第3章-模拟调制技术

第3章模拟调制技术§3.1幅度调制的基本原理§3.2线性调制的解调§3.3角度调制的基本原理§3.1幅度调制的基本原理常规双边带调幅AMm(t)101+m(t)f0fHF(f)－fHf0fHF1(f)－fHf0fCC(f)－fCf0fCS(f)－fCA-Af(t)tA0+f(t)c(t)tsAM(t)t（a）调制信号时域波形及其频谱结构（b）加入直流量后的调制信号波形及其频谱结构（c）调制载波时域波形及其频谱结构(d)AM调幅信号时域波形及其频谱结构t对于单频调制信号基带信号调幅指数t0s(t)t0f(t)t0C(t)1KHz－1KHzF(f)f10KHz－10KHzC(f)f10KHz－10KHzS(f)f（a）单频调制信号的时域波形及其频谱结构（b）调制载波的时域波形及其频谱结构（c）单频调幅信号的波形及其频谱结构

AM<1

AM=1

AM>1功率分配调制效率单频调制常规双边带调幅的特点已调信号的包络与调制信号成正比已调信号的频谱中，在载波处有两个冲激，但不携带调制信号信息，且需要消耗大量功率已调信号频谱中具有两个上下对称的边带分量已调信号的带宽是调制信号带宽的两倍例：已知AM已调信号的表达式为其中，试分别画出其波形图和频谱图抑制载波双边带调制f(t)tc(t)tsDSB(t)t载波反相点ff0fHF(f)－fHf0fCC(f)－fC0fCS(f)－fC（a）调制信号的时域波形及其频谱结构（b）调制载波的时域波形及其频谱结构（c）DSB已调信号波形及其频谱结构DSB调制过程功率分配DSB的特点已调信号的包络与调制信号不再呈线性关系，已调信号中无直流功率已调信号频谱中具有两个上下对称的边带已调信号的带宽是调制信号带宽的两倍单边带调幅单边带系统中的滤波器-f0HL(f)特性上边带(b)

上边带滤波器特性和信号频谱上边带f00f上边带S

(f)上边带下边带HH(f)特性HH(f)特性(a)

滤波前信号频谱(c)

下边带滤波器特性和信号频谱S(f)S(f)-f00f-f0f0f下边带f0功率分配单边带调制系统的特点已调信号中无载波分量已调信号频谱中只有一个边带分量已调信号的带宽与调制信号带宽相等采用滤波法实现单边带调制时，滤波器的设计难度大采用移相法实现时其移相网络的设计难度较大单边带多级调制移相法实现单边带调制例已知调制信号为

载波为，在进行单边带调制时，请写出上边带信号的表达式，并画出频谱图。§3.2线性调制的解调相干解调非相干解调（包络检波）包络检波整流器低通滤波器包络检波器解调调幅信号A-Af(t)ttsAM(t)tt(a)进入解调器之前的调幅信号(b)经过检波二极管后的输出信号(c)经过低通滤波后的输出信号(d)去除直流以后恢复出的模拟信号相干解调A-Af0fCC(f)－fCf0fCS(f)－fCR(t)02fCR(f)－2fCc(t)tsAM(t)tt（a）进入解调器之前的调幅信号波形及其频谱结构（b）相干载波信号波形及其频谱结构（c）模拟乘法器输出信号波形及其频谱结构f0fHF(f)－fHf0fHF1(f)－fHf(t)tA0+f(t)（d）低通滤波器输出信号波形及其频谱结构（e）去除直流恢复的模拟信号波形及其频谱结构t例某调制系统如下图所示，为了在输出端能够同时分别得到f1(t)和f2(t),试确定接收端的c1(t)和c2(t)。§3.3角度调制的基本原理角度调制信号的表达式瞬时相位瞬时角频率瞬时相位偏移瞬时角频率偏移相位调制时：频率调制时：单音调频信号其中，

为调频指数调制信号已调信号瞬时角频率瞬时角频偏最大瞬时角频偏瞬时相位瞬时相偏最大瞬时相偏单音调相信号调制信号已调信号其中，

为调相指数瞬时相位瞬时相偏最大瞬时相偏瞬时角频率瞬时角频偏最大瞬时角频偏t0f(t)t0AM0t0FMPMt0t（a）单频调制信号波形（b）调制载波波形（c）单频调幅信号波形（d）单频调频信号波形（e）单频调相信号波形调频与调相的关系（a）斜变信号（b）调相信号波形（c）调频信号波形ttt调相与调频的比较在相位调制中，载波相位随着调制信号线性地变化，而频率调制中，载波频率随着调制信号线性地变化。若将调制信号先积分，再对载波进行相位调制，即可得到频率调制信号；反之，如果对调制信号先微分后再对载波进行频率调制，就得到相位调制信号。仅从已调信号的波形是无法区分二者的关系窄带与宽带调制窄带调相窄带调频窄带调频与宽带调频窄带调频宽带调频（单频信号）

贝塞尔函数曲线

调频波的频谱

频谱特点：边频成对大部分功率集中 在有限带宽内当调制指数mf<<1时带宽B基本等于2

m

称为窄带调频：

B

2

m

当mf>1时，

带宽B：

式中，

f

－调制频移，

fm

－调制信号频率

m

kHzkHzkHzkHz作kHzkHzkHzkHz

例：已知某调角信号为

1）若该信号为调相信号，且

，试求该调制信号

。

2）若该信号为调频信号，且

，试求该调制信号

。

3）求已调信号的最大频偏。3.3.2调频信号的产生与解调1.调频信号的产生直接调频法间接调频法直接法就是用调制信号直接控制振荡器的电抗元件参数，使输出信号的瞬时频率随调制信号呈线性变化。

目前人们多采用压控振荡器（VCO）作为产生调频信号的调制器。振荡频率由外部电压控制的振荡器叫做压控振荡器（VCO），它产生的输出频率正比于所加的控制电压。直接法的主要优点：在实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏。缺点是频率稳定度不高，往往需要附加稳频电路来稳定中心频率。

间接法又称倍频法，它是由窄带调频通过倍频产生宽带调频信号的方法。

调频信号的非相干解调

窄带调频信号的相干解调

例：见书3.4模拟调制系统的性能比较调制方式传输带宽设备复杂度主要应用AM2较小：调制器简单，解调器采用包络检波，也很简单中短波无线电广播DSB-SC2中等：调制器简单，但要同时传送DSB小导频信号，解调器要采用相干解调，需要同步信号点对点的专用通信；低带宽信号的多路复用SSB较大：调制器较复杂，涉及高性能的滤波或者移相，解调器采用相干解调，需要同步信号短波无线电广播；话音通信，话音频分多路通信FM中等：调制器较复杂，解调器简单微波中继、超短波小功率电台（窄带）；卫星通信、调频立体声广播（宽带）各种模拟调制系统的性能曲线

课堂测试1.设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度W/HZ

，若采用DSB方式传送，载波频率为1MHZ，调制信号带宽为10KHZ，已调信号功率为10KW，传输损耗为10dB，接收端进行解调前，先通过一个理想带