第四章 調(diào)制與解調(diào)

1、第四章 調(diào)制與解調(diào) 4-1 概述概述 4-3 振幅調(diào)制與解調(diào)（振幅調(diào)制與解調(diào)（1，2，3，4） 4-4 角度調(diào)制與解調(diào)角度調(diào)制與解調(diào) 4-5 角度調(diào)制波的基本特性（角度調(diào)制波的基本特性（1，2，3） 4-6 直接調(diào)頻回路（直接調(diào)頻回路（1） 4-7間接調(diào)頻回路（間接調(diào)頻回路（1，2） 4-8 調(diào)頻波的解調(diào)（調(diào)頻波的解調(diào)（1，2，3）作業(yè)作業(yè) (P 322-325) 4-1、 4-2、4-3、4-6 4-10 、4-11 、4-12第四章 調(diào)制與解調(diào) 4-1 概述概述調(diào)制，就是讓高頻振蕩信號的某個參數(shù)，例如振幅、調(diào)制，就是讓高頻振蕩信號的某個參數(shù)，例如振幅、頻率、相位，隨調(diào)制信號的大小而線性變化

2、的過程。頻率、相位，隨調(diào)制信號的大小而線性變化的過程。 調(diào)制信號可以是數(shù)字的，也可以是模擬的，通常用調(diào)制信號可以是數(shù)字的，也可以是模擬的，通常用 f（t）或或v表示。表示。 未受調(diào)制的高頻振蕩信號稱為載波。未受調(diào)制的高頻振蕩信號稱為載波。 已調(diào)制后的高頻振蕩波稱為已調(diào)信號，它帶有調(diào)制信已調(diào)制后的高頻振蕩波稱為已調(diào)信號，它帶有調(diào)制信號的特征信息。號的特征信息。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是從已調(diào)信號中取出調(diào)制解調(diào)是調(diào)制的逆過程，其作用是從已調(diào)信號中取出調(diào)制信號。信號。 第四章 調(diào)制與解調(diào)4-1 概述概述 重點討論模擬信號的調(diào)制與解調(diào)，即振幅重點討論模擬信號的調(diào)制與解調(diào)，即振幅調(diào)制調(diào)制(AM)、頻率

3、調(diào)制、頻率調(diào)制(FM)及相位調(diào)制及相位調(diào)制(PM)。其中其中振幅調(diào)制振幅調(diào)制屬于頻譜的線性變換，而屬于頻譜的線性變換，而頻頻率調(diào)制率調(diào)制及及相位調(diào)制相位調(diào)制則屬于頻譜的非線性變則屬于頻譜的非線性變換。換。 什么是頻譜的線性變換？什么是頻譜的線性變換？ 第四章 調(diào)制與解調(diào) 4-2 頻譜的線性變換頻譜的線性變換 線性的特點：信號頻譜不失真的搬移。線性的特點：信號頻譜不失真的搬移。 非線性的特點：對信號頻譜進行特定的非線性變非線性的特點：對信號頻譜進行特定的非線性變換，產(chǎn)生新的頻譜結(jié)構(gòu)。換，產(chǎn)生新的頻譜結(jié)構(gòu)。頻域中的頻譜搬移對應(yīng)于時域中的兩信號相乘，可以實現(xiàn)相乘頻域中的頻譜搬移對應(yīng)于時域中的兩信號相

4、乘，可以實現(xiàn)相乘的器件有二極管、三極管、場效應(yīng)管、模擬乘法器等，是利用的器件有二極管、三極管、場效應(yīng)管、模擬乘法器等，是利用器件的非線性來完成的。器件的非線性來完成的。例例1 tvvtvvavi222111cos,cos其他見教材其他見教材P262-2634-3 振幅調(diào)制與解調(diào) 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式達(dá)式 振幅應(yīng)正比于信息 ( )f t高頻載波 cosccmcvVt調(diào)幅波 ( )cos1coscmacacmccmv tVk fttkVfttV比例系數(shù) ak調(diào)制信號為單音余弦波 ( )cosf tVtc ( )1coscos1cosco

5、sacmccmcmack Vv tVttVVmtt調(diào)幅指數(shù) aacmk VmV已調(diào)載波的振幅 (1cos)cmaVmt最大值 (1)cmaVm最小值 (1)cmaVm 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 ( )coscoscos11coscos()cos()22cmcacmccmcacmcacmcv tVtm VttVtm Vtm VtcccmV振幅 12cmaV m單音調(diào)幅波由三個頻率分量組成 ：載頻振幅上邊頻下邊頻c 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性

6、及其數(shù)學(xué)表達(dá)式普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 普通調(diào)幅波的波形、頻譜 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 普通調(diào)幅波的矢量合成 載波 為靜止矢量OCc長度cmV邊頻 CB”矢量長度為以角速度 順時針方向旋轉(zhuǎn)邊頻CB矢量長度為12cmaV m12cmaV m以角速度 逆時針方向旋轉(zhuǎn)兩個矢量的合成矢量的方向或與OC矢量方向一致，或者反相?？偟暮铣墒噶糠较虿蛔?，僅長短變化，形成調(diào)幅波。 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 (1)cmaVmam調(diào)幅波的振幅的最小值為使調(diào)幅波的包絡(luò)不失真， 總

7、是小于等于1，否則會產(chǎn)生過調(diào)幅失真。1aacmk VmV峰值調(diào)幅指數(shù) maxcmacmVVmV上谷值調(diào)幅指數(shù) mincmacmVVmV下tV000cosvtV cosv0am1am10a m1am調(diào)幅波的波形調(diào)幅波的波形 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 調(diào)幅波的功率調(diào)幅波的功率 載波作用在單位電阻上的功率 212OTcmPV時變振幅 (1cos)cmaVmt( )coscoscos11coscos()cos()22cmca cmccmca cmca cmcv tVtmVttVtmVtmVt 作用在 電阻上的功率為？ 1 4-3-1普通振幅

8、調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 2221(1cos)(1cos)2cmaOTaPVmtPmt最大狀態(tài)功率 2max(1)OTaPPm最小狀態(tài)功率 2min(1)OTaPPm調(diào)制信號的一個周期內(nèi)的平均功率 221(1cos)(1)2avOTaOTaPPmtdtPm 作用在 電阻上的功率為 1212avOTaOTOTSBPPm PPP( )coscoscos11coscos()cos()22cmcacmccmcacmcacmcv tVtm VttVtm Vtm Vt上下頻分量的功率之和 212SBaOTPm P上下邊頻分量的振幅相等，功率也相等。 214aOT

9、SBSBPPm P下上調(diào)幅波所占的頻帶寬度為：maxmaxmaxmax()()2222ccBFmaxF調(diào)制信號的最高頻率 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式 maxmaxmaxmax() ()2222ccBFtVtVtVvnn2211coscoscos ttmtmtmVtvcnanaacmcoscoscoscos12211當(dāng)為復(fù)雜信號時，例如調(diào)幅波4-3-1普通振幅調(diào)制波的基本特性及其數(shù)學(xué)表達(dá)式例某一調(diào)幅波，其載波功率，(I)若調(diào)幅系數(shù) 0.3，求邊頻功率。(2)若調(diào)幅系數(shù) 1，求邊頻功率及最大狀態(tài)功率。解：(1) 0.3 (2)

10、 1時， 最大狀態(tài)功率： 150OTPWamamamam2210.321506.75()22SBSSBaOTPPm PW211215075()22SBSSBaOTPPm PW2max(1)1504600()OTaPPmW4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB) 抑制載波的雙邊帶調(diào)制抑制載波的雙邊帶調(diào)制(DSB) ttfVtvccmDSBcos帶寬帶寬=？maxmaxmaxmax() ()2222ccBF 抑制載波的單邊帶調(diào)制抑制載波的單邊帶調(diào)制(SSB) 對DSB再將一個邊帶抑制掉，僅傳輸一個邊帶，這種調(diào)制方式稱為單邊帶調(diào)制(SSB) SSB占據(jù)頻帶寬度為？ 4.3.2 雙邊帶調(diào)

11、制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)maxFBSSBSSB信號的波形圖？信號的波形圖？ 例1：設(shè)調(diào)制信號f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB 信號波形圖及ma=0.75時的AM的波形圖。 解： （1）DSB的波形4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)2000cos()(tAtfm SD S B (t)t04.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB) 例1：設(shè)調(diào)制信號f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB 信號波形圖及ma=0.75時的AM的波形圖。 解： （2）SSB的波形)2000cos()(tAtfmtAttttAt

12、SmmSSB)2000102(cos)102sin()2000sin()102cos()2000cos()(444SS S B (t)t04.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB) 例1：設(shè)調(diào)制信號f(t)為, 載波頻率為10KHZ。試畫出相應(yīng)的DSB和SSB 信號波形圖及ma=0.75時的AM的波形圖。解： （3）AM的波形)2000cos()(tAtfmttAtSAm40102cos)2000cos(75. 01)(SAM(t)0?1ms用模擬乘法器實現(xiàn)調(diào)幅。 AM:4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)BPF用模擬乘法器實現(xiàn)調(diào)幅。 DSB:4.3.2 雙邊帶調(diào)

13、制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)BPF4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)用模擬乘法器實現(xiàn)調(diào)幅。 SSB?1、濾波法、濾波法缺點：缺點：需要高矩形系數(shù)濾波器，需要高矩形系數(shù)濾波器，有時用晶體濾波器。有時用晶體濾波器。4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)用模擬乘法器實現(xiàn)調(diào)幅。 SSB?2、移相法、移相法缺點：缺點：Fmax/Fmin很大，則在很大，則在很寬的頻率很寬的頻率范圍內(nèi)移相范圍內(nèi)移相90 也極困難。也極困難。 4.3.2 雙邊帶調(diào)制(DSB)和單邊帶調(diào)制(SSB)用模擬乘法器實現(xiàn)調(diào)幅。 SSB?3、修正移相法、修正移相法f(t)V1COSw1tCOS

14、(w1- )tSin(w1- )t優(yōu)點：避免了對優(yōu)點：避免了對f(t)的的90 移相，僅對單頻率移相，僅對單頻率 1， 2移相移相( 1， 2是固定頻點是固定頻點)。 高電平調(diào)制高電平調(diào)制 （集電極調(diào)幅、基極調(diào)幅）（集電極調(diào)幅、基極調(diào)幅） 低電平調(diào)制低電平調(diào)制1、模擬乘法器調(diào)幅、模擬乘法器調(diào)幅 MC1496 MC1596 AD834 AD8354.3.3 振幅調(diào)制電路低電平調(diào)制低電平調(diào)制 2、平方律調(diào)幅、平方律調(diào)幅4.3.3 振幅調(diào)制電路場效應(yīng)管具有典型的平方律特性，可用平方律一般特性描述。平衡調(diào)幅電路平衡調(diào)幅電路低電平調(diào)制低電平調(diào)制 3、斬波調(diào)幅、斬波調(diào)幅4.3.3 振幅調(diào)制電路 斬波調(diào)幅：( )f t2cc( )f t開關(guān)函數(shù)：當(dāng)載波處于正半周時，它的幅度為1，負(fù)半周時幅度為0。 用載波頻率的變化來通斷 ，把信號 “斬”成周期為 的間斷信號，再通過中心頻率 為的帶通濾波器取出調(diào)幅信號