模擬調(diào)制系統(tǒng)線性調(diào)制

模擬調(diào)制系統(tǒng)線性調(diào)制第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日一.為什么要采用調(diào)制技術(shù)由于信源產(chǎn)生的的原始信號(hào)一般不能在大多數(shù)信道內(nèi)直接傳輸，因此需要經(jīng)過調(diào)制將他變換成適于在信道內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào).

二.調(diào)制的定義把輸入信號(hào)變換為適合于通過信道傳輸?shù)牟ㄐ?，這一變換過程稱為調(diào)制

通常把原始信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)，也稱基帶信號(hào)；被調(diào)制的高頻周期性脈沖起運(yùn)載原始信號(hào)的作用，因此稱載波。調(diào)制實(shí)現(xiàn)了信源的頻譜與信道的頻帶匹配。

第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日三.調(diào)制的功能

頻率變換：為了采用無線傳送方式，如將0.3~3.4KHz有效帶寬內(nèi)的語音信號(hào)調(diào)制到高頻段上去。實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用：例如將多路信號(hào)互不干擾的安排在同一物理信道中傳輸。提高抗干擾性：抗干擾性（即可靠性）與有效性互相制約，通常可通過犧牲有效性來提高抗干擾性，如用FM替代AM。

第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日四.調(diào)制的分類

1.按信號(hào)x(t)的不同分模擬調(diào)制，特點(diǎn)：x(t)是連續(xù)信號(hào)數(shù)字調(diào)制，特點(diǎn)：x(t)是數(shù)字信號(hào)2.按載波信號(hào)不同分連續(xù)波調(diào)制，特點(diǎn)：載波連續(xù)，如coswct脈沖調(diào)制，特點(diǎn)：載波為脈沖，如周期矩形脈沖序列第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日3.按調(diào)制器的功能分幅度調(diào)制：用x(t)改變載波的幅度，如AM，DSB，SSB，VSB頻率調(diào)制：用x(t)改變載波的頻率，如FM相位調(diào)制：用x(t)改變載波的相位，如PM4.按調(diào)制器傳輸函數(shù)來分線性調(diào)制：調(diào)制前、后的頻譜呈線性搬移關(guān)系非線性調(diào)制：無上述關(guān)系，且調(diào)制后產(chǎn)生許多新成份第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日五、線性調(diào)制原理設(shè)載波為：

c(t)=Acosct=Acos2fct

調(diào)制信號(hào)為能量信號(hào)m(t)，則線性調(diào)制器的原理模型如圖所示。

s(t)調(diào)制信號(hào)m(t)AcosctH(f)已調(diào)信號(hào)s(t)第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日

相乘結(jié)果：s(t)=m(t)Acos2fct

用“”表示傅里葉變換：又

所以，7s(t)調(diào)制信號(hào)m(t)AcosctH(f)已調(diào)信號(hào)s(t)第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理幅度調(diào)制是用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的振幅，使其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化的過程。時(shí)域頻域在波形上，它的幅度隨基帶信號(hào)規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移(精確到常數(shù)因子)。由于這種搬移是線性的，因此幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制。適當(dāng)選擇濾波器的特性H(ω)，便可以得到各種幅度調(diào)制信號(hào)。例如，調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶及殘留邊帶信號(hào)等。第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.1標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅(AM)所謂的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅就是指輸入的調(diào)制信號(hào)除了來自消息的基帶信號(hào)外，還包含了直流信號(hào)A0，而h(t)為理想的帶通濾波器，這樣調(diào)制后輸出信號(hào)便既含載波分量由含有邊帶分量的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號(hào)。

SAM(t)=[A0+x(t)]coswct=A0coswct+x(t)coswctSAM(w)=πA[δ(

w+wc)+δ(w-wc)]+(1/2)[X(w+wc)+X(w-wc)]第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日AM信號(hào)的波形和頻譜USB

USB

LSB

LSB

第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日AM信號(hào)的解調(diào)：包絡(luò)檢波：根據(jù)調(diào)幅信號(hào)的特點(diǎn)，載波的包絡(luò)恰好和基帶信號(hào)成比例變化第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日當(dāng)滿足條件|m(t)|max≤A0

時(shí)，AM信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)成正比，所以用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù)出原始的調(diào)制信號(hào)，否則，將會(huì)出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而產(chǎn)生包絡(luò)失真。這時(shí)不能用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)，為保證無失真解調(diào)，可以采用同步檢波器。AM信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬是基帶信號(hào)帶寬fH的兩倍，即BAM=2fH。第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日AM信號(hào)在1Ω電阻上的平均功率應(yīng)等于SAM(t)的均方值。當(dāng)m(t)為確知信號(hào)時(shí)，SAM(t)的均方值即為其平方的時(shí)間平均，通常假設(shè)調(diào)制信號(hào)沒有直流分量，即又知載波功率邊帶功率第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日AM信號(hào)的總功率包括載波功率和邊帶功率兩部分。只有邊帶功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)。載波分量不攜帶信息。即使在“滿調(diào)幅”（|m(t)|max=A0

時(shí)，也稱100％調(diào)制）條件下，載波分量仍占據(jù)大部分功率，而含有用信息的兩個(gè)邊帶占有的功率較小。因此，從功率上講，AM信號(hào)的功率利用率比較低。第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.2雙邊帶調(diào)制(DSB)由于AM信號(hào)在傳輸信息的同時(shí)，也同時(shí)傳遞載波，致使傳輸效率太低，造成功率浪費(fèi)。既然AM系統(tǒng)的載波并不攜帶信息，不發(fā)送載波仍能傳輸信號(hào)，此時(shí)調(diào)制信號(hào)無需直流分量,這種調(diào)制稱做雙邊帶調(diào)制

SDSB(t)=x(t)

coswct

SDSB(w)=(1/2)[X(w+wc)+X(w-wc)]第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日DSB信號(hào)的波形和頻譜第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日DSB信號(hào)的頻譜有如下特點(diǎn)：

1、上、下邊帶均包含調(diào)制信號(hào)的全部信息；

2、幅度減半，帶寬加倍；

3、線性調(diào)制。

由于雙邊帶信號(hào)的頻譜不存在載波分量，所有的功率都集中在兩個(gè)邊帶中，因此它的調(diào)制效率為百分之百，這是它的最大優(yōu)點(diǎn)。第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日由時(shí)間波形可知，DSB信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波來恢復(fù)調(diào)制信號(hào)，需采用相干解調(diào)(同步檢波)。另外，在調(diào)制信號(hào)m(t)的過零點(diǎn)處，高頻載波相位有180°的突變DSB信號(hào)雖然節(jié)省了載波功率，功率利用率提高了，但它的頻帶寬度仍是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍，與AM信號(hào)帶寬相同。由于DSB信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，它們都攜帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因此僅傳輸其中一個(gè)邊帶即可，這就是單邊帶調(diào)制能解決的問題。第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日DSB信號(hào)的解調(diào)：

SDSB(t)coswct=[x(t)coswct]coswct=(1/2)x(t)+(1/2)x(t)cos2wct可用低通濾波器濾去為了不失真的提取基帶信號(hào)x(t)，解調(diào)器必須有一個(gè)和調(diào)制器一樣的載波信號(hào)，即收端載波和發(fā)端載波保持同頻率和同相位的關(guān)系，這種調(diào)制方式稱為“同步解調(diào)”或“相干解調(diào)”第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.3單邊帶調(diào)制(SSB)概念：只傳送一個(gè)邊帶的調(diào)制方式成為單邊帶調(diào)制。AM、DSB的共同缺點(diǎn)：所需傳輸?shù)膸捠切盘?hào)的2倍，這樣就降低了系統(tǒng)的有效性。由于從信息傳輸?shù)慕嵌戎v，上、下兩個(gè)邊帶所包含的信息相同，因此只傳送一個(gè)邊帶即可以傳送信號(hào)的全部信息。

用高通濾波器或低通濾波器可獲取上邊帶信號(hào)或下邊帶信號(hào)第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有濾波法和相移法。1.用濾波法形成單邊帶信號(hào)

用濾波法形成SSB信號(hào)的技術(shù)難點(diǎn)是，由于一般調(diào)制信號(hào)都具有豐富的低頻成分，經(jīng)調(diào)制后得到的DSB信號(hào)的上、下邊帶之間的間隔很窄，這就要求單邊帶濾波器在fc附近具有陡峭的截止特性，才能有效地抑制無用的一個(gè)邊帶。這就使濾波器的設(shè)計(jì)和制作很困難，有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。為此，在工程中往往采用多級(jí)調(diào)制濾波的方法。第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日：SSB信號(hào)的頻譜形成SSB信號(hào)的濾波特性SSB信號(hào)的產(chǎn)生方法USBUSB

LSBLSB

第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日濾波法產(chǎn)生SSB信號(hào)第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日相移法產(chǎn)生SSB信號(hào)第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日相移法形成SSB信號(hào)的困難在于寬帶相移網(wǎng)絡(luò)的制作，該網(wǎng)絡(luò)要對(duì)調(diào)制信號(hào)m(t)的所有頻率分量嚴(yán)格相移π/2，這一點(diǎn)即使近似達(dá)到也是困難的。為解決這個(gè)難題，可以采用混合法（也叫維弗法）綜上所述：SSB調(diào)制方式在傳輸信號(hào)時(shí)，不但可節(jié)省載波發(fā)射功率，而且它所占用的頻帶寬度為BSSB=fH，只有AM、DSB的一半，因此，它目前已成為短波通信中的一種重要調(diào)制方式。

SSB信號(hào)的解調(diào)和DSB一樣不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)。第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.4殘留邊帶調(diào)制(VSB)SSB問題：理想的濾波器難以實(shí)現(xiàn)。

VSB調(diào)制：與SSB相