倍频法？逐级滤波，两边带距离较大，滤波器易做2001年9月--12月13《通信电路原理》--无九单边带调幅（续5）

相移法：另一种实现单边带调幅的方法是相移法。2001年9月--12月14《通信电路原理》--无九单边带调幅（续6）（3）单边带调幅的解调电路：SSBAM信号中，既无载波分量，其包络也不反映调制信号的波形。只能用同步解调方法。而且SSBAM对载波恢复要求更为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。当然，它不可能与发送信号中的载波同频同相，因此，它不属于相干解调。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！2001年9月--12月15《通信电路原理》--无九残留边带调幅

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）。

在单边带调幅和双边带调幅之间找到了一种折衷方式，这就是残留边带调幅，简记为VSBAM。

在VSBAM方式中，不是将一个边带完全滤除，而是保留一部分。下图所示为VSBAM信号幅度谱的示意图。

VSBAM与SSBAM不同，它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－－实现斜切滤波器。2001年9月--12月16《通信电路原理》--无九残留边带调幅（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返回上边带（a）发送端（b）接收端2001年9月--12月17《通信电路原理》--无九残留边带调幅的解调

对不含载波分量的VSBAM信号的解调只能采用同步解调的方法。为了恢复本地载波信号可以用在VSBAM信号中加导频的方法，也可采用DSBAM类似的非线性变换方法。

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，从而可大大简化解调电路。

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。

VSBAM所占带宽比单边带略宽，基本具有SSBAM的优点。2001年9月--12月18《通信电路原理》--无九正交幅度调制与解调

正交幅度调制与解调是一种特殊的复用技术，一般是指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。

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，可以节省传输带宽。2001年9月--12月19《通信电路原理》--无九正交幅度调制与解调原理a(t)b(t)a(t)b(t)x(t)

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度的正弦波，通常用和表示，并称它们是互相正交的。调制后的两路信号相加得到输出信号x(t)，表示为：调制器解调器返回2001年9月--12月20《通信电路原理》--无九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：滤除2c分量，得到解调输出a(t)。

输入信号x(t)与相乘的结果为：滤除2c分量，得到解调输出b(t)。解调原理：2001年9月--12月21《通信电路原理》--无九数字信号调幅

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，并表示为：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，它可以是矩形脉冲波形，也可以是升余弦脉冲、钟形脉冲或抽样脉冲等波形。

通常，数字信号中含有直流分量和丰富的低频分量。

为了在具有带通特性的信道内传送，必须进行调制。在数字信号调幅中，多用残留边带调幅方式。2001年9月--12月22《通信电路原理》--无九AM发射机调制信号源带通滤波器前置放大器调制信号驱动器RF载波振荡器缓冲放大器载波驱动器调制器带通滤波器线性功率放大器带通滤波器耦合网络天线

2001年9月--12月23《通信电路原理》--无九超外差AM接收机方框图音频放大器检波器中频放大器带通滤波器RF低噪声放大器带通滤波器天线扬声器本地振荡器统一调谐AGC控制静噪~2001年9月--12月24《通信电路原理》--无九19KHz导频38KHz副载波辅助信道调频立体声广播的基带信号频谱2001年9月--12月25《通信电路原理》--无九举例：实验三调幅信号的解调电路同步检波与二极管峰值包络检波是常用的两种调幅波解调电路本实验仍采用1496集成片来构成解调器，电路如下图所示。2001年9月--12月26《通信电路原理》--无九图（a）用1496集成片来构成解调器149635462001年9月--12月27《通信电路原理》--无九图（b）二极管包络检波器782001年9月--12月28《通信电路原理》--无九本实验仍采用1496集成片来构成解调器。电路如图（a）所示，载波信号经电容加在⑧、⑩脚之间，相乘后的信号由12脚输出，经过、与组成的低通滤波器后，在解调输出端得到恢复出来的调制信号。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它具有电路简单，易于实现等优点，本实验电路如图（b）所示，它主要由检波二极管D及RC低通滤波器组成，由于它是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。因此，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：2001年9月--12月29《通信电路原理》--无九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）残留边带调幅返回1返回2返回32001年9月--12月30《通信电路原理》--无九抑制载波调幅电路返回2001年9月--12月31《通信电路原理》--无九习题：6-5，6-6，6-92001年9月--12月32《通信电路原理》--无九应用MATLAB调制和解调演示程序

MATLAB的信号处理工具箱提供了一系列的函数可以实现对通信系统的仿真。运行演示程序可以观察不同的调制方式下产生信号波形的区别，并且如果指定源信号为语音信号，可以单击图中的

play’按钮听到对应的声音。运行这个程序可以在MATLAB的主界面中，单击HelpExamplesandDemos,然后从弹出的MATLABDemos主控画面的Toolboxes中，选择SignalprocessingModulation,单击run按钮运行。1．选用单频正弦波，观察AM，AMSSB，FM，PM调制时，已调信号的区别？（载频FC＝400Hz,采样Fs=2000Hz）2．利用playmod按钮，“听出”上述四种调制时，已调信号的区别？（即是听瞬时频率变化时的声音）2001年9月--12月33《通信电路原理》--无九使用modulate函数编写语音调制的程序（编写1000Hz正弦信号幅度是1）参考程序：cd(c:\windows’)；

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

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