第九章调制与解调课件

第九章调制与解调

了解调制与解调的概念与相关技术指标；重点掌握调幅波、调角波的数学表达式与频谱分析,以及功率关系；掌握平方律调幅器、平衡调幅器、变频二极管调频的基本工作原理；了解高电平调幅的两种调制方法；重点掌握包络检波器、相位鉴频器的工作原理。9/17/20231第九章调制与解调了解调制与解调的概念与相关9.1概述通信有线通信－双线对电缆、同轴电缆、光纤等无线通信－自由空间地波天波地面波空间波1、天线理论－实际天线尺寸与电信号波长可以比拟时，电信号才能以电磁波形式有效辐射，即天线辐射功率、效率较高。声音－20-20000Hz1KHz-300km2、发射、接收采用天线和选频网络。3、发射声音信号，发射机工作于同一频率。有线通信要将各路语音信号搬移到不同频率，实现多路复用。9/17/202329.1概述通信有线通信－双线对电缆、同轴电缆、光纤等无线调制过程是用被传送的低频信号去控制高频振荡器，使高频振荡的输出信号的参数(振幅、频率、相位)相应于低频信号变化而变化。从而实现低频信号搬移到高频段，被高频信号携带传播。调制解调器频谱搬移电路:频率变换前后，信号的频谱结构不变，只是将信号频谱无失真在频率轴上搬移，具有这种特性的电路称之为频谱搬移电路。9/17/20233调制过程是用被传送的低频信号去控制高频振荡器，使高频振荡调制在模拟系统里,按照载波波形的不同,可分为脉冲调制和连续波调制两种方式。连续波调制以单频正弦波为载波，受控参数可以是载波的幅度A，频率

或相位

。因而有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)三种方式。脉冲调制以矩形脉冲为载波，受控参数可以是脉冲高度、脉冲频率、脉冲宽度或脉冲位置。相应地，就有脉冲调幅(PAM，包括脉冲编码调制PCM)，脉冲调频(PFM)，脉冲调宽(PWM)和脉冲调位(PPM)。9/17/20234在模拟系统里,按照载波波形的不同,可分为脉冲调制和连续波解调是调制的逆过程，即从高频载波上把低频信号接收下来并恢复的过程。9/17/20235解调是调制的逆过程，即从高频载波上把低频信号接收下来并恢复的9.2调幅波的性质振幅调制就是用低频调制信号去控制高频载波信号的振幅，使载波的振幅随调制信号成正比地变化。通常调制要传送的信号波形是复杂的，但无论多么复杂的信号都可用傅氏级数分解为若干正弦信号之和。为分析方便，一般把调制信号看成一简谐信号。调幅波普通调幅波（AM调制）抑制载波的双边带调幅波（DSB/SC-AM）抑制载波的单边带调幅波（SSB/SC-AM）9/17/202369.2调幅波的性质振幅调制就是用低频调制信号去控制高频载1、普通调幅波－表达式与波形是调幅波的主要参数之一，表示载波电压振幅受调制信号控制后改变的程度,一般0＜ma≤1。9/17/202371、普通调幅波－表达式与波形是调幅波的主当时ma＝1时，调幅达到最大值，称为百分之百调幅。若ma>1，AM信号波形某一段时间振幅为将为零，称为过调制。9/17/20238当时ma＝1时，调幅达到最大值，称为百分之波形图当载波频率调制信号频率

，0＜ma≤1，可画出和已调幅波形分别如下图所示。调幅波是一个载波振幅按照调制信号的大小线性变化的高频振荡，其振荡频率保持载波频率不变。9/17/20239波形图当载波频率调制信2、调幅波的频谱和带宽上边频下边频9/17/2023102、调幅波的频谱和带宽上边频下边频8/6/202310调幅过程实际上是一种频谱搬移过程，即将调制信号的频谱搬移到载波附近，成为对称排列在载波频率两侧的上、下边频，幅度均等于9/17/202311调幅过程实际上是一种频谱搬移过程，即将调制信号的频谱搬移到载单音信号经调制后，已调波占据的频带宽度B=2

或B=2F(

=2

F)，多音频的调制信号，已调信号的频带宽度等于调制信号最高频率的两倍。9/17/202312单音信号经调制后，已调波占据的频带宽度B=2或B=2F(3、调幅波的功率ma≤1，所以边频功率之和最多占总输出功率的1/39/17/2023133、调幅波的功率ma≤1，所以边频功率之和最多占总输出功率9.3平方律调幅9/17/2023149.3平方律调幅8/6/2023149/17/2023158/6/202315为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用率，可以不发送载波，而只发送边带信号。抑制载波的双边带调幅波(DSB-AM)，其数学表达式为其所占据的频带宽度仍为调制信号频谱中最高频率的两倍，即抑制载波的双边带调幅波与单边带调幅波9/17/202316为了克服普通调幅波效率低的缺点，提高设备的功率利用率平衡调幅器－抑制载波双边带调幅9/17/202317平衡调幅器－抑制载波双边带调幅8/6/2023179.6单边带信号产生1、波段利用率高。2、节约发射功率。普通调幅抑制载波双边带调幅单边带调幅9/17/2023189.6单边带信号产生1、波段利用率高。普通调幅抑制载波双单边带调幅波上边频与下边频的频谱分量对称含有相同的信息。也可以只发送单个边带信号，称之为单边带通信(SSB)。其表达式为：或其频带宽度为：9/17/202319单边带调幅波上边频与下边频的频谱分量对称含有单边带信号产生方法1、滤波器法载波被抑制双边带信号乘法器平衡调幅器9/17/202320单边带信号产生方法1、滤波器法载波被抑制双边带信号乘法器8/9/17/2023218/6/2023212、移相法3、修正的移相滤波法9/17/2023222、移相法3、修正的移相滤波法8/6/202322高电平调幅电路

置于发射机最后一级，是在功率电平较高的情况下进行调制。低电平调幅电路

置于发射机的前级，再由线性功率放大器放大已调幅信号，得到所要求功率的调幅波。按调制电路输出功率的高低可分为：原理框图如下：9/17/202323高电平调幅电路按调制电路输出功率的高低可分为：原理框图如下：9.7高电平调幅1、集电极调制(1）、大信号(2）、过压区9/17/2023249.7高电平调幅1、集电极调制(1）、大信号(2）、过压9/17/2023258/6/2023252、基极调制(1）、大信号(2）、欠压区9/17/2023262、基极调制(1）、大信号(2）、欠压区8/6/202326三种振幅调制信号9/17/202327三种振幅调制信号8/6/202327振幅解调(检波)原理与电路振幅解调(又称检波)是振幅调制的逆过程。它的作用是从已调制的高频振荡中恢复出原来的调制信号。从频谱上看，检波就是将幅度调制波中的边带信号不失真地从载波频率附近搬移到零频率附近,因此，检波器也属于频谱搬移电路。检波器的组成应包括三部分，高频已调信号源，非线性器件，RC低通滤波器。其组成原理框图如下图所示，它适于解调普通调幅波。9/17/202328振幅解调(检波)原理与电路振幅解调(又称检波)是振幅包络检波同步检波检波器分类:载波被抑制的已调波解调原理9/17/202329包络检波同步检波检波器分类:载波被抑制的已调波解调原理8/69.8包络检波二是作为检波器的负载，在其两端输出已恢复的调制信号一是起高频滤波作用RL、C为检波器的负载，同时起低通滤波作用。要求的输入大于0.5V，称为大信号检波器。9/17/2023309.8包络检波二是作为检波器的负载，在其两一是起高频滤波9/17/2023318/6/202331失真①惰性失真惰性失真由于负载电阻R与负载电容C的时间常数RC太大所引起的。这时电容C上的电荷不能很快地随调幅波包络变化,从而产生失真。为了防止惰性失真，只要适当选择RC的数值，使检波器能跟上高频信号电压包络的变化。即要求>或写成在工程上可按

maxRC≤1.5计算。9/17/202332失真①惰性失真惰性失真由于负载电阻R与负载电容②负峰切割失真(底部切割失真)检波器输出常用隔直流电容Cc与下级耦合，如图所示。Rg代表下级电路的输入电阻。考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻Rg后的检波电路为了有效地传送低频信号，要求则检波过程中，Cc两端建立了直流电压经电阻R和Rg分压，在R上得到的直流电压为：9/17/202333②负峰切割失真(底部切割失真)检波器输出常用对于二极管来说，VR是反偏压，它有可能阻止二极管导通，从而产生失真。负峰切割失真波形为了避免底部切割失真，调幅波的最小幅度Vim(1–ma)必须大于VR即：9/17/202334对于二极管来说，VR是反偏压，它有可能阻止二9.9同步检波检波通过外加一同频率和相位与被抑制载波相同信号实现。使用范围－载波被抑制的双边带调幅波或单边带调幅波实现方法：(1)乘法器＋低通滤波(2)加法器＋包络检波9/17/2023359.9同