幅度調制解調

1、1.1通信的基本概念通信的目的是傳送消息所包含的信息。異地間人與人、人與機器、機器與機器 進行信息的傳遞和交換。語言、文字、圖像等信息是不能直接在通信系統(tǒng)中傳遞， 為此需在發(fā)送端將它們轉換成電（光）信號（即信源）來載荷語言、文字、圖像等 信息，電信號經通信系統(tǒng)傳送至接收端，收端將電信號還原成語言、文字、圖像等 信息。1.2通信的發(fā)展史1948年，貝爾實驗室向公眾展示了用以取代真空管的晶體管。1948 年,Claude E. Shannon 發(fā)表了信息論。1957年10月4日，原蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，地球上第一次收到了 來自人造衛(wèi)星的電波。它不僅標志著航天時代的開始，也意味著一個利用衛(wèi)星

2、進 行通信的時代即將到來。1958年，發(fā)明了集成電路。1964年，電子電話交換機投入使用。1979年，64KB隨機存儲器的出現(xiàn)宣告超大規(guī)模集成（VLSI）電路時代的到 來。1980年，貝爾公司推出FT3光纖通信系統(tǒng)。1985年，傳真機（FAX）廣泛使用。1989年，衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)（GPS）完成部署。2000年至今，進入基于微處理器的數字信號處理、高速個人計算機、擴頻通 信系統(tǒng)、數字衛(wèi)星系統(tǒng)、數字電視、數字廣播以及個人通信系統(tǒng)時代。2.1幅度調制的一般模型幅度解調是用調制信號去控制高頻正弦載波的幅度，使其按調制信號的規(guī)律變 化的過程。幅度調制器的一般模型如圖3-1所示。圖3-1幅度調制器的一般

3、模型圖中，啲為調制信號，s肌為已調信號，力0）為濾波器的沖激響應，則已調信 號的時域和頻域一般表達式分別為S沁）=加COS砂*淞）(3-1)(3-2)瓦 3) =+ 如 +MS - %)WS)式中，為調制信號磁)的頻譜，鳳)00叫為載波角頻率。由以上表達式可見，對于幅度調制信號，在波形上，它的幅度隨基帶信號規(guī) 律而變化；在頻譜結構上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜在頻域內的簡單搬移。山 于這種搬移是線性的，因此幅度調制通常乂稱為線性調制，相應地，幅度調制系統(tǒng) 也稱為線性調制系統(tǒng)。在圖3-1的一般模型中，適當選擇濾波器的特性刃0),便可得到各種幅度調 制信號，例如：常規(guī)雙邊帶調幅(AM)、抑制載波雙

4、邊帶調幅(DSB-SC)、單邊帶 調制(SSB)和殘留邊帶調制(VSB)信號等。2. 2常規(guī)雙邊帶調幅(AM)1. AM信號的表達式、頻譜及帶寬片(f)叫)在圖3-1中，若假設濾波器為全通網絡(廳0)=1)，調制信號稠(0加直流4后再與載波相乘，則輸出的信號就是常規(guī)雙邊帶調幅 (MA)信號。AM調制器模型如圖3-2所示。圖1-1 AM調制器模型AM信號的時域和頻域表示式分別為5)=4)+朋0)回3叫)=Aq cos (0 + m(t) cos to e (t) ( 1-2)S加+ 叫- cyf)J4- A/(cu +叫(1-3)式中，嗎為外加的直流分量；加可以是確知信號也可以是隨機信號，但通常

5、認為 其平均值為0,即Ca)A3血第財*!！AM信號的典型波形和頻譜分別如圖1-4 (a)、(b)所示，圖中假定調制信 號材的上限頻率為血卻。顯然，調制信號加的帶寬、辰=行。由圖1-4 （a）可見，AM信號波形的包絡與輸入基帶信號加成正比，故用包 絡檢波的方法很容易恢復原始調制信號。但為了保證包絡檢波時不發(fā)生失真，必 須滿足幾2加圳噠，否則將出現(xiàn)過調幅現(xiàn)象而帶來失真。III Flash的頻譜圖AM信號的頻譜$裁是山載頻分量和上、下兩個邊帶組成（通常稱頻譜中畫斜線的部分為上邊帶，不畫斜線的部分為下邊帶）。上邊帶的頻 譜與原調制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無論是上邊帶還 是下邊

6、帶，都含有原調制信號的完整信息。故AM信號是帶有載波的雙邊帶信號， 它的帶寬為基帶信號帶寬的兩倍，即% =遍=切（1-5）式中，%=%為調制信號初的帶寬，兀T為調制信號的最高頻率。2.3 AM信號的解調調制過程的逆過程叫做解調。AM信號的解調是把接收到的已調信號隧 原為調制信號鎖縱AM信號的解調方法有兩種：相干解調和包絡檢波解調。（1）想干解調山AM信號的頻譜可知，如果將已調信號的頻譜搬回到原點位置，即可得到原始 的調制信號頻譜，從而恢復出原始信號。解調中的頻譜搬移同樣可用調制時的相乘 運算來實現(xiàn)。相干解調的原理框圖如圖3-4所示。S3-4相干銀渥原理框圖將已調信號乘上一個與調制器同頻同相的載

7、波，得X(0()cm3 ) m(J)ciw2*由上式可知，只要用一個低通濾波器，就可以將第1項與第2項分離，無失真的恢 復出原始的調制信號(2-1)血的=才如+材（）想干解調的關鍵是必須產生一個與調制器同頻同相位的的載波。如果同頻同相位條 件得不到滿足，則會破壞原始信號的回復。（2）包絡檢波法lllw的波形可見，信號波形的包絡與輸入基帶信號績成正比，故可以用包絡檢波的方法恢復原始調制信號。包絡檢波器一般山半波或全波整流器和低 通濾波器組成，如圖1-5所示。s俯樓加邸2-2包絡檢波器一般模型圖3-4為吊聯(lián)型包絡檢波器的具體電路及其輸出波形，電路由二極管D、電阻R和 電容C組成。當RC滿足條件C

8、時，包絡檢波器的輸出與輸入信號的包絡十分相近，即伽岀嗎+用$)(2-3)th-TT圖2-4包絡檢波器輸出的信號中，通常含有頻率為叫的波紋，可山LPF濾除。串聯(lián)型包絡檢波器電路及其輸出波形包絡檢波法屬于相干解調法，其特點是：解調效率高，解調器輸出近似為相干 解調的2倍；解調電路簡單，特別是接收端不需要與發(fā)送端同頻同相位的載波信 號，大大降低實現(xiàn)難度。故兒乎所有的調幅(AM)式接收機都采用這種電路。綜上所述，可以看出，采用常規(guī)雙邊帶幅度調制傳輸信息的好處是解調電路 簡單，可采用包絡檢波法。缺點是調制效率低，載波分量不攜帶信息，但卻占據了 大部分功率，白口浪費掉。如果抑制載波分量的傳送，則可演變岀另一種調制方 式，即抑制載波的雙邊帶調幅(DSB-SC)。參考文獻1 .通信原理(第五版)，樊昌信等，國防工業(yè)出版社2 .現(xiàn)代通信原理曹志剛錢亞生清華大學出版社3 .通信原理黃載祿殷蔚華編著科學出版社4 .通信原理簡明