第5章-振幅的调制与解调分解教学文案.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第5章-振幅的调制与解调分解,5.1,概述,5.2,振幅调制原理及特性,5.3,调,幅,信号的解调,5.4,振幅调制与解调电路,第,5,章 振幅的调制与解调,(1),调制：,用调制信号去控制载波信号的某一个,参数,的过程,。,信号定义,：,信号,载波信号：（等幅）高频振荡信号,正弦波,方波,三角波,锯齿波,调制信号：,需要传输的信号,（原始信号）,语言,图像,密码,已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（,射频信号,）,振幅调制,解调（检波,),属于,频谱线性搬移电路,(2),解调：,调制的逆过程,，即从已调波中恢复原调制信号的过程,。,5,1,概述,（,5,）,相位调制,：,调制信号控制载波相位,，使,已调波的相位随调,制信号线性变化。,（,6,）解调方式,：,（,4,）,频率调制,：,调制信号控制载波频率,，使,已调波的频率随调制,信号线性变化。,（,3,）,振幅调制,：由,调制信号去控制载波振幅,，使,已调信号的振,幅随调制信号线性变化。,(9,),振幅调制分三种方式：,(7),调制根据频谱变化的不同,(8),按照所采用的载波波形区分,连续波调制,：单频正弦波或余弦波,脉冲波调制,连续波调制以单频正弦波为载波，可用数学式表示，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。,普通调幅（,AM,）,抑制载波的双边带调幅（,DSB,）,抑制载波的单边带调幅（,SSB,）,（,3,）调制方式的功率有效性,通信系统中，通常把调制器和解调器组合在一起成为调制解调器（,Modem,）,调制解调器的性能指标,：,（,P95,）,（,2,）抗噪声、抗干扰能力,（,1,）调制方式的频带利用率,在保证传输速率和质量的条件下，使用的带宽越小越好。,系统在较低的输入信噪比、较大干扰和信道失真情况下得到较好的输出信号质量。,对不同的调制方式要求不同的高频功率放大器放大已调信号。,非线性放大器的效率大于线性放大器的效率。,5.2,振幅调制原理及特性,普通振幅调制,AM,抑制载波的双边带调制,DSB,抑制载波和一个边带的单边带调制,SSB,按照不同的频谱结构，振幅调制分三种方式：,设载波信号,：,调制信号,：,式中,为比例常数,即,AM,时域表达式：,式中,m,a,为调幅系数,1.AM,调幅波的定义,5.2.1,标准振幅调制（,AM,）信号分析,定义：用调制信号控制载波信号的幅度，,使载波信号幅度按,照调制信号规律变化,。,2,、调幅信号波形,波形特点：,（,1,）调幅波的振幅（,包络,）变化规律,与调制信号波形一致,;,(2),调幅度,m,a,反映了调幅的强弱程度，,可以看出,：,一般,m,a,值越大调幅越深,：,因为调幅波包络的最大值和最小值为：,包络振幅：,相加器,乘法器,直流,乘法器,相加器,AM,信号的产生原理框图,可见,要完成,AM,调制，其核心部分是实现调制信号与载波,相乘,。,A,m,A,m,（,1,）由单一频率信号调幅,可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：,3,、调幅波的频谱和带宽,调制信号,c,载波,调幅波,c,+,上边频,c,-,下边频,载波分量（）：不含传输信息,下变频分量 ：含传输信息,上变频分量 ：含传输信息,带宽,P,98,由图可知,同样含有三部分频率成份,(2),限带信号的调幅波（多音调制）,限带,信号的调幅波频谱图,c,限带,信号,c,载波,调幅波,c,-,max,下边频带,c,+,max,上边频带,max,max,带宽,4,、调幅波的功率,单音调制的调幅波在负载电阻,R,L,（,R=1,）,上的功率为：,(1),最大功率：,(2),最小功率：,(3),调制信号一周内的平均功率（,R=1,）,：,载波功率,：,总边频功率：,在普通调幅波信号中，有用信息只携带在边频带内，而载波本身并不携带信息，但它的功率却占了整个调幅波功率的绝大部分，因而调幅波的功率浪费大，效率低。,m,a,1,调幅波,c,+,上边频,c,-,下边频,已知,调幅波表示式为：,试画出它的波形和频谱图，求出频带宽度,。,若已知,，,试求载波功率、边频功率、,调幅波的平均功率,。,例题,1,：,调幅波,c,+,上边频,c,-,下边频,调幅波的波形如图所示，其中,、,试写出表达式,？,例题,2,AM:,包络振幅：,小 结,作业,P,118,5-3,AM:,包络振幅：,小 结,载波信号,调制信号,调幅波,c,+,上边频,c,-,下边频,调幅波的频谱和带宽,例题：,一普通,AM,调制器，载波频率 ，振幅为,20V,，调制信号频率为 ，它使输出调幅波的包络振幅为,7.5V,。求：,(1),上、下边频,(2),调幅系数,m,a,(3),包络振幅的最大、最小值,(4),已调波表达式,(5),当,R,L,=1,时，求载波功率,P,c,和边频功率,P,S,在,AM,调制过程中，如果,将载波分量抑制,就形成,抑制载波的双边带信号,，简称双边带信号，它可以,用载波和调制信号直接相乘得到,，即：,调制信号为单一频率信号,：,5.2.2,双边带,(double sideband Modulation DSB),调幅信号,、定义,电路实现模型,相加器,乘法器,直流,乘法器,相加器,AM,信号的产生原理框图,可见,要完成,AM,调制，其核心部分是实现调制信号与载波,相乘,。,A,m,A,m,2.,波形与频谱,(1)DSB,信号的包络正比于调制信号,但不同于调制信号的变化形状，因此,包络不再反映调制信号的信息。,(2),DSB,波的频谱成份中抑制了载波分量，全部功率为边带占有，功率利用率高于,AM,波。,(3),占用频带,调制信号,载波,上边频,下边频,c,+,(f,c,-F),c,(f,c,-F),练习,5-4 5-5,单边带,(SSB),信号是由双边带调幅信号中取出其中的任一个边带部分，即可成为单边带调幅信号。其单频调制时的波形图为：,5.2.3,单边带,(,single sideband Modulation SSB,),信号调幅,1.SSB,信号的性质,在现代电子通信系统的设计中，为节约频带，提高系统的功率和带宽效率，常采用单边带（,SSB,）调制系统。,c,载波,c,-,max,下边频带信号,c,+,max,上边频带信号,c,+,max,c,-,max,SSB,信号的表达式：,SSB,信号的频带压缩了一倍，功率的利用率提高了一倍。,（,上边带信号,）,（,下边带信号,）,占用频带,由,DSB,信号经过边带滤波器滤除了一个边带而形成，,如：,2.,单边带调幅信号的实现,上边带滤波器,下边带滤波器,乘法,器,(1),滤波法,有两种基本的电路实现方法：,滤波法、相移法,难点：滤波器的设计,(p101),(2),相移法,相移法产生单边带信号,由两个相乘器、两个,90,0,移相器和加法器组成。,难点：载波和基带两个信号都需要,准确,的,90,0,相移，,而且电路要求对称才能完全抵消。,(p102),下边带,上边带,例题：,已知调幅信号频率范围为,300Hz,4KHz,分别采用,AM,（调幅指数,m,a,=0.3,）、,DSB,、,SSB,三种调幅方式，如要求边带功率,P,S,为,10W,，分别求出每种方式的频带宽度,BW,、发射总功率,P,及功率利用率 。,其中：,=,边带功率,P,S,/,总功率,P,R,L,=1,5.2.4,残留边带调制,(VSB),残留边带调制是介于,SSB,与,DSB,之间的一种调制方式，它既克服了,DSB,信号占用频带宽的缺点，又解决了,SSB,滤波器难以实现的问题。,残留边带滤波器,残留部分上边带的滤波器特性,残留部分下边带的滤波器特性,残留边带滤波器的特性,：让一个边带的绝大部分通过，仅衰减靠近 附近的一小部分信号，同时抑制另一个边带的绝大部分信号，只保留靠近 附近的一小部分。,VSB,信号频谱示意图,在解调中，让残留的那部,分边带来补偿衰减的那部,分边带，解调后的输出信,号不会失真,。,VSB,滤波器的传输特性,互补对称特性,5.3,调幅信号的解调原理,解调,解调,：从调幅信号中恢复出低频的调制信号，也称为,检波,。,频域：频谱,线性搬移,。（高频,低频）,相干解调（同步检波,）,非相干解调（包络检波,）,一、相干解调（同步检波）,同步信号,：与已调波的载波,同频同相,。,A M,DSB,SSB,同步信号,1,、普通调幅波,AM,信号相干解调,经,LPF,和电容耦合（隔直）后：,v,AM,2,、双边带,DSB,信号相干解调,LPF,后,：,v,DSB,3,、单边带信号相干解调,SSB,LPF,后：,结论,：相干解调是一种优良的解调方式。关键是保证同步信号与已调波的载波信号,同频同相,，否则会失真。,v,SSB,二、非相干解调（包络检波）,适用于：输出电压直接反应输入高频信号包络变化的解调。,特点,：,电路简单，不需要同步信号。,双边带信号（,DSB,）和单边带信号（,SSB,）的包络没有,反映调制信号的信息，但可以通过恰当的变换后再利用,包络检波器解调。,5.4.1,调幅信号的调制电路,高电平调制电路，处在发射机末端,低电平调制电路,，处在发射机的前段,双边带调制,单边带调制,振幅调制电路是无线电发射机的重要组成部分。,5.4,振幅调制与解调电路,按功率,的高低,在,AM,调制过程中，如果,将载波分量抑制,就形成,抑制载波的双边带信号,，简称双边带信号，它可以,用载波和调制信号直接相乘得到,，即：,调制信号为单一频率信号,：,DSB,定义,电路实现模型（,P,104,）,解调是调制的逆过程,，,是从高频已调波中恢复出原低频调制信号的过程。,从频谱上看,，解调也是一种信号频谱的线性搬移过程，是将高频端的信号频谱搬移到低频端，,解调过程是和调制过程相对应的，不同的调制方式对应于不同的解调。,DSB,调制,振幅调制过程,：,AM,调制,SSB,调制,叠加型同步检波,解调过程,包络检波：,同步检 波：,峰值包络检波,平均包络检波,乘积型同步检波,5.4.2,调幅信号的解调电路,相干解调（同步检波）,同步信号：与已调波的载波,同频同相,。,同步信号的提取也称为载波提取。,直接法,：,从已调信号中直接提取,(AM),载波提取方法,间接法：,对已调信号进行非线性处理后再,提取载波,(DSB,SB),1,、载波的提取,平方环实现载波提取电路结构,(,p105,),2,包络检波电路,调幅波频谱,c,+,c,-,c,输出信号频谱,非线形电路,低通滤波器,t,调幅波,包络检波输出,t,普通调幅波,相干检波,包络检波非相干解调,电路组成：,非线性器件,和低通滤波器,(,p106,),。,（,1,）平方律检波（输入为小信号）,小信号：幅度小于,100mV,，二极管的伏安特性用,幂级数逼近,平方律检波电路,保证二极管导通，加偏置电压,2,、工作原理,（,2,）峰值包络检波（输入为大信号）,大信号：幅度大于,500mV,，二极管的伏安特性用,两段折线,检波电路,（,2,）峰值包络检波,波形图,输出电压是由,直流和交流,两部分组成。,（,3,）平均包络检波,（,4,）并联型二极管包络检波,3,、包络检波器性能分析,（,1,）检波效率（电压传输系数）,指检波器的输出信号与输入信号的幅度之比。,静态检波效率,检波效率,动态检波效率,（,2,）输入阻抗,（,3,）检波失真,惰性失真,负峰切割失真,（,2,）负峰切割失真,在接收机中，检波器后接音频放大器（,p113,）。,（,1,）惰性失真,（,2,）负峰切割失真,4,、同步检波电路（相干解调）,乘积型,叠加型,叠加型同步检波电路,合成为,AM,，通过包络检波器实现解调。,课后习题,5-1,5-2,5-3,5-6,解,：调制必须利用电子的非线性特性，这是因为实现频谱的搬移,主要利用非线性器件的高次方项实现。信号的放大则必须要求,器件工作在线性状态，输入、输出信号的频率不能变化，否则,输出信号会出现失真。,第五章 习 题,一、填空题,1.,二极管包络检波只适用于直接解调,_,信号，对于,DSB,、,SSB,信号解调则需采用,_,检波电路。,2,调幅就是用,信号去控制,，使载,波的,随,大小变化而变化,。,普通调幅,AM,同步,调制,载波信号,振幅,调制信号的,二,.,选择题,1,二极管峰值包络检波器适用于哪种调幅波的直接解调（）。,A,单边带调幅波,B,抑制载波双边带调幅波,C,普通调幅波,D,残留边带调幅波,2,某单频调制的普通调幅波的最大振幅为,10v,，最小振幅为,6v,，,则调幅系数,m,a,为（）。,A,0.6 B,0.4 C,0.25 D,0.1,3,同步检波器要求同步信号与发送端载波（）。,A,频率相同、幅度相同,B,相位相同、幅度相同,C,频率相同、相位相同,D,频率相同、相位相同、幅度相同,4,属于频谱的线性搬移过程的有（）。,A,振幅调制,B,频率调制,C,相位调制,D,角度解调,5,调幅波的信息包含在它的（）。,A,频率变化之中,B,幅度变化之中,C,相位变化之中,6,惰性失真和负峰切割失真是下列哪种检波器特有的失真（）。,A,小信号平方律检波器,B,大信号包络检波器,C,同步检波器,7,在波形上它的包络与调制信号形状完全相同的是（）。,A,AM B,DSB C,SSB D,VSB,8,大信号包络检波器只适用于直接解调以下哪种调幅波（）。,A,VSB B,SSB C,DSB D,AM,9,调幅的描述,（）,。,A.,用载波信号去控制调制信号的振幅，使调制信号的振幅按载波信号的规律发生变化。,B.,用调制信号去控制载波信号的振幅，使调制信号的振幅按载波信号的规律发生变化。,C.,用调制信号去控制载波信号的振幅，使载波信号的的振幅随调制信号的规律发生变化。,10,属于频谱的非线性搬移过程的有（）。,A.,振幅调制,B.,调幅波的解调,C.,混频,D.,频率调制,11,用双踪示波器观察到下图所示的波形，此波形是哪种类型的调幅波（）。,A,VSB B,SSB,C,DSB D,AM,1,、,一普通,AM,调制器,，,载波频率,，,振幅为,20V,，,调制信号频率为,，,它使输出调幅波的包络振幅为,7.5V,。,求,：,(1),上、下边频,；,(2),调幅系数,；,(3),包络振幅的最大、最小值,；,(4),已调波表达式。,三、计算题,调幅波振幅,2,、,两个已调波电压,判断,为何种已调波，分别计算消耗在单位电阻上的边频功率、平均功率及带宽,。,3,、,普通调幅,AM,、双边带调幅,DSB,、单边带调幅,SSB,的功率有效性、频带利用率及频带宽度的区别？,4,、已知,已调波表示式为,试求出调幅系数、频带宽度，画出调幅波的频,谱图。,1,、在通信系统中为什么要进行调制及解调？模拟调制和解调各有哪些方法？,四、思考题,2,、什么是振幅调制？,3,、什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？,4,、为什么调幅系数在一般情况下不能大于,1,？,信号,载波信号：（等幅）高频振荡信号,正弦波,方波,三角波,锯齿波,调制信号：,需要传输的信号,（原始信号）,语言,图像,密码,已调信号（已调波）：经过调制后的高频信号（,射频信号,）,6,、相干解调与非相干解调有什么区别？,P,103,5,、,DSB,信号与,AM,信号相比较，有哪些共同点和不,同点？,7,、产生惰性失真的主要原因是什么？如何防止,?P,111,8,、产生负峰切割失真的主要原因是什么？如何,防止？,P,112-113,9,、检波器的主要性能指标有哪些？,P,110,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,