第02章-模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理（第（第3版）版）第第2 2章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 了解：調(diào)制的功能與分類(lèi) 掌握：常規(guī)雙邊帶調(diào)制(AM)信號(hào)的時(shí)域表示 掌握：頻域表示 功率和效率 掌握：AM的調(diào)制與解調(diào) 了解：抑制載波雙邊帶調(diào)制信號(hào) 了解：?jiǎn)芜厧д{(diào)制（SSB）和殘留邊帶調(diào)制（VSB） 了解：非線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng) 了解：窄帶頻率調(diào)制NBFM 寬帶調(diào)頻WBFM 了解：窄帶調(diào)相NBPM 寬帶調(diào)相WBPM 了解：模擬調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 了解：線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 了解：非線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能本章學(xué)習(xí)要求：2.1 調(diào)制的功能及分類(lèi)調(diào)制的功能及分類(lèi) 2.1.1 調(diào)制的功能調(diào)制的功能 對(duì)消息信號(hào)進(jìn)行頻譜

2、搬移，使之適合信道傳輸?shù)囊螅?把基帶信號(hào)調(diào)制到較高的頻率(一般調(diào)制到幾百kHz到幾百M(fèi)Hz甚至更高的頻率)，使天線(xiàn)容易輻射； 便于頻率分配：為使無(wú)線(xiàn)電臺(tái)發(fā)出的信號(hào)互不干擾，每個(gè)發(fā)射臺(tái)都被分配給不同的頻率； 有利于實(shí)現(xiàn)信道多路復(fù)用，提高系統(tǒng)的傳輸有效性 Internet技術(shù)的廣泛應(yīng)用； 可以減小噪聲和干擾的影響，提高系統(tǒng)的傳輸可靠性。 2121 根據(jù)調(diào)制信號(hào)分類(lèi) 模擬調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是模擬信號(hào)的調(diào)制；數(shù)字調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是數(shù)字信號(hào)的調(diào)制。2122 根據(jù)載波分類(lèi) 連續(xù)載波調(diào)制：以正弦信號(hào)作載波的調(diào)制；脈沖載波調(diào)制：以脈沖序列作載波的調(diào)制。載波信號(hào)是時(shí)間間隔均勻的矩形脈沖。 2123 根據(jù)調(diào)制器的功能

3、分類(lèi) 幅度調(diào)制一一調(diào)制信號(hào)改變載波信號(hào)的振幅參數(shù)，即利用的幅度變化來(lái)傳送的信息。如調(diào)幅(AM)、脈沖振幅調(diào)制(PAM)和振幅鍵控(ASK)等。頻率調(diào)制一一調(diào)制信號(hào)改變載波信號(hào)的頻率參數(shù)，即利用的頻率變化來(lái)傳送的信息。如調(diào)頻(FM)、脈沖頻率調(diào)制(PFM)和頻率鍵控(FSK)等。相位調(diào)制一一調(diào)制信號(hào)改變載波信號(hào)的相位參數(shù)，即利用的相位變化來(lái)傳送的信息。如調(diào)相(PM)、脈沖位置調(diào)制(PPM)、相位鍵控(PSK)等。 2.1.2 調(diào)制的分類(lèi) 線(xiàn)性調(diào)制一一輸出已調(diào)信號(hào)的頻譜和調(diào)制信號(hào)的頻譜之間呈線(xiàn)性關(guān)系，如(AM)、雙邊帶調(diào)制(DSB)、單邊帶調(diào)制(SSB)等。 非線(xiàn)性調(diào)制一一輸出已調(diào)信號(hào)的頻譜和調(diào)制

4、信號(hào)的頻譜之間沒(méi)有線(xiàn)性對(duì)應(yīng)關(guān)系，即已調(diào)信號(hào)的頻譜中含有與調(diào)制信號(hào)頻譜無(wú)線(xiàn)性對(duì)應(yīng)關(guān)系的頻譜成分，如FM、FSK等。 2.1.2.4 根據(jù)調(diào)制前后信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)關(guān)系分類(lèi) )cos()()()()(0ttfAAtutfAtscccAM2.2 線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng) 2.2.1 常規(guī)雙邊帶調(diào)制系統(tǒng) 2.2.1.1 常規(guī)雙邊帶調(diào)制(AM)信號(hào)的時(shí)域表示 下圖表示了常規(guī)雙邊帶信號(hào)的調(diào)制過(guò)程。其中， (a)為基帶調(diào)制信號(hào)，本圖中它是一個(gè)低頻余弦信號(hào)，初相為0； (b)為等幅的高頻載波信號(hào)； (c)則是調(diào)制信號(hào)疊加了一個(gè) 直流分量A后的輸出； (d)就是輸出的調(diào)制信號(hào)。 2.2.1.2 常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號(hào)的

5、頻域表示 常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號(hào)的頻譜就是將調(diào)制信號(hào)的頻譜減小一半后分別搬移到以為中心處，且在處還各有一個(gè)強(qiáng)度為的沖擊分量，如圖所示。 2.2.1.3 常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號(hào)的功常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號(hào)的功率和效率率和效率 1.通常將調(diào)制信號(hào)的功率用該信號(hào)在通常將調(diào)制信號(hào)的功率用該信號(hào)在1歐姆電阻上所產(chǎn)生的平均歐姆電阻上所產(chǎn)生的平均功率來(lái)表示，它等于該信號(hào)的方均值，即對(duì)時(shí)域表達(dá)式先平方然功率來(lái)表示，它等于該信號(hào)的方均值，即對(duì)時(shí)域表達(dá)式先平方然后再求平均值。故雙邊帶調(diào)制信號(hào)的功率為：后再求平均值。故雙邊帶調(diào)制信號(hào)的功率為： 2.一般情況下，可認(rèn)為是均值為一般情況下，可認(rèn)為是均值為0的信號(hào)，且與載波的二倍頻信的

6、信號(hào)，且與載波的二倍頻信號(hào)及直流分量號(hào)及直流分量A之間兩兩彼此獨(dú)立。之間兩兩彼此獨(dú)立。 由于由于 ，求得雙邊帶調(diào)制信號(hào)的功率為：，求得雙邊帶調(diào)制信號(hào)的功率為： 式中第一項(xiàng)與信號(hào)無(wú)關(guān)，稱(chēng)作無(wú)用功率，第二項(xiàng)是需要的信號(hào)功式中第一項(xiàng)與信號(hào)無(wú)關(guān)，稱(chēng)作無(wú)用功率，第二項(xiàng)是需要的信號(hào)功率。率。 3.一般定義信號(hào)功率與調(diào)制信號(hào)的總功率之比為調(diào)制效率：一般定義信號(hào)功率與調(diào)制信號(hào)的總功率之比為調(diào)制效率：)()(222tfAtfAM02costc 根據(jù)雙邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)根據(jù)雙邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式式 ，可以畫(huà)出其調(diào)制電，可以畫(huà)出其調(diào)制電路框圖如圖所示。路框圖如圖所示。 ttfAtscAMcos)()(2.2

7、.1.4 AM的調(diào)制與解調(diào) 解調(diào)通常有兩種方式:直接采用包絡(luò)檢波法-用非線(xiàn)性器件和濾波器分離提取出調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)，獲得所需的信息，也稱(chēng)之為信號(hào)的非相干檢波，其原理框圖如圖（a）所示。相干解調(diào)-通過(guò)相乘器將收到的信號(hào)與接收機(jī)產(chǎn)生的、與調(diào)制信號(hào)中的載波同頻同相的本地載波信號(hào)相乘，然后再經(jīng)過(guò)低通濾波，即可恢復(fù)出原來(lái)的調(diào)制信號(hào)，如圖（b）所示。 2.2.2.1 抑制載波雙邊帶調(diào)制信號(hào) 1.常規(guī)雙邊帶調(diào)制的最大缺點(diǎn)就是調(diào)制效率低，其功率中的大部分都消耗在本身并不攜帶有用信息的直流分量上，如果將這個(gè)直流成分完全取消，則效率可以提高到100%，這種調(diào)制方式就是抑制載波雙邊帶調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)DSB。其已調(diào)信號(hào)的時(shí)域

8、表達(dá)式為： 就是信號(hào) 當(dāng)A=0時(shí)的一個(gè)特例，其輸出波形及產(chǎn)生過(guò)程如圖所示。ttftscDSBcos)()(tftfc2cos)()(tDSBs)(tsAM2.2.2 抑制載波的雙邊帶調(diào)制(DSB) 2.根據(jù)抑制載波雙邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式 ， 可畫(huà)出其調(diào)制電路框圖如圖所示。 3.由于 信號(hào)的包絡(luò)不再具有調(diào)制信號(hào)的形狀，它只能使用相干解調(diào)方式，才能恢復(fù)出原來(lái)的調(diào)制信號(hào) ，如圖所示。 ttftscDSBcos)()()(tsDSB)(tf 2.2.3.1 單邊帶調(diào)制 1.僅利用一個(gè)邊帶傳輸信息的調(diào)制方式就是單邊帶調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)SSB，其已調(diào)信號(hào)記作 。如圖所示，(a)圖為上邊帶調(diào)制信號(hào) ，(b)圖則

9、為下邊帶調(diào)制信號(hào) 。 2.2.3 單邊帶調(diào)制（SSB）和殘留邊帶調(diào)制（VSB） )(tsSSB)(tsHSB)(tsLSB 2.單邊帶信號(hào)的調(diào)制有濾波法、移相法以及移相濾波法三種方式，但移相濾波法由于通信質(zhì)量較差，已很少采用。 濾波法首先對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，然后再通過(guò)濾波器從中濾出所需要的上（或下）邊帶信號(hào)，其框圖如圖所示。 其中，當(dāng)濾波器的選通頻帶為 時(shí)，輸出上邊帶 信號(hào)；當(dāng)通帶為 時(shí)，輸出下邊帶 信號(hào)。 3.單邊帶調(diào)制信號(hào)通常都采用相干解調(diào)法完成解調(diào)，其框圖如圖所示。 )(mcc)(tsHSB)(cmc)(tsLSB 1、殘留邊帶調(diào)制簡(jiǎn)記為VSB。它不象單邊帶那樣對(duì)不傳送的

10、帶進(jìn)行完全抑制，而是使它逐漸截止，這樣就會(huì)使需要被抑制的邊帶信號(hào)在已調(diào)信號(hào)中保留了一小部分，其頻譜如圖所示。 2.2.3.2 殘留邊帶調(diào)制（VSB） 2、殘留邊帶信號(hào)的解調(diào)也采用相干解調(diào)法，但必須保證濾波器的截止特性將使傳輸邊帶在載頻附近被抑制的部分由抑制邊帶的殘留部分進(jìn)行精確補(bǔ)償，即其濾波器的傳遞函數(shù)必須具有互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)特性，接收端才能不失真地恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。 3、殘留邊帶調(diào)制在低頻信號(hào)的調(diào)制過(guò)程中，由于濾波器制作比單邊帶容易，且頻帶利用率也比較高，是含有大量低頻成分信號(hào)的首選調(diào)制方式。 2.3 非線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)非線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng) 2.3.1 一般概念 1、調(diào)制利用高頻載波的三個(gè)參數(shù)（幅度、頻率、相

11、位）之一攜帶調(diào)制信號(hào)的信息。 2、線(xiàn)性調(diào)制使載波的幅度隨調(diào)制信號(hào)發(fā)生線(xiàn)性變化。 3、非線(xiàn)性調(diào)制載波的瞬時(shí)頻率或相位隨調(diào)制信號(hào)線(xiàn)性變化，即控制載波的瞬時(shí)頻率或相位變化，其變化 的周期由的頻率決定，而幅度則保持不變的調(diào)制。 根據(jù)控制的是載波的角頻率還是相位： 頻率調(diào)制(Frequency Modulation)簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)頻，記為FM； 相位調(diào)制（Phase Modulation），簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)相，記為PM。2.3.2 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)21、依據(jù)瞬時(shí)相位偏移是否遠(yuǎn)小于0.5或 ,可劃分為:窄帶調(diào)頻（NBFM）寬帶調(diào)頻（WBFM）依據(jù)的數(shù)學(xué)表示式為： 或0.5，調(diào)頻為窄帶調(diào)頻；否則為寬帶調(diào)頻。2.3.2

12、.1 2.3.2.1 窄帶頻率調(diào)制窄帶頻率調(diào)制NBFMNBFM1、時(shí)域表達(dá)式為：2、窄帶調(diào)頻信號(hào)的頻譜為： 6)(dttfKFM)(cos)(dttfKtAtsFMcFMtdttfAKtAtscFMcNBFMsin)(cos)()()(2)()()(ccccFMccNBFMFFAKAS (a)、(b)、(c)分別為調(diào)制信號(hào) 、常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號(hào) 和窄帶調(diào)頻信號(hào) 的頻譜。)(tsAM)(tsNBFM單頻調(diào)制時(shí)的常規(guī)調(diào)幅和窄帶調(diào)頻信號(hào)頻譜單頻調(diào)制時(shí)的常規(guī)調(diào)幅和窄帶調(diào)頻信號(hào)頻譜 2.3.2.2 寬帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻WBFM 1、單頻信號(hào)調(diào)制下的寬帶調(diào)頻信號(hào)、單頻信號(hào)調(diào)制下的寬帶調(diào)頻信號(hào) 其中其中 稱(chēng)為第

13、一類(lèi)稱(chēng)為第一類(lèi)n階貝塞爾函數(shù)階貝塞爾函數(shù) 。 2、單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的頻譜為：、單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)頻信號(hào)的頻譜為： 3 、由于調(diào)頻信號(hào)只改變載波的頻率疏密程度，而不改變其、由于調(diào)頻信號(hào)只改變載波的頻率疏密程度，而不改變其幅度，故調(diào)頻前后信號(hào)的總功率不變，只是由調(diào)頻前的信幅度，故調(diào)頻前后信號(hào)的總功率不變，只是由調(diào)頻前的信號(hào)功率全部分在載波上改為調(diào)頻后分配在載頻和各次邊頻號(hào)功率全部分在載波上改為調(diào)頻后分配在載頻和各次邊頻分量上。分量上。nmcFMnFMtnJAts)cos()()()(FMnJ)()()()(mcmcFMnFMnnJAS(1)(1)直接調(diào)頻法直接調(diào)頻法用調(diào)制信號(hào)直接控制高頻振蕩器

14、的元件參數(shù)用調(diào)制信號(hào)直接控制高頻振蕩器的元件參數(shù)( (一般都是電感一般都是電感或者電容或者電容) )，使其振蕩頻率隨著而變化。，使其振蕩頻率隨著而變化。最常用的變?nèi)荻O管調(diào)頻電路，就是利用變?nèi)荻O管的容最常用的變?nèi)荻O管調(diào)頻電路，就是利用變?nèi)荻O管的容量隨外加電壓變化而改變的特性來(lái)改變輸出振蕩頻率的。量隨外加電壓變化而改變的特性來(lái)改變輸出振蕩頻率的。 (2)(2)間接調(diào)頻法間接調(diào)頻法間接調(diào)頻則是通過(guò)調(diào)相電路來(lái)產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的。間接調(diào)頻則是通過(guò)調(diào)相電路來(lái)產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的。4 4、產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)、產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào) (1)最簡(jiǎn)單的非相干解調(diào)就是鑒頻 (2)相干解調(diào)方式 5、調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)可采用相干解調(diào)和非相干

15、解調(diào) 2.3.3 相位調(diào)制相位調(diào)制(PM) 調(diào)相有寬帶調(diào)相和窄帶調(diào)相之分。它的劃分依據(jù)是：調(diào)相有寬帶調(diào)相和窄帶調(diào)相之分。它的劃分依據(jù)是： 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，為窄帶調(diào)相時(shí)，為窄帶調(diào)相 . 2331 窄帶調(diào)相NBPM 1、窄帶調(diào)相的表達(dá)式為：、窄帶調(diào)相的表達(dá)式為： 2、窄帶調(diào)相的頻譜為：、窄帶調(diào)相的頻譜為： 6)(maxtfKPMttfAKtAtscPMcNBPMsin)(cos)()()(2)()()(ccFMccNBPMFFjAKAS2332 寬帶調(diào)相寬帶調(diào)相WBPM 1、單頻調(diào)相信號(hào)的另一種表示形式為： 2、單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)相信號(hào)的頻譜為： 21)cos()()(ntnJAtsnmcFMnPM)()

16、()()(22mcjnmcjnFMnPMneneJAS各種系統(tǒng)比較各種系統(tǒng)比較 調(diào)頻系統(tǒng)的性能優(yōu)于調(diào)相系統(tǒng)。故一般模擬調(diào)制中都采用調(diào)頻而非調(diào)相，只是把調(diào)相電路作為產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)的一種方法。 調(diào)頻制主要用于調(diào)頻廣播、電視、通信及遙控遙測(cè)等設(shè)備中。相位調(diào)制主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)和產(chǎn)生間接調(diào)頻。 和調(diào)幅制相比，角度調(diào)制的主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾性能強(qiáng)，傳輸?shù)膸捲酱螅垢蓴_的性能就越強(qiáng)。缺點(diǎn)是占用頻帶寬（指寬帶FM），設(shè)備比AM系統(tǒng)復(fù)雜。 2.4 模擬調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能模擬調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 模擬調(diào)制被分為線(xiàn)性調(diào)制和非線(xiàn)性調(diào)制 。 241 線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 一、線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)相干解調(diào)框圖 以系統(tǒng)經(jīng)相干

17、解調(diào)后的輸出信噪比來(lái)衡量其抗噪能力。 二、所有線(xiàn)性調(diào)制信號(hào)都可用下式統(tǒng)一表達(dá)為： )(ts)(tsItccos)(tsQtcsin 1、抑制載波的雙邊帶調(diào)制信號(hào) 2、單邊帶調(diào)制信號(hào) 3、殘留邊帶調(diào)制信號(hào) )(tsDSB)(tftccos)(21tf)(21tf)(tsHSBtccostcsin)(tsLSB)(21tftccostcsin)(21tf)(tsHVSB)(21tf)(21tftccostcsin2.4.2 非線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能非線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 對(duì)于非線(xiàn)性系統(tǒng)的抗噪聲性能分析，主要分析調(diào)頻信號(hào)采用非相干解調(diào)時(shí)的性能。 1、非相干解調(diào)的輸入信噪比為： 2、相應(yīng)的輸出信

18、噪比為： 分別為調(diào)制信號(hào)的最高頻率、方均值和最大幅度值的平方。 FMFMiiBnANS022)(mmFMfnAtftfffNS022max2max002)()()(3)(mf)(2tf2max)(tf 3、當(dāng)調(diào)制信號(hào)為單頻信號(hào)時(shí)，相應(yīng)的輸出信噪比為： 調(diào)頻系統(tǒng)的解調(diào)輸出信噪比較高，其輸出信噪比和輸 入信噪比之比和調(diào)頻指數(shù) 的立方近似成比例。 mFMFMFMFMfBBnANS02200223)(iiFMFMNS) 1(32FM2.4.3 小結(jié)小結(jié) 1、通常按照調(diào)制前、后信號(hào)頻譜之間是否存在線(xiàn)性關(guān)系來(lái)將模擬調(diào)制、通常按照調(diào)制前、后信號(hào)頻譜之間是否存在線(xiàn)性關(guān)系來(lái)將模擬調(diào)制分為線(xiàn)性調(diào)制和非線(xiàn)性調(diào)制兩大

19、類(lèi)。分為線(xiàn)性調(diào)制和非線(xiàn)性調(diào)制兩大類(lèi)。線(xiàn)性調(diào)制線(xiàn)性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制AM、抑制載波的雙邊帶調(diào)制、抑制載波的雙邊帶調(diào)制DSB、單邊、單邊帶調(diào)制帶調(diào)制SSB和殘留邊帶調(diào)制和殘留邊帶調(diào)制VSB；非線(xiàn)性調(diào)制非線(xiàn)性調(diào)制頻率調(diào)制和相位調(diào)制。頻率調(diào)制和相位調(diào)制。2、優(yōu)缺點(diǎn)：、優(yōu)缺點(diǎn)：線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率較高，但抗干擾能力較差；線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率較高，但抗干擾能力較差；非線(xiàn)性系統(tǒng)則正好與此相反。非線(xiàn)性系統(tǒng)則正好與此相反。 3、從抗噪聲能力的角度出發(fā)：、從抗噪聲能力的角度出發(fā)：調(diào)頻系統(tǒng)性能最好，單邊帶系統(tǒng)和抑制載波的雙邊帶系統(tǒng)次之調(diào)頻系統(tǒng)性能最好，單邊帶系統(tǒng)和抑制載波的雙邊帶系統(tǒng)次之常規(guī)雙邊帶

20、調(diào)制信號(hào)由于絕大部分功率都分配在載波功率上，其抗聲常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號(hào)由于絕大部分功率都分配在載波功率上，其抗聲性能最差。性能最差。調(diào)頻系統(tǒng)的調(diào)頻指數(shù)越大，其抗噪聲性能越好，但傳輸信號(hào)所需的帶調(diào)頻系統(tǒng)的調(diào)頻指數(shù)越大，其抗噪聲性能越好，但傳輸信號(hào)所需的帶寬也越寬，常用于高質(zhì)量要求的遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)如微波接力、衛(wèi)星通寬也越寬，常用于高質(zhì)量要求的遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)如微波接力、衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及調(diào)頻廣播系統(tǒng)中。信系統(tǒng)以及調(diào)頻廣播系統(tǒng)中。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)1 雙邊帶調(diào)幅與解調(diào) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)觀(guān)察常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM信號(hào)、抑制載波雙邊帶調(diào)幅DSB信號(hào)及其解調(diào)輸出信號(hào)波形，進(jìn)一步熟悉、掌握常規(guī)雙邊帶調(diào)幅、抑制載波

21、雙邊帶調(diào)幅與解調(diào)的原理及其實(shí)現(xiàn)方法，以及調(diào)幅信號(hào)的頻譜特性，深刻理解兩種雙邊帶幅度調(diào)制方式的特點(diǎn)。 本實(shí)驗(yàn)需信號(hào)源、頻譜分析儀、20M雙蹤示波器、音頻信號(hào)發(fā)生器等各一臺(tái)；常規(guī)雙邊帶調(diào)制/解調(diào)、抑制載波的雙邊帶調(diào)制/解調(diào)電路系統(tǒng)一套。 二、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容 1、常規(guī)雙邊帶調(diào)幅原理、常規(guī)雙邊帶調(diào)幅原理 調(diào)制就是在傳送信號(hào)的發(fā)送端，利用要傳送的低頻原始信號(hào)去控制高頻振蕩信號(hào)波形的某一參數(shù)（幅度、相位或頻率），使這個(gè)參數(shù)隨控制信號(hào)的變化而變化。這里，高頻振蕩波就是載波，原始控制信號(hào)即調(diào)制信號(hào)。在接收端經(jīng)過(guò)與發(fā)送端相反的反調(diào)制過(guò)程，把載波所攜帶的信息提取出來(lái)，恢復(fù)原有的信息，這就是解調(diào)過(guò)

22、程，也叫檢波。 從頻譜的角度，調(diào)制與解調(diào)就是一個(gè)頻譜變換與反變換的過(guò)程，必須用非線(xiàn)性元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 幅度調(diào)制信號(hào)的振幅受調(diào)制信號(hào)的控制，其振幅變化與調(diào)制信號(hào)成正比。為簡(jiǎn)化分析，假定調(diào)制信號(hào)是單頻信號(hào)，即 。tfAtfmm2cos)(tftfAAtutfAtScmmcAM2cos2cos)()()(常規(guī)雙邊帶調(diào)幅電路各點(diǎn)波形常規(guī)雙邊帶調(diào)幅電路各點(diǎn)波形 過(guò)調(diào)制波形過(guò)調(diào)制波形 單頻正弦信號(hào)雙邊帶調(diào)制信號(hào)頻譜單頻正弦信號(hào)雙邊帶調(diào)制信號(hào)頻譜 雙邊帶調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生電路原理圖雙邊帶調(diào)幅信號(hào)產(chǎn)生電路原理圖 MC1496是振幅調(diào)制器，載波經(jīng)高頻電容耦合輸入至MC1496的10腳，低頻調(diào)制信號(hào)經(jīng)耦合電容E05輸入至M

23、C1496的1腳，調(diào)幅信號(hào)從MC1496的12腳輸出。 C08、E06分別為高頻、低頻旁路電容。引腳2、3之間的外接反饋電阻R19用于擴(kuò)展調(diào)制信號(hào)的線(xiàn)性動(dòng)態(tài)范圍，當(dāng)R19增大時(shí)，輸入的線(xiàn)性范圍也隨之增大，但乘法器增益隨之減少。引腳14為負(fù)電源端（雙電源供電時(shí)）或接地端（單電源供電時(shí)）。引腳1、4所接的兩個(gè)100、750電阻及47K電位器用于調(diào)節(jié)輸入饋通電壓，調(diào)節(jié)P01，可以引入一個(gè)直流補(bǔ)償電壓，由于調(diào)制電壓與直流補(bǔ)償電壓相串聯(lián)，相當(dāng)于給調(diào)制信號(hào)疊加了某一直流電壓后，再使其與載波信號(hào)相乘，從而實(shí)現(xiàn)常規(guī)雙邊帶調(diào)幅。 MC1496輸出的調(diào)幅信號(hào)還需通過(guò)一個(gè)射隨電路后輸出，以增加電路的負(fù)載能力。為保證

24、輸出調(diào)幅信號(hào)的質(zhì)量，射隨器的輸出還經(jīng)過(guò)了下圖所示的濾波電路。雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的濾波雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的濾波 2 2、常規(guī)雙邊帶解調(diào)、常規(guī)雙邊帶解調(diào) 常規(guī)雙邊帶調(diào)制信號(hào)的解調(diào)可以采用相干或非相干方式。非相干解調(diào)利用信號(hào)的包絡(luò)變化反映調(diào)制信號(hào)變化規(guī)律的特點(diǎn)進(jìn)行檢波。由于包絡(luò)檢波電路簡(jiǎn)單，實(shí)際工程中常常用到。 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的檢波電路由一個(gè)二極管檢波器和一個(gè)低通濾波器組成，如圖2.36所示。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)高頻包絡(luò)檢波，所以二極管D20 的正向?qū)▔航翟叫≡胶?，常采用鍺二極管，（正向?qū)妷篣F0.3V）來(lái)滿(mǎn)足要求。 R28、C14 分別為負(fù)載電阻、電容，故C14的高頻阻抗應(yīng)遠(yuǎn)小于R，可視為短路；而其低頻阻抗應(yīng)遠(yuǎn)大

25、于R，可視為開(kāi)路。這樣，利用二極管的單向?qū)щ娦院拓?fù)載回路RC的充放電作用，就可以還原出與調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)基本一致的信號(hào)。觀(guān)察并記錄該解調(diào)輸出信號(hào)的波形，并再示波器上將其與輸入調(diào)制信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，并分析其差異原因。二極管包絡(luò)檢波解調(diào)電路二極管包絡(luò)檢波解調(diào)電路 3 3、抑制載波的雙邊帶調(diào)制與解調(diào)、抑制載波的雙邊帶調(diào)制與解調(diào) 前述雙邊帶調(diào)幅過(guò)程中，調(diào)整前圖所示電路引腳1、4間的47K電位器，使MC1496的輸入端電路達(dá)到平衡，將使得輸入調(diào)制電路的調(diào)制信號(hào)沒(méi)有疊加直流分量，則MC1496的12腳輸出的調(diào)幅信號(hào)就是抑制載波的雙邊帶調(diào)制信號(hào) 乘法器輸出的調(diào)幅波 觀(guān)察、記錄該抑制載波的雙邊帶調(diào)制信號(hào)后，再將其送入

26、解調(diào)電路，觀(guān)察、記錄本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的檢波輸出波形，將其與輸入調(diào)制信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，并分析其差異原因。習(xí)題二習(xí)題二 一填空 1模擬信號(hào)基帶傳輸以（ ）的形式在通信線(xiàn)路上直接傳輸，如公共交換電話(huà)網(wǎng)PSTN的用戶(hù)接入網(wǎng)；模擬信號(hào)頻帶傳輸將基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制，以（ ）的形式在信道中進(jìn)行傳輸，其典型系統(tǒng)如衛(wèi)星中繼通信、調(diào)頻廣播等；模擬信號(hào)數(shù)字傳輸將模擬的基帶信號(hào)通過(guò)（ ）轉(zhuǎn)換，以（ ）的形式在信道中進(jìn)行傳輸，在接收端則通過(guò)（ ）轉(zhuǎn)換，還原輸出模擬信號(hào)。 2幅度調(diào)制就是調(diào)制信號(hào) 改變載波信號(hào) 的（ ），即利用 的（ ）來(lái)傳送 的信息。 3線(xiàn)性調(diào)制就是將基帶信號(hào)的頻譜沿頻率軸線(xiàn)做（ ）的過(guò)程，其已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)和基

27、帶信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)（ ）。根據(jù)已調(diào)信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)頻譜之間的不同線(xiàn)性關(guān)系，可以得到（ ）、（ ）、（ ）和（ ）等不同的調(diào)制種類(lèi)。 )(tu) (tuc) (tuc)(tu 4、對(duì)于調(diào)制信號(hào)為正弦信號(hào)的常規(guī)雙邊帶調(diào)制，其效率最高為（ ），當(dāng)調(diào)制信號(hào)為（ ）時(shí)，常規(guī)雙邊帶調(diào)制效率最高為（ ）。因此說(shuō)，常規(guī)雙邊帶調(diào)制AM的最大缺點(diǎn)就是（ ），其功率的大部分都消耗在（ ）和（ ）上，這是極為浪費(fèi)的。 5、由于A(yíng)M信號(hào)的包絡(luò)具有（ ）的形狀，它的解調(diào)可采用（ ），即用非線(xiàn)性器件和濾波器分離提取出調(diào)制信號(hào)的（ ），獲得所需信息。該方法也常被稱(chēng)為（ ）。 6、殘留邊帶調(diào)制簡(jiǎn)記為（ ），它不象單邊帶那樣對(duì)不

28、傳送的邊帶進(jìn)行（ ），而是使它（ ），從而使需要被抑制的邊帶信號(hào)在已調(diào)信號(hào)中保留了（ ）。 7、單邊帶調(diào)制分（ ）調(diào)制和（ ）調(diào)制兩種，一般用符號(hào)標(biāo)記為（ ）和（ ）。 )(tf 8、根據(jù)調(diào)制信號(hào) 控制的是載波的角頻率還是相位，可將角調(diào)制分為（ ）調(diào)制FM和（ ）調(diào)制PM。角調(diào)制中，已調(diào)信號(hào)的頻譜和調(diào)制信號(hào)頻譜之間不再保持（ ）關(guān)系，出現(xiàn)許多（ ）分量。因此，也稱(chēng)角調(diào)制為（ ）。 9、調(diào)頻信號(hào)的波形疏密程度和調(diào)制信號(hào)完全一致，當(dāng)?。?）時(shí)， 頻率最高，即此時(shí)（ ）最大；當(dāng)?。?）時(shí)，頻率最低，此時(shí)頻偏達(dá)到（ ）。調(diào)相信號(hào)的波形疏密程度和調(diào)制信號(hào)有（ ）的偏差，這是因?yàn)椋?）和（ ）之間是一個(gè)微

29、、積分的關(guān)系。)(tf 10、調(diào)頻信號(hào)將生成無(wú)限多個(gè)頻譜分量，各分量都以（ ）的間隔等距離地以（ ）為中心分布，每個(gè)邊頻分量的幅度都正比于（ ）的值，而載頻分量的幅度則正比于（ ）。由此可知，調(diào)頻信號(hào)的帶寬應(yīng)當(dāng)為無(wú)窮大，一般工程中，都按照卡森公式來(lái)計(jì)算調(diào)頻信號(hào)的帶寬，即對(duì)于（ ）次的邊頻分量，可以忽略不記。 11、由貝塞爾函數(shù)的基本性質(zhì)3可知，調(diào)頻信號(hào)的所有（ ）的功率之和加上（ ）的功率將等于（ ）。這是由于調(diào)頻信號(hào)只改變載波的（ ），而不改變其（ ），故調(diào)頻前后信號(hào)的總功率（ ）。m 12、單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)相信號(hào)的頻譜包含有（ ）個(gè)頻率分量，都以 的間隔等距離地分布在（ ）的兩側(cè)，其幅度隨

30、著n的增加（ ）。因此，按照卡森公式，其帶寬為（ ）。當(dāng)調(diào)制信號(hào) 的角頻率 增大時(shí)，調(diào)相指數(shù) （ ）而調(diào)頻指數(shù) 將（ ）。故調(diào)相信號(hào)的帶寬要隨 的 增加而（ ），但調(diào)頻信號(hào)帶寬隨 的變化而（ ）。因此，調(diào)頻比調(diào)相應(yīng)用（ ）。 13、調(diào)頻系統(tǒng)的解調(diào)輸出信噪比較高，其輸出信噪比和輸入信噪比之比和（ ）的立方近似成比例。但是，這種性能改善是以（ ）為代價(jià)的，線(xiàn)性調(diào)制系統(tǒng)的帶寬最大僅為調(diào)制信號(hào)最大頻率的（ ）倍，而調(diào)頻信號(hào)的帶寬則是最高頻率的 （ ）倍。 mPMFM)(tfm)(tfm 二單選 1根據(jù)已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)和未調(diào)制前信號(hào)頻譜之間的關(guān)系，可把調(diào)制分為線(xiàn)性調(diào)制和（ ）調(diào)制兩種。 A 幅度調(diào)制

31、B 頻率調(diào)制 C 相位調(diào)制 D 非線(xiàn)性調(diào)制 2AM調(diào)制中，當(dāng)調(diào)幅指數(shù) 取值為（ ）時(shí)，已調(diào)信號(hào)包絡(luò)將嚴(yán)重失真，使接收端檢波后不能再恢復(fù)出原來(lái)的調(diào)制信號(hào)波形，即發(fā)生所謂的過(guò)量調(diào)幅。 A （0，1） B 01 C 1， D （1，） 3AM信號(hào)的頻譜就是將調(diào)制信號(hào)的頻譜幅度減小一半后，分別搬移到以載波角頻率 為中心的（ ）處，并在其上再各自疊加一個(gè)強(qiáng)度為（ ）的沖擊分量。 A B C D E /4 F /2 G H 2AAmmaccc2c4A2/cAAA 4抑制載波雙邊帶調(diào)制信號(hào)的頻譜就是將調(diào)制信號(hào)的頻譜幅度減小一半后，分別搬移到以載波角頻率 為中心的（ ）處，并在其上再各自疊加一個(gè)強(qiáng)度為（ ）的

32、沖擊分量。 A B C D E /4 F /2 G H 0 5僅利用一個(gè)邊帶傳輸信息的調(diào)制方式就是( )調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)SSB。 A 單邊帶 B 雙邊帶 C 殘留邊帶 D 抑制載波雙邊帶2/cAAAccc2c4 6殘留邊帶信號(hào)的解調(diào)也采用相干解調(diào)法，但必須保證濾波器的截止特性使傳輸邊帶在載頻附近被抑制的部分由抑制邊帶的殘留部分進(jìn)行精確補(bǔ)償，即其濾波器的傳遞函數(shù)必須具有（ ）特性，即滿(mǎn)足條件（ ），接收端才能不失真地恢復(fù)原始調(diào)制信號(hào)。 A 對(duì)稱(chēng) B 互補(bǔ) C 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng) D相同的 E 常數(shù) F 常數(shù) G 常數(shù) H 常數(shù))2(cVSBH)2(cVSBH)(cVSBH)(cVSBH)(cVSBH)(cVSB

33、H)(cVSBnH)(cVSBnH 7單頻信號(hào)的窄帶調(diào)頻信號(hào)和常規(guī)調(diào)幅信號(hào)的頻譜十分相象，它們都含有 和 頻率分量，且兩種信號(hào)的帶寬一樣。唯一的不同之處是（ ）。 A 常規(guī)調(diào)幅信號(hào)頻譜中 頻率分量的譜線(xiàn)向下 B 窄帶調(diào)頻信號(hào)頻譜中 頻率分量的譜線(xiàn)向下 C 窄帶調(diào)頻信號(hào)中 分量與 分量都是負(fù)的 D 常規(guī)調(diào)幅信號(hào)中 分量與 分量是彼此反相的 8劃分寬帶調(diào)相和窄帶調(diào)相的依據(jù)是（ ）。 A 當(dāng) 時(shí)，為窄帶調(diào)相 B 當(dāng) 時(shí)，為寬帶調(diào)相 C 當(dāng) 時(shí)，為窄帶調(diào)相 D 當(dāng) 時(shí)，為窄帶調(diào)相 )(c)(mc)(mC)(mC)(mC)(mC)(mC6)(maxtfKPM6)(maxtfKPM6)(maxtfKPM6

34、)(maxtfKPM)(mC 9單頻調(diào)制時(shí)寬帶調(diào)相信號(hào)的頻譜包含有無(wú)限多個(gè)頻率分量，都以 的間隔等距離地分布在載頻 的兩側(cè)，其幅度都和（ ）成正比。 A B C D 10將單頻信號(hào) （ ），即可以得到調(diào)相信號(hào)。 A 先微分，再調(diào)幅 B 先調(diào)幅，再微分 C 先積分，再調(diào)頻 D 先微分，再調(diào)頻 11 如下各調(diào)制方式中，抗噪聲能力從強(qiáng)到弱依次是（ ） A 調(diào)頻、常規(guī)雙邊帶調(diào)制、單邊帶和抑制載波的雙邊帶調(diào)制 B 調(diào)頻、單邊帶和抑制載波的雙邊帶調(diào)制、常規(guī)雙邊帶調(diào)制 C 常規(guī)雙邊帶調(diào)制調(diào)頻、單邊帶和抑制載波雙邊帶調(diào)制、調(diào)頻 D 單邊帶系統(tǒng)和抑制載波雙邊帶調(diào)制、常規(guī)雙邊帶調(diào)制調(diào)頻、調(diào)頻 mc)(0PMJ)(

35、1PMJ)(2PMJ)(PMnJ)(tf 三多選 1 按照通信系統(tǒng)可分為基帶和頻帶傳輸系統(tǒng)的規(guī)則，現(xiàn)有的模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)可分為（ ）等。 A 模擬信號(hào)基帶傳輸 B 模擬信號(hào)頻帶傳輸 C 模擬信號(hào)數(shù)字傳輸 D 數(shù)字信號(hào)模擬傳輸 2 調(diào)制就是使高頻信號(hào)的某個(gè)參數(shù)如（ ）隨基帶信號(hào)發(fā)生相應(yīng)變化，解調(diào)則是在接收端將調(diào)制信號(hào)還原成基帶信號(hào)的過(guò)程。調(diào)制系統(tǒng)具有如下（ ）功能或特點(diǎn)。 A 時(shí)間 B 頻率 C 幅度 D 相位 E 對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移，使之適合信道傳輸?shù)囊?F 把基帶信號(hào)調(diào)制到較高的頻率，使天線(xiàn)容易輻射 G 有利于實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用，加快系統(tǒng)傳輸信號(hào)的速度 H 減小噪聲和干擾的影響，提高系統(tǒng)傳輸?shù)目?/p>

36、靠性 3下列幾種調(diào)制方式中，屬于頻率調(diào)制的是（ ），屬于相位調(diào)制的是（ ）。 A 調(diào)頻(FM) B 調(diào)相(PM) C 脈沖位置調(diào)制(PPM) D 脈沖頻率調(diào)制(PFM) E 振幅鍵控(ASK) F 脈沖振幅調(diào)制(PAM) G 頻率鍵控(FSK) H 相位鍵控(PSK) 4單邊帶調(diào)制由于只采用一個(gè)邊帶進(jìn)行調(diào)制，和雙邊帶調(diào)制相比，具有（ ）的特點(diǎn)。 A 節(jié)省傳輸頻帶，提高頻帶利用率 B 較強(qiáng)的抗選擇性衰落能力 C 實(shí)現(xiàn)電路實(shí)現(xiàn)較難 D 較弱的抗選擇性衰落能力 5低頻信號(hào)的調(diào)制過(guò)程中，殘留邊帶調(diào)制由于（ ）特性而成為含有大量低頻成分信號(hào)的首選調(diào)制方式。 A 濾波器制作比雙邊帶容易 B 濾波器制作比單

37、邊帶容易 C 頻帶利用率較高 D 頻帶利用率最高 6劃分窄帶調(diào)頻和寬帶調(diào)頻的依據(jù)為（ ）。 A 若瞬時(shí)相位偏移遠(yuǎn)小于0.5或 ，則為窄帶調(diào)頻 B 當(dāng) 時(shí)為窄帶調(diào)頻 C 若瞬時(shí)相位偏移遠(yuǎn)小于0.5或 ，則為寬帶調(diào)頻 D 當(dāng) 時(shí)為寬帶調(diào)頻2 5 . 0)( dttfKFM2 5 . 0)( dttfKFM 7n階貝塞爾函數(shù)具有如下（ ）等基本性質(zhì)。 A B C 當(dāng)調(diào)頻指數(shù) 很小時(shí)， ； D 各階貝塞爾函數(shù)的平方和恒為1，即 8 調(diào)頻系統(tǒng)由于優(yōu)良的抗噪聲性能和較高的帶寬要求，常用于高質(zhì)量要求的遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)如（ ）中。 A 微波接力 B 衛(wèi)星通信系統(tǒng) C 調(diào)頻廣播系統(tǒng) D 民用收音機(jī)系統(tǒng)12) 1(

38、)(nFMnJ)(FMnJnFMnJ) 1()()(FMnJFM1)(0FMJ) 1( , 0)(nJFMnnFMnJ1)(2 四判斷 1（ ）按照攜帶信息的高頻載波的種類(lèi)，調(diào)制可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩種。 2（ ）頻率調(diào)制利用載波信號(hào) 的頻率變化來(lái)傳送調(diào)制信號(hào) 的信息，如調(diào)頻(FM)、脈沖位置調(diào)制(PPM)等。 3（ ）常規(guī)雙邊帶調(diào)制用信號(hào) 疊加一個(gè)直流分量后去控制載波 的振幅，使已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)按照 的規(guī)律線(xiàn)性變化，簡(jiǎn)記為AM。 4（ ） 常規(guī)雙邊帶調(diào)制AM當(dāng)疊加的直流分量A和調(diào)制信號(hào) 之間滿(mǎn)足 時(shí)，已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)形狀將和調(diào)制信號(hào)不一致，即發(fā)生失真。)(tf tuc)(tf)(tf0)(tfA)(tuc)(tu 5（ ） AM信號(hào)的解調(diào)通常有包絡(luò)檢波法和相干解調(diào)法兩種。 6（ ） 抑制載波雙邊帶調(diào)制DSB信號(hào)的包絡(luò)已經(jīng)不再具有調(diào)制信號(hào) 的形狀，故不能再采用包絡(luò)檢波法對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，但可使用相干解調(diào)方式解調(diào)。 7（ ） 電視圖像信號(hào)都采用殘留邊帶調(diào)制，其載頻和下邊帶信號(hào)全部傳送出去，而上邊帶信號(hào)則只傳不低于0.75MHz的高頻信號(hào)部分。 8（ ） 單頻信號(hào)的窄帶調(diào)頻信號(hào)和常規(guī)調(diào)幅信號(hào)的頻譜完全一樣，都含有 和 頻率分量，且兩種信號(hào)的帶寬都一樣，所以存在 關(guān)系。)(tf)(c)(mcAMBmNBFMfB2 9（ ） 嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，調(diào)頻信號(hào)的帶寬為無(wú)窮