第3章-模拟调制技术.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,*,*,化学工业出版社,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,AM,m,(t),1,0,1+m,(t),f,0,f,H,F,(,f,),f,H,f,0,f,H,F,1,(,f,),f,H,f,0,f,C,C,(,f,),f,C,f,0,f,C,S,(,f,),f,C,A,-,A,f,(,t,),t,A,0,+f,(,t,),c,(,t,),t,s,AM,(,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,t,0,s,(,t,),t,0,f,(,t,),t,0,C,(,t,),1 KHz,1 KHz,F,(,f,),f,10 KHz,10 KHz,C,(,f,),f,10 KHz,10 KHz,S,(,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,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,),t,c,(,t,),t,s,DSB,(,t,),t,载波反相点,f,f,0,f,H,F,(,f,),f,H,f,0,f,C,C,(,f,),f,C,0,f,C,S,(,f,),f,C,（,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,-,f,0,H,L,(,f,),特性,上边带,(b),上边带滤波器特性和信号频谱,上边带,f,0,0,f,上边带,S,(,f,),上边带,下边带,H,H,(,f,),特性,H,H,(,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,),-,f,0,0,f,-,f,0,f,0,f,下边带,f,0,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,-,A,f,(,t,),t,t,s,AM,(,t,),t,t,(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,-,A,f,0,f,C,C,(,f,),f,C,f,0,f,C,S,(,f,),f,C,R,(,t,),0,2f,C,R,(,f,),2f,C,c,(,t,),t,s,AM,(,t,),t,t,（,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,f,0,f,H,F,(,f,),f,H,f,0,f,H,F,1,(,f,),f,H,f,(,t,),t,A,0,+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,f,1,(t),和,f,2,(t),试确定接收端的,c,1,(t),和,c,2,(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,t,0,f,(,t,),t,0,AM,0,t,0,FM,PM,t,0,t,（,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,t,t,t,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,m,f,1,时，,带宽,B,：,式中，,f,调制,频移,，,f,m,调制,信号频率,m,kHz,kHz,kHz,kHz,作,kHz,kHz,kHz,kHz,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,AM,2,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-SC,2,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/H,Z,，若采用,DSB,方式传送，载波频率为,1MH,Z,，调制信号带宽为,10KH,Z,，,已调信号功率为,10KW,，传输损耗为,10dB,，接收端进行解调前，先通过一个理想带通滤波器。,（,1,）该理想带通滤波器应该具有怎样的传输特性,（,2,）该系统的信道容量,2.,已知某已调信号的表达式为,（,1,）请说明该系统的调制方式，并画出调制原理框图,（,2,）画出已调信号的频谱结构,（,3,）设计一个解调器对该信号进行解调,4.,已知某模拟信号频率范围为（,500,，,4200H,Z,），如果采用单边带方式调制到,80MHZ,的载波上，请给出调制方案。,