第5章 總復習

1、第第5 5章章 振幅的調制與解調振幅的調制與解調(1)(1)調制：調制：用調制信號去控制載波信號的某一個用調制信號去控制載波信號的某一個參數參數的過程的過程。 信號定義信號定義：信號信號 載波信號：（等幅）高頻振蕩信號載波信號：（等幅）高頻振蕩信號 正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 cos()ccMcvVt鋸齒波鋸齒波調制信號：調制信號：需要傳輸的信號需要傳輸的信號（原始信號）（原始信號）語言語言圖像圖像 cosMvVt密碼密碼已調信號（已調波）：經過調制后的高頻信號（已調信號（已調波）：經過調制后的高頻信號（射頻信號射頻信號）振幅調制振幅調制解調（檢波解調（檢波) )屬于屬于 頻譜線性搬

2、移電路頻譜線性搬移電路 (2)(2)解調：解調：調制的逆過程調制的逆過程，即從已調波中恢復原調制信號的過程，即從已調波中恢復原調制信號的過程。5 51 1 概述概述設載波信號設載波信號： coscCMcvVt調制信號調制信號： cosMvVt( )cosCMCMaMVtVk Vt式中式中ak為比例常數為比例常數即即AMAM時域表達式：時域表達式： ( )( )cos(1cos)cosAMCMcCMacvtVttVmtt式中式中m ma a為調幅系數為調幅系數aMaC Mk VmV1. AM1. AM調幅波的定義調幅波的定義5.2.1 5.2.1 標準振幅調制（標準振幅調制（AMAM）信號分析）

3、信號分析2 2、調幅信號波形、調幅信號波形 波形特點：波形特點：（1 1）調幅波的振幅（）調幅波的振幅（包絡包絡）變化規(guī)律）變化規(guī)律與調制信號波形一致與調制信號波形一致;(2) (2) 調幅度調幅度m ma a反映了調幅的強弱程度，反映了調幅的強弱程度，可以看出可以看出： maxmin12aCMVVmV一般一般m ma a值越大調幅越深值越大調幅越深： coscCMcvVtcosMvVtmax(1)CMaVVmCMVmin(1)CMaVVm 實實際際電電路路中中必必須須避避免免包包絡絡失失真真過過調調幅幅時時百百分分之之百百最最大大調調幅幅時時未未調調幅幅時時,1)(10aaammm1ma 1

4、ma 相加器相加器乘法器乘法器( )AMvt直流直流( )cvt( )vt 乘法器乘法器相加器相加器( )vt( )AMvt( )cvtAMAM信號的產生原理框圖信號的產生原理框圖可見可見要完成要完成AMAM調制，其核心部分是實現調制信號與載波調制，其核心部分是實現調制信號與載波相乘相乘。( )( )coscos( )cos( )( )( )( )( )( )( ) 1( )AMCMacCMcacacccmccmCMvtVk vttVtk vttkv tvt v tv tA vt v tv tA vtVAmAm（1 1）由單一頻率信號調幅）由單一頻率信號調幅( )(1cos)cos11cosc

5、os()cos()22AMCMacCMcacacvtVmttVtmtmt可見可見, ,調幅波并不是一個簡單的正弦波，包含有三個頻率分量：調幅波并不是一個簡單的正弦波，包含有三個頻率分量： 3 3、調幅波的頻譜和帶寬、調幅波的頻譜和帶寬cc調制信號調制信號c載波載波調幅波調幅波c+上邊頻上邊頻12aCMm Vc-下邊頻下邊頻12aCMm VCMV()()2ccBWfFfFF載波分量（載波分量（）：不含傳輸信息）：不含傳輸信息下變頻分量下變頻分量：含傳輸信息：含傳輸信息c上變頻分量上變頻分量：含傳輸信息：含傳輸信息帶寬帶寬4 4、調幅波的功率、調幅波的功率單音調制的調幅波在負載電阻單音調制的調幅波

6、在負載電阻RL（R=1）上的功率為：上的功率為：222( )11( )(1cos)22AMCMaLLvtP tVmtRR(1) (1) 最大功率：最大功率：22max1(1)2CMaLPVmR(2) (2) 最小功率：最小功率：22min1(1)2CMaLPVmR(3)(3)調制信號一周內的平均功率（調制信號一周內的平均功率（R=1R=1）：22222221( )211(1cos)2211111(1)22222CMCMaCMCMaaPP t dtVmt dtVmVVm212cCMPV載波功率載波功率： 總邊頻功率：總邊頻功率： 2221142saCMacPm Vm P在普通調幅波信號中，有用信

7、息只攜帶在邊頻帶內，而載波在普通調幅波信號中，有用信息只攜帶在邊頻帶內，而載波本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個調幅波功率的絕本身并不攜帶信息，但它的功率卻占了整個調幅波功率的絕大部分，因而調幅波的功率浪費大，效率低。大部分，因而調幅波的功率浪費大，效率低。ma1cP已知已知調幅波表示式為：調幅波表示式為：試畫出它的波形和頻譜圖，求出頻帶寬度試畫出它的波形和頻譜圖，求出頻帶寬度。若已知若已知，試求載波功率、邊頻功率、試求載波功率、邊頻功率、調幅波調幅波的平均功率的平均功率。4( )2cos(2100 )cos(210 ) ( )v ttt V1LR 例題例題1 1：調幅波調幅波c+上邊頻上

8、邊頻12aCMm Vc-下邊頻下邊頻12aCMm VCMV/max(1)CMCMaVVm/min(1)CMCMaVVm212cCMPV2221142saCMacPm Vm P 例題：例題： 一普通一普通AMAM調制器，載波頻率調制器，載波頻率 ，振幅為，振幅為20V20V，調制信號頻率為調制信號頻率為 ，它使輸出調幅波的包絡振，它使輸出調幅波的包絡振幅為幅為7.5V7.5V。求：。求： (1)(1)上、下邊頻上、下邊頻 (2)(2)調幅系數調幅系數 m ma a (3) (3)包絡振幅的最大、最小值包絡振幅的最大、最小值 (4)(4)已調波表達式已調波表達式 (5)(5)當當R RL L=1=

9、1時，求載波功率時，求載波功率P Pc c和邊頻功率和邊頻功率P PS S500cfkHz10FkHz/max/min2CMCMaMmCMaCMaMCMVVk VVVmVk VV/max(1)CMCMaVVm/min(1)CMCMaVVm在在AMAM調制過程中，如果調制過程中，如果將載波分量抑制將載波分量抑制就形成就形成抑制載波抑制載波的雙邊帶信號的雙邊帶信號，簡稱雙邊帶信號，它可以，簡稱雙邊帶信號，它可以用載波和調制信號直用載波和調制信號直接相乘得到接相乘得到，即：，即：coscos1cos()cos()2DSBMCMcMCMccvA VVttA VVtt 調制信號為單一頻率信號調制信號為單

10、一頻率信號： ( )( )DSBcvA vtvt5.2.2 5.2.2 雙邊帶雙邊帶( double sideband Modulation DSB)( double sideband Modulation DSB)調幅信號調幅信號、定義、定義電路實現模型電路實現模型相加器相加器乘法器乘法器( )AMvt直流直流( )cvt( )vt 乘法器乘法器相加器相加器( )vt( )AMvt( )cvtAMAM信號的產生原理框圖信號的產生原理框圖可見可見要完成要完成AMAM調制，其核心部分是實現調制信號與載波調制，其核心部分是實現調制信號與載波相乘相乘。( )( )coscos( )cos( )( )

11、( )( )( )( )( ) 1( )AMCMacCMcacacccmccmCMvtVk vttVtk vttkv tvt v tv tA vt v tv tA vtVAmAm2. 2. 波形與頻譜波形與頻譜(1) DSB(1) DSB信號的包絡正比于調制信號信號的包絡正比于調制信號, ,但不同于調制信號的變化形狀，因此但不同于調制信號的變化形狀，因此包包絡不再反映調制信號的信息。絡不再反映調制信號的信息。 (2)(2) DSBDSB波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利波的頻譜成份中抑制了載波分量，全部功率為邊帶占有，功率利用率高于用率高于AMAM波。波。2B WF(3)

12、 (3) 占用頻帶占用頻帶 調制信號調制信號 載波載波c 上邊頻上邊頻下邊頻下邊頻c+(fc-F)c(fc-F)單邊帶單邊帶(SSB)(SSB)信號是由雙邊帶調幅信號中取出其中的任一個邊信號是由雙邊帶調幅信號中取出其中的任一個邊帶部分，即可成為單邊帶調幅信號。其單頻調制時的波形圖為：帶部分，即可成為單邊帶調幅信號。其單頻調制時的波形圖為：5.2.3 5.2.3 單邊帶單邊帶( ( single sideband Modulation SSBsingle sideband Modulation SSB) )信號調幅信號調幅1. SSB1. SSB信號的性質信號的性質 在現代電子通信系統(tǒng)的設計中，

13、為節(jié)約頻帶，提高系統(tǒng)的在現代電子通信系統(tǒng)的設計中，為節(jié)約頻帶，提高系統(tǒng)的功率和帶寬效率，常采用單邊帶（功率和帶寬效率，常采用單邊帶（SSBSSB）調制系統(tǒng)。）調制系統(tǒng)。 c c載波載波c c- -max下邊頻帶信號下邊頻帶信號 c c+max上邊頻帶信號上邊頻帶信號c c+maxc c- -maxSSBSSB信號的表達式：信號的表達式：1( )cos()2MCMcv tAVVt1( )cos()2MCMcv tAVVtSSBSSB信號的頻帶壓縮了一倍，功率的利用率提高了一倍。信號的頻帶壓縮了一倍，功率的利用率提高了一倍。（上邊帶信號上邊帶信號）（下邊帶信號下邊帶信號）BWF占用頻帶占用頻帶由由

14、DSBDSB信號經過邊帶濾波器濾除了一個邊帶而形成，信號經過邊帶濾波器濾除了一個邊帶而形成，如：如：2. 2. 單邊帶調幅信號的實現單邊帶調幅信號的實現上邊帶濾波器上邊帶濾波器USBv下邊帶濾波器下邊帶濾波器LSBv乘法乘法 器器( )vt( )cvtDSBv(1) (1) 濾波法濾波法 有兩種基本的電路實現方法：有兩種基本的電路實現方法：濾波法、相移法濾波法、相移法難點：濾波器的設計難點：濾波器的設計(p101)(2) (2) 相移法相移法相移法產生單邊帶信號相移法產生單邊帶信號由兩個相乘器、兩個由兩個相乘器、兩個90900 0移相器和加法器組成。移相器和加法器組成。難點：載波和基帶兩個信號

15、都需要難點：載波和基帶兩個信號都需要準確準確的的90900 0相移，相移，而且電路要求對稱才能完全抵消。而且電路要求對稱才能完全抵消。(p102)(p102)下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶5.3 5.3 調幅信號的解調原理調幅信號的解調原理一、相干解調（同步檢波）一、相干解調（同步檢波）( )cosrrMrv tVt( )v t0( )v t同步信號同步信號：與已調波的載波：與已調波的載波同頻同相同頻同相。( )coscosrrMrrMcv tVtVtAMDSBSSB同步信號同步信號1 1、普通調幅波、普通調幅波AMAM信號相干解調信號相干解調( )(1cos)coscosAMrCMacrMcv t

16、vvVmtt Vt1(1cos)(1cos2)2CMrMacVVmtt1(1coscos2coscos2)2CMrMacacVVmttmtt 111(1coscos2cos(2)cos(2) )222CMrMacacacVVmttmtmt 01( )cos2CMrMav tVVmt經經LPFLPF和電容耦合（隔直）后：和電容耦合（隔直）后：( )cosrrMrv tVt( )v t0( )v tvAM2 2、雙邊帶、雙邊帶DSBDSB信號相干解調信號相干解調LPFLPF后后：( )coscoscosDSBrMCMcrMcv tvvAVVtt Vtcos2(1cos2)MCMrMcAVVVtt

17、22coscoscos21coscos(222)cos(2) 2MCMrMMCMrMcMCMrMMCMrMccAAVVVtVVVttAAVVVtVVVtt 0cos2MCMrMAvVVVt( )cosrrMrv tVt( )v t0( )v tvDSB3 3、單邊帶信號相干解調、單邊帶信號相干解調SSBSSBLPFLPF后：后：( )cos()cosSSBrMCMcrMcv tvvAVVt Vtcos(21)cos2MCMrMcVVVtAt0c s12oMCMrMVVVtvA結論結論：相干解調是一種優(yōu)良的解調方式。關鍵是保：相干解調是一種優(yōu)良的解調方式。關鍵是保證同步信號與已調波的載波信號證同

18、步信號與已調波的載波信號同頻同相同頻同相，否則會，否則會失真。失真。( )cosrrMrv tVt( )v t0( )v tvSSB二、非相干解調（包絡檢波）二、非相干解調（包絡檢波）適用于：輸出電壓直接反應輸入高頻信號包絡變化適用于：輸出電壓直接反應輸入高頻信號包絡變化的解調。的解調。特點特點：電路簡單，不需要同步信號。電路簡單，不需要同步信號。 雙邊帶信號（雙邊帶信號（DSBDSB）和單邊帶信號（）和單邊帶信號（SSBSSB）的包絡沒有）的包絡沒有反映調制信號的信息，但可以通過恰當的變換后再利用反映調制信號的信息，但可以通過恰當的變換后再利用包絡檢波器解調。包絡檢波器解調。課后習題課后習題

19、5-3第五章第五章習習題題 一、填空題一、填空題 1.1.二極管包絡檢波只適用于直接解調二極管包絡檢波只適用于直接解調_信號，信號，對于對于DSBDSB、SSBSSB信號解調則需采用信號解調則需采用_檢波電路。檢波電路。 2 2調幅就是用調幅就是用 信號去控制信號去控制 ，使載，使載波的波的 隨隨 大小變化而變化大小變化而變化。普通調幅普通調幅AM同步同步調制調制載波信號載波信號振幅振幅調制信號的調制信號的二二.選擇題選擇題1 1二極管峰值包絡檢波器適用于哪種調幅波的直接解調（二極管峰值包絡檢波器適用于哪種調幅波的直接解調（ ）。）。A A單邊帶調幅波單邊帶調幅波 B B抑制載波雙邊帶調幅波抑

20、制載波雙邊帶調幅波C C普通調幅波普通調幅波 D D殘留邊帶調幅波殘留邊帶調幅波2某單頻調制的普通調幅波的最大振幅為某單頻調制的普通調幅波的最大振幅為10v10v，最小振幅為，最小振幅為6v6v，則調幅系數則調幅系數m ma a為（為（ ）。）。 A0.6 B0.4 C0.25 D0.13 3同步檢波器要求同步信號與發(fā)送端載波（同步檢波器要求同步信號與發(fā)送端載波（ ）。）。A A頻率相同、幅度相同頻率相同、幅度相同 B B相位相同、幅度相同相位相同、幅度相同 C C頻率相同、相位相同頻率相同、相位相同 D D頻率相同、相位相同、幅度相同頻率相同、相位相同、幅度相同4 4屬于頻譜的線性搬移過程的

21、有（屬于頻譜的線性搬移過程的有（ ）。）。A A振幅調制振幅調制 B B頻率調制頻率調制 C C相位調制相位調制 D D角度解調角度解調5 5調幅波的信息包含在它的（調幅波的信息包含在它的（ ）。）。 A A頻率變化之中頻率變化之中 B B幅度變化之中幅度變化之中 C C相位變化之中相位變化之中6 6惰性失真和負峰切割失真是下列哪種檢波器特有的失真（）。惰性失真和負峰切割失真是下列哪種檢波器特有的失真（）。 A A小信號平方律檢波器小信號平方律檢波器 B B大信號包絡檢波器大信號包絡檢波器 C C同步檢波器同步檢波器 7 7在波形上它的包絡與調制信號形狀完全相同的是（在波形上它的包絡與調制信號

22、形狀完全相同的是（ ）。）。A AAM BAM BDSB CDSB CSSB DSSB DVSBVSB8 8大信號包絡檢波器只適用于直接解調以下哪種調幅波（大信號包絡檢波器只適用于直接解調以下哪種調幅波（ ）。）。 AVSB BSSB CDSB DAM 9 9調幅的描述調幅的描述 （ ）。 A.用載波信號去控制調制信號的振幅，使調用載波信號去控制調制信號的振幅，使調制信號的振幅按載波信號的規(guī)律發(fā)生變化。制信號的振幅按載波信號的規(guī)律發(fā)生變化。 B.用調制信號去控制載波信號的振幅，使調制用調制信號去控制載波信號的振幅，使調制信號的振幅按載波信號的規(guī)律發(fā)生變化。信號的振幅按載波信號的規(guī)律發(fā)生變化。 C.用調制信號去控制載波信號的振幅，使載用調制信號去控制載波信號的振幅，使載波信號的的振幅隨調制信號的規(guī)律發(fā)生變化。波信號的的振幅隨調制信號的規(guī)律發(fā)生變化。1010屬于頻譜的非線性搬移過程的有（）。屬于頻譜的非線性搬移過程的有（）。A.A.振幅調制振幅調制 B.B.調幅波的解調調幅波的解調 C.C