信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù) 課件 第一章 調(diào)制與解調(diào)概述

現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書(shū)

ModernintelligentcontrolpracticaltechnogySeries信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)簡(jiǎn)介

《現(xiàn)代智能控制實(shí)用技術(shù)叢書(shū)》共分為四本，其內(nèi)容按照信號(hào)傳輸?shù)逆湕l編寫(xiě)：

傳感器

調(diào)制與解調(diào)

信息的傳輸與通信技術(shù)

智能控制技術(shù)的應(yīng)用

本書(shū)系統(tǒng)地對(duì)信息傳輸與現(xiàn)代通信技術(shù)的密切關(guān)系、通信技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史，現(xiàn)代通信技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了介紹；

簡(jiǎn)述了世界通用的有線通信的載波技術(shù)、無(wú)線通信的微波接力通信的基本概念、基本原理，以及各類(lèi)通信系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)、不足及適用領(lǐng)域。簡(jiǎn)介

本書(shū)還對(duì)現(xiàn)代通信技術(shù)的“高速公路”，即光導(dǎo)纖維通信、５Ｇ通信、衛(wèi)星通信系統(tǒng)技術(shù)，以及近距離小容量的通信手段———無(wú)線保真（ＷｉＦｉ）、藍(lán)牙和可見(jiàn)光通信技術(shù)進(jìn)行原理、功能及應(yīng)用的闡述。

對(duì)未來(lái)的通信技術(shù)，即量子通信技術(shù)的概況進(jìn)行介紹，并預(yù)測(cè)量子通信技術(shù)將在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信傳輸技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等方面應(yīng)用的可期待前景。

本書(shū)可作為大專(zhuān)院?；蚋叩仍盒Ｖ悄芸刂祁?lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的參考書(shū)籍，也可供從事智能控制信息的傳輸方面的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用領(lǐng)域工作的工程技術(shù)人員作為參考資料。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

叢書(shū)序

自動(dòng)控制、智能控制、智慧控制是相對(duì)ＡＩ控制技術(shù)的普遍話題。在當(dāng)今的生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有重要的作用。

在控制技術(shù)中離不開(kāi)將甲地的信息傳送到乙地，以便遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)（遙測(cè)）、視頻顯示和數(shù)據(jù)記錄（遙信）、狀況或數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)（遙調(diào)）和智能控制（遙控），統(tǒng)稱為智能控制的四遙工程。

信息是物理現(xiàn)象、過(guò)程或系統(tǒng)所固有的。信息本身不是物質(zhì)，不具有能量，但信息的傳輸卻依靠物質(zhì)和能量。

而信號(hào)則是信息的某種表現(xiàn)形式，是傳輸信息的載體。信號(hào)是物理性的，并且隨時(shí)間而變化，這是信號(hào)的本質(zhì)所在。

在無(wú)線電通信中，電磁波信號(hào)承載著各種各樣的信息。所以信號(hào)是有能量的物質(zhì)，它描述了物理量的變化過(guò)程，在數(shù)學(xué)上，信號(hào)可以表示為關(guān)于一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立變量的函數(shù)，也可以表示隨時(shí)間或空間變化的圖形。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

叢書(shū)序

實(shí)際的信號(hào)中往往包含著多種信息成分，其中有些是我們關(guān)心的有用信息，有些是我們不關(guān)心的噪聲或冗余信息。傳感器的作用就是把未知的被測(cè)信息轉(zhuǎn)化為可觀察的信號(hào)，提取所研究對(duì)象的有關(guān)信息，將原始信息轉(zhuǎn)換成信號(hào)。將有效信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)男盘?hào)，或?qū)⑿盘?hào)放大，或?qū)⑤^低頻率的原始信息“調(diào)制”到較高頻率的信號(hào)；滿足遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊螅驅(qū)⒃寄M信息處理為數(shù)字信號(hào)等。這就是智能控制發(fā)送部分的“職責(zé)”———信息的收集與調(diào)制。然后，將調(diào)制后的信號(hào)置于所選取的傳輸通道上進(jìn)行傳輸，使調(diào)制后的信號(hào)傳輸至信宿端———乙地在乙地接收到經(jīng)傳輸線路傳送來(lái)的信號(hào)后，然后進(jìn)行調(diào)制器的反向操作“解調(diào)”。即將高頻信號(hào)或數(shù)字信號(hào)還原成原始信息。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

叢書(shū)序

原始信息通過(guò)揚(yáng)聲器器（還原的音Ⅳ頻信號(hào)）、顯示器（還原的圖像或視頻信號(hào)）、打（還原的計(jì)算結(jié)果）或進(jìn)行力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等轉(zhuǎn)換，對(duì)原始信息控制目的物進(jìn)行作用，從而達(dá)到智能控制的目的。本套叢書(shū)就是對(duì)智能控制系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的一些關(guān)鍵技術(shù)的原理、特性、基本計(jì)算公式和方法、基本結(jié)構(gòu)的組成、各個(gè)部分參數(shù)的選取，以及主要應(yīng)用場(chǎng)合及其優(yōu)勢(shì)和不足等問(wèn)題進(jìn)行討論和分析。本套叢書(shū)則沿著“有效信息的取得”、“有效信息的調(diào)制”、“調(diào)制信號(hào)的傳輸“、“調(diào)制信號(hào)的解調(diào)”以及“智能控制系統(tǒng)的舉例應(yīng)用”這一線索展開(kāi)，對(duì)比較典型的智能控制系統(tǒng)，應(yīng)用于實(shí)踐的設(shè)計(jì)計(jì)算及控制的邏輯關(guān)系進(jìn)行舉例論述。本套叢書(shū)雖然經(jīng)歷了十多年的知識(shí)積累，但仍然覺(jué)得時(shí)間倉(cāng)促，加之水平有限，錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。編撰者

蘇遵惠

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

叢書(shū)序

前言第一章調(diào)制與解調(diào)概述第二章調(diào)制波的模擬調(diào)制

第一節(jié)連續(xù)波的幅度調(diào)制

第二節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制

第三節(jié)雙邊帶調(diào)制與抑制載波調(diào)制第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制第五節(jié)

殘留邊帶調(diào)制第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較第七節(jié)

角度調(diào)制——頻率調(diào)制第八節(jié)

角度調(diào)制——相位調(diào)制第九節(jié)

模擬調(diào)制的性能比較第三章調(diào)制波的數(shù)字調(diào)制第一節(jié)基本概念第二節(jié)關(guān)于IQ調(diào)制方法第三節(jié)調(diào)制器的傳輸?shù)谒墓?jié)線性數(shù)字信號(hào)調(diào)制第五節(jié)非線性數(shù)字調(diào)制——數(shù)字頻移鍵控調(diào)制第六節(jié)

非線性數(shù)字調(diào)制——數(shù)字相位鍵控調(diào)制

第四章載波的脈沖調(diào)制第一節(jié)基本概念第二節(jié)脈沖幅度調(diào)制第三節(jié)

脈沖密度調(diào)制第四節(jié)

脈沖寬度調(diào)制第五節(jié)

脈沖位置調(diào)制第六節(jié)

脈沖編碼調(diào)制第七節(jié)

調(diào)相調(diào)制設(shè)計(jì)計(jì)算歸納附錄附錄A本篇名詞術(shù)語(yǔ)及解釋

附錄B相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

附錄C插表索引附錄D插圖索引

附錄E參考文獻(xiàn)

作者簡(jiǎn)介重點(diǎn)目錄信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述一、調(diào)制與解調(diào)概述

二、調(diào)制的分類(lèi)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文一、調(diào)制與解調(diào)概述

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述

1、定義

調(diào)制：（modulation）以滿足進(jìn)行傳輸?shù)囊鬄槟康?，用基帶信?hào)（攜有消息的信息信號(hào)）去控制或改變一個(gè)高頻振蕩的載波信號(hào)的某個(gè)或幾個(gè)參量的變化，將基帶信號(hào)的信息荷載在載波上，形成已調(diào)信號(hào)的過(guò)程。

解調(diào)：（Demodul）調(diào)制的逆過(guò)程，即通過(guò)具體的方法，從已調(diào)制的參量變化中還原出有用信息，即原始的基帶信號(hào)的過(guò)程。2、常用名詞及代號(hào)

模擬信號(hào)（Analogsignal）模擬信號(hào)是指用連續(xù)變化的物理量表示的信息，其信號(hào)的幅度，或頻率，或相位隨時(shí)間作連續(xù)的變化。

數(shù)字信號(hào)（Digitsignal）數(shù)字信號(hào)是指信號(hào)的自變量為離散的，因變量也是離散的的信號(hào)。這種信號(hào)的自變量用整數(shù)表示，因變量用有限數(shù)字中的一個(gè)數(shù)字表示。在計(jì)算機(jī)中，數(shù)字信號(hào)的大小常用二進(jìn)制數(shù)表示。也可以采用2n進(jìn)制數(shù)表示。這種信號(hào)設(shè)置大大提高了信號(hào)的抗噪聲干擾能力，提高了信息傳輸中的保密性能。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文一、調(diào)制與解調(diào)概述

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述

2、常用名詞及代號(hào)

調(diào)制信號(hào)（Modulatingsignal）

調(diào)制信號(hào)也稱作“基帶信號(hào)”。調(diào)制信號(hào)為需要傳送的信息信號(hào)。

載波（Carrierwave）

載波是由振蕩器產(chǎn)生并在通訊信道上傳輸?shù)碾姴?，被調(diào)制信號(hào)調(diào)制后用來(lái)傳送語(yǔ)音或其它信息。

已調(diào)信號(hào)（Modulatedsignal）是載有有用信息的信號(hào),即為調(diào)制后含有發(fā)送信息的信號(hào)。記作u(t)。信源（Informationsource）是通信系統(tǒng)的起點(diǎn)，為需要發(fā)送的信息，一般分為“模擬信號(hào)”和“數(shù)字信號(hào)”兩大類(lèi)。即信息的發(fā)布者。記作IS。

信道（Informationchannel）是從信源進(jìn)入信宿的通道。一般分為“有線通信”和“無(wú)線通信”兩大類(lèi)。記作IC。

信宿（Informationend-result）是通過(guò)信息系統(tǒng)傳輸終端。即信息的接收者。記作IE。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文一、調(diào)制與解調(diào)概述

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述

3、調(diào)制的目的

為什么在信息傳輸前，要對(duì)信息進(jìn)行調(diào)制呢？（1）基帶信號(hào)（如語(yǔ)音）頻率低，而高頻信號(hào)才易于輻射和遠(yuǎn)距離傳輸。

根據(jù)電磁波傳輸理論，天線的尺寸至少應(yīng)為發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)的十分之一。常規(guī)語(yǔ)音通信中頻率在300HZ至3400HZ,即波長(zhǎng)在1,000,000m至88,235m；則其傳輸天線的長(zhǎng)度即應(yīng)為100,000m至8,824m；為了縮短發(fā)送和接收天線，必需通過(guò)高頻信號(hào)對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。（2）便于在同一信道上同時(shí)傳輸多路不同的基帶信號(hào)。使不同通道的基帶信號(hào)調(diào)制在不同的頻帶、或不同的時(shí)隙，就不會(huì)互相干擾了。

在發(fā)送端需要把基帶信號(hào)（信源）轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)頻率非常高的帶通信號(hào)。改變載波的幅度、頻率或者相位來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在接收端則需將已調(diào)信號(hào)還原成要傳輸?shù)脑夹盘?hào)，也就是將基帶信號(hào)從載波中提取出來(lái)，該過(guò)程稱為解調(diào)。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文二、調(diào)制的分類(lèi)

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述

1、信號(hào)調(diào)制從不同角度分類(lèi)

（圖1-1信號(hào)調(diào)制分類(lèi)）總體分為信號(hào)調(diào)制、調(diào)制波不同的調(diào)制和載波不同的調(diào)制三種，如圖1-1所示。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文二、調(diào)制的分類(lèi)

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述

2、按調(diào)制波（信號(hào)）不同分類(lèi)

（圖1-2調(diào)制波的模擬調(diào)制分類(lèi)圖）

調(diào)制波的模擬調(diào)制，即調(diào)制波的基帶信號(hào)為模擬信號(hào)，如圖1-2所示.調(diào)制波的模擬調(diào)制分為幅度調(diào)制和角度調(diào)制。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文二、調(diào)制的分類(lèi)

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述

2、按調(diào)制波的數(shù)字調(diào)制分類(lèi)

（圖1-3調(diào)制波的數(shù)字調(diào)制分類(lèi)圖）信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文二、調(diào)制的分類(lèi)

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述

3、按載波不同分類(lèi)

（圖1-5載波的不同調(diào)制分類(lèi)圖）

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文二、調(diào)制的分類(lèi)

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述

1、信號(hào)調(diào)制從不同角度分類(lèi)

見(jiàn)圖1-1信號(hào)調(diào)制的總體分類(lèi)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文

二、調(diào)制的分類(lèi)

第一章

調(diào)制與解調(diào)概述

4、信號(hào)調(diào)制的分類(lèi)總覽

綜合以上分類(lèi)歸納如下，調(diào)制分類(lèi)總體組成圖

(見(jiàn)圖1-6所示）此外還有復(fù)合調(diào)制和多重調(diào)制等，不同的調(diào)制方式有不同的特點(diǎn)和性能。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第一節(jié)

連續(xù)波的幅度調(diào)制（AM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

1、連續(xù)波

連續(xù)波是指波形的幅度是以連續(xù)方式而不是脈沖方式輸出的波。

與之相對(duì)應(yīng)的是脈沖波。

在信息傳輸?shù)耐ㄐ胖?，一般時(shí)候所用的載波是高頻正弦波，就是一種連續(xù)波。2、連續(xù)波幅度調(diào)制種類(lèi)

A.標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制（Standardamplitudemodulation，AM）

B.雙邊帶幅度調(diào)制（Bilateralbandamplitudemodulation，DSB-）

抑制載波雙邊帶調(diào)制（Bilateralbandamplitudemodulation-

suppressedcarrier，DSB-SC）

C.單邊帶幅度調(diào)制（Singlesidebandamplitudemodulation，SSB）

D.殘留邊帶幅度調(diào)制（Residualsidebandamplitudemodulation，

VSB）

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第一節(jié)

連續(xù)波的幅度調(diào)制（AM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

3、連續(xù)波的幅度調(diào)制的原理

（圖2-1連續(xù)波幅度調(diào)制原理及波形圖）

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第一節(jié)

連續(xù)波的幅度調(diào)制（AM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

3、連續(xù)波的幅度調(diào)制的原理

（1）“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)律變化的過(guò)程。

（2）調(diào)幅深度（modulationdepth，“md”）

也稱作“調(diào)制度”。

是指在雙邊帶調(diào)幅方式情況下，必須加以限制的峰值幅偏值。

用百分?jǐn)?shù)表示，有的資料中用“βAM”表示。

（3）調(diào)制指數(shù)：為調(diào)制深度的參數(shù)。也稱為調(diào)制系數(shù)和調(diào)幅系數(shù)。在調(diào)幅技術(shù)中,指調(diào)制信號(hào)與載波信號(hào)的幅度比。（見(jiàn)圖2-2所示）

當(dāng)md=0時(shí)，沒(méi)有調(diào)幅，輸出為原載波信號(hào)。

當(dāng)md=1時(shí)，UΩm=Ucm,幅度在0～2Ucm之間變化，為100%調(diào)幅。

當(dāng)md＜1時(shí)，UΩm＞Ucm,為過(guò)調(diào)幅，則包絡(luò)信號(hào)失真。

為了保證已調(diào)波的包絡(luò)信號(hào)反映調(diào)制信號(hào)的變化，必須使0＜md≤1。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第一節(jié)

連續(xù)波的幅度調(diào)制（AM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

3、連續(xù)波的幅度調(diào)制的原理圖2-2連續(xù)波幅度調(diào)制調(diào)制深度及波形圖

圖2-2連續(xù)波幅度調(diào)制

調(diào)制深度及波形圖

圖2-3

用示波器測(cè)試

調(diào)幅指數(shù)的

波形圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第一節(jié)

連續(xù)波的幅度調(diào)制（AM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

1、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波數(shù)學(xué)表達(dá)式

調(diào)幅即使載波信號(hào)的幅度隨著調(diào)制信號(hào)（如音頻信號(hào)）的變化而變化。

載波信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Uc=Ucmcosωc

t

音頻信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：UΩ=UΩmcosΩt

式中：Ucm

為載波信號(hào)的電壓振幅，ωc

為載波信號(hào)的角頻率，

Ω為調(diào)制信號(hào)的角頻率。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第二節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制（AM）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、

標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的頻譜

其一，調(diào)制后的已調(diào)波的主要參數(shù)為：調(diào)制峰值：Ummax=Ucm（1+md）調(diào)制谷值：Ummin=Ucm（1-md）則得到調(diào)幅指數(shù)：

md=（Ummax-Ummin）/（Ummax+Ummin）

其二，調(diào)制后的已調(diào)波包含有3個(gè)頻率成分：載頻：ωc，上邊頻：ωc+Ω，下邊頻：ωc-Ω。

見(jiàn)圖2-5所示。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第二節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅波的頻譜

圖2-5AM調(diào)制的頻譜關(guān)系帶寬：BW=2Ω信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第二節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

3、多頻率信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅

實(shí)際上調(diào)制信號(hào)都是由多頻率成分組成的。

如語(yǔ)音信號(hào)的頻率主要集中在300～3400Hz范圍。

BWAM=2Ωmax

一般語(yǔ)音信號(hào)AM已調(diào)波的帶寬等于6800Hz，相鄰兩個(gè)電臺(tái)載波頻率的間隔必須大于6800Hz，通常取10KHz

。

調(diào)幅過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一種頻譜線性的搬移。經(jīng)過(guò)調(diào)制后，已調(diào)制信號(hào)的頻譜由低頻處搬移到載頻附近，形成上下邊帶。如圖2-6所示。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)圖2-6多頻調(diào)制AM信號(hào)頻譜圖

正文第二節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

4、AM波各頻率功率的分布

帕塞瓦爾公式：已調(diào)波UAM在單位電阻上消耗的平均功率PAM等于各個(gè)頻率成分所消耗的平均功率之和，即等于載波功率PC和邊頻功率PSB之和載波功率為已調(diào)波在單位電阻上消耗的平均功率為：

邊頻功率與總功率之比為：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第二節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

4、AM波各頻率功率的分布

從功率消耗方面而言AM調(diào)制是很不經(jīng)濟(jì)的。實(shí)現(xiàn)AM的方案如圖2-7所示。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)圖2-8普通調(diào)幅波形成原理圖圖2-7普通調(diào)幅波組成方框圖

正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

1、雙邊帶調(diào)制概念（1）雙邊帶調(diào)制（Double-sidebandmodulation,DSB）

雙邊帶調(diào)制屬模擬信號(hào)的幅度調(diào)制的一種方法，基帶信號(hào)調(diào)制后會(huì)在坐標(biāo)軸Y軸兩邊將原來(lái)的振幅利用算法分解成兩個(gè)頻率相對(duì)較高的部分。接收端利用解調(diào)技術(shù)將調(diào)制信號(hào)解調(diào)為原始信號(hào)。

（2）抑制載波雙邊帶調(diào)制（SuppressedcarrierDouble-sidebandmodulation,DSB-SC）

抑制載波雙邊帶調(diào)制是雙邊帶調(diào)制的一種特例。其輸入基帶信號(hào)沒(méi)有直流分量，通過(guò)理想的帶通濾波器，使其輸出信號(hào)為無(wú)載波分量的雙邊帶信號(hào)，或稱雙邊帶抑制載波信號(hào)。一般稱“雙邊帶調(diào)制”在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下，均指“DSB-SC”。且已調(diào)信號(hào)頻譜中沒(méi)有載波（m(t)均值為零）成分。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

（3）常規(guī)雙邊帶調(diào)幅與抑制載波雙邊帶調(diào)幅的比較

在圖2-15中，當(dāng)A0=0時(shí)，為抑制載波雙邊帶調(diào)幅；

而當(dāng)A0≠0時(shí)，為常規(guī)載波雙邊帶調(diào)幅。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)圖2-9DSB-SC與DSB區(qū)別原理方框圖

正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、雙邊帶調(diào)制的實(shí)現(xiàn)在普通調(diào)幅中，載波分量是一個(gè)等幅固定頻率的正弦波，其不包含調(diào)制信號(hào)的信息，卻占有大部分功率，這種傳輸方式是不經(jīng)濟(jì)的。

采用雙邊帶調(diào)制就是要抑制載波，只傳輸兩個(gè)邊帶的信號(hào)，在實(shí)現(xiàn)上用一個(gè)乘法器就可以實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)制。

如圖2-10所示即為其方框圖。雙邊帶調(diào)幅的時(shí)間表達(dá)式為：

當(dāng)f(t)為調(diào)制信號(hào)時(shí)，已調(diào)信號(hào)頻譜為：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)圖2-10DSB調(diào)制實(shí)現(xiàn)原理方框圖

正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、雙邊帶調(diào)制的實(shí)現(xiàn)

雙邊帶調(diào)幅的輸出（電壓或電流）計(jì)算式見(jiàn)下式。圖2-11抑制載波雙邊帶調(diào)幅波形圖圖2-12抑制載波雙邊帶調(diào)幅頻譜圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、雙邊帶調(diào)制的實(shí)現(xiàn)圖2-13DSB調(diào)制實(shí)現(xiàn)電路圖圖2-14采用平衡調(diào)制器實(shí)現(xiàn)抑制載波雙邊帶調(diào)幅示意圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、雙邊帶調(diào)制的實(shí)現(xiàn)圖2-15環(huán)形調(diào)制器工作原理圖圖2-16環(huán)形調(diào)制器波形圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

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調(diào)制波的模擬調(diào)制

3、單一頻率雙邊帶調(diào)制波

雙邊帶調(diào)幅為單一頻率時(shí)，時(shí)域波形圖見(jiàn)圖2-17所示。

則有調(diào)制信號(hào)：圖2-17常規(guī)雙邊帶調(diào)幅波形圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制4、調(diào)制信號(hào)為確定信號(hào)時(shí)的已調(diào)信號(hào)頻譜

如果用卷積表示，令θ=0，則有：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

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調(diào)制波的模擬調(diào)制

5、調(diào)制信號(hào)為多頻率時(shí)雙邊帶調(diào)制波

1)調(diào)制信號(hào)波形當(dāng)調(diào)制信號(hào)為多頻率時(shí),其雙邊帶調(diào)幅信號(hào)波形圖見(jiàn)圖2-18所示.

2)多頻調(diào)制信號(hào)DSB的頻譜分布多頻調(diào)制信號(hào)雙邊帶調(diào)幅波的頻譜分布見(jiàn)圖2-19所示.

圖2-18多頻調(diào)制信號(hào)DSB波形圖圖2-19多頻調(diào)制信號(hào)DSB頻率分布圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

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調(diào)制波的模擬調(diào)制

6、模擬乘法器的組成

模擬乘法器對(duì)兩個(gè)模擬信號(hào)(電壓或電流)實(shí)現(xiàn)相乘功能的有源非線性器件.

主要功能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)互不相關(guān)信號(hào)相乘,即輸出信號(hào)與兩輸入信號(hào)相乘積成正比。它有兩個(gè)輸入端口，即X和Y輸入端口。

原理圖中的乘法器可采用如圖2-20的差分放大器電路予以實(shí)現(xiàn)。

圖2-20乘法器的組成電路圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制7、雙邊帶調(diào)幅的功率及調(diào)制效率

當(dāng)m（t）為已知確定的信號(hào)時(shí)，其消耗功率為：

由AM調(diào)制的定義可知，只有邊帶功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)，即為有效功率；而載波功率與調(diào)制信號(hào)無(wú)關(guān)，為無(wú)效功率。所以雙邊帶調(diào)制的功率效率為：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第三節(jié)

雙邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

7、雙邊帶調(diào)幅的功率及調(diào)制效率

當(dāng)調(diào)制信號(hào)為單頻率余弦信號(hào)時(shí)，此時(shí)的功率效率為：

當(dāng)調(diào)制處于臨界點(diǎn)時(shí)，dmAM=1,調(diào)制效率的最大值為：

ηAM=1/3

調(diào)制效率最大的調(diào)制信號(hào)是幅度為A0的方波（脈沖波），其調(diào)制效率為：ηAM=1/2。

可見(jiàn)，如果能夠抑制載波分量，則可以節(jié)省這部分功率。于是演變出了一系列抑制載波分量傳輸?shù)恼{(diào)制方式：如抑制載波雙邊帶調(diào)制等。

正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

1、單邊帶調(diào)制的概念

①定義：?jiǎn)芜厧Х日{(diào)制（single-sidebandmodulation，SSB）是將信號(hào)的頻譜從基帶移到較高的頻率上，在平移后的信號(hào)頻譜內(nèi)單邊帶調(diào)制原有頻率分量的相對(duì)關(guān)系保持不變的調(diào)制技術(shù)，簡(jiǎn)稱“單邊帶調(diào)幅”，或“單邊帶調(diào)制”，也稱作單邊帶抑制載波（SSB-SC）。

在雙邊帶調(diào)制器的輸出端加一個(gè)帶通濾波器，抑制一個(gè)邊帶而只傳輸另一個(gè)邊帶信息，就構(gòu)成了單邊帶調(diào)幅器。圖2-21維弗法產(chǎn)生SSB信號(hào)原理方框圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

1、單邊帶調(diào)制的概念

②特點(diǎn)：?傳輸帶寬；?載頻被抑制；?受傳輸中頻率選擇性衰落的影響比調(diào)幅為??；?要求很高的系統(tǒng)頻率精度，會(huì)限制單邊帶調(diào)制的應(yīng)用。?處理低基帶頻帶時(shí)，帶來(lái)時(shí)間延遲，影響了應(yīng)用范圍。?要除去一個(gè)邊帶的信號(hào)和載波信號(hào)，設(shè)備稍微復(fù)雜。單邊帶調(diào)制技術(shù)由美國(guó)的約翰·倫肖·卡森于1915年12月1日發(fā)明。

使用在短波通信，長(zhǎng)途電話線路上，大多越洋電話和洲際電話都用導(dǎo)頻制單邊帶傳輸；在載波電話、微波多路傳輸和地空的電話通信中，得到了廣泛的應(yīng)用；已使用在衛(wèi)星至地面的信道和移動(dòng)通信系統(tǒng)中。

已成為長(zhǎng)距離語(yǔ)音無(wú)線電通訊的標(biāo)準(zhǔn)。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、單邊帶調(diào)制的種類(lèi)

A.按信號(hào)頻譜形式可分為三類(lèi)：

①原型單邊帶；②獨(dú)立邊帶；③殘留單邊帶。

B.按載頻發(fā)送電平的大小又分為三類(lèi)：

①載頻全抑制制；②導(dǎo)頻制；③兼容單邊帶制。3、單邊帶調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法

①濾波法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，見(jiàn)圖2-22所示；②相移法幅度調(diào)制——哈特利調(diào)制產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，見(jiàn)圖2-23所示；

③維弗法調(diào)制產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，見(jiàn)圖2-24所示。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

3、單邊帶調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法

圖2-22濾波法產(chǎn)生SSB信號(hào)示意圖

圖2-23濾波法調(diào)制結(jié)構(gòu)及頻譜寬度示意圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

3、單邊帶調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法

圖2-24采用相移網(wǎng)絡(luò)法產(chǎn)生SSB信號(hào)示意圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

4、單邊帶調(diào)制的頻譜分布

在載波頻率為

ωc

，語(yǔ)音信號(hào)頻譜如圖2-25（a）,在理想的或?qū)嶋H的邊帶濾波器響應(yīng)特性條件下，則得到理想的或?qū)嶋H的SSB輸出信號(hào)頻譜分別見(jiàn)圖2-25的（a）至（f）所示。相應(yīng)的調(diào)制電路結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖2-25的（g）所示。

可見(jiàn)，實(shí)際的邊帶濾波器的響應(yīng)特性并非為穩(wěn)定的恒定阻帶衰減特性，且需要多節(jié)濾波器才能達(dá)到要求的指標(biāo)，這是單邊帶調(diào)制的最大弱點(diǎn)，也是之所以引入“殘留邊帶調(diào)制”的原因所在。

SSB信號(hào)頻譜為：信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

4、單邊帶調(diào)制的頻譜分布

（圖2-25濾波法SSB調(diào)制頻譜分布圖）

a)語(yǔ)音信號(hào)頻譜b)上邊帶和下邊帶頻譜c)理想的邊帶濾波器響應(yīng)特性d)理想的SSB輸出信號(hào)頻譜e)實(shí)際的邊帶濾波器響應(yīng)特性f)實(shí)際的SSB輸出信號(hào)頻譜g)相應(yīng)的調(diào)制電路結(jié)構(gòu)圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

5、單邊帶調(diào)制的數(shù)學(xué)表達(dá)式

設(shè)s(t)為基帶波形信號(hào):

載波信號(hào)：

輸出信號(hào)為：

取出上邊帶信號(hào)，輸出信號(hào)為：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

5、單邊帶調(diào)制的數(shù)學(xué)表達(dá)式單邊帶調(diào)制的時(shí)域數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

用角頻率表示則為：式中：若取“+”號(hào)，則為下邊帶的單邊帶調(diào)制（L-SSB）,若取“—”號(hào)，則為上邊帶的單邊帶調(diào)制（U-SSB）。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第四節(jié)

單邊帶幅度調(diào)制（SSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

單邊帶調(diào)制僅僅包含一個(gè)邊帶，因此單邊帶調(diào)制信號(hào)的功率為雙邊帶調(diào)制信號(hào)功率的一半，即：其上邊帶時(shí)域數(shù)學(xué)表達(dá)式為：在下邊帶調(diào)制，只傳送下邊帶信號(hào)。其下邊帶時(shí)域數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

6、單邊帶調(diào)制的功率

正文第五節(jié)

殘留邊帶調(diào)制（VSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

1、殘留邊帶調(diào)制的概念

定義：殘留邊帶調(diào)制（VestigialSideBand

modulation，VSB）是一種幅度調(diào)制。在調(diào)制中，除了傳送一個(gè)邊帶外，還保留了另外一個(gè)邊帶的一部分。

介于單邊帶調(diào)制與雙邊帶調(diào)制之間的一種調(diào)制方式，克服了雙邊帶調(diào)制信號(hào)占用頻帶寬的問(wèn)題，又解決了單邊帶濾波器不易實(shí)現(xiàn)的難題。

特點(diǎn)：對(duì)具有低頻及直流分量的調(diào)制信號(hào)，在殘留邊帶調(diào)制中已不再需要如單邊帶調(diào)制時(shí)無(wú)限陡的理想濾波器，避免了實(shí)現(xiàn)上的困難。在廣播電視、通信等系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

其解調(diào)不能簡(jiǎn)單采用包絡(luò)檢波，必須采用相干解調(diào)。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第五節(jié)

殘留邊帶調(diào)制（VSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

1、殘留邊帶調(diào)制的概念圖2-26殘留邊帶調(diào)制的調(diào)制結(jié)構(gòu)圖

圖2-27殘留邊帶濾波器互補(bǔ)奇對(duì)稱特性

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第五節(jié)

殘留邊帶調(diào)制（VSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、殘留邊帶的頻譜分布

圖2-28描述了殘留邊帶調(diào)制的頻譜分布的概況。

需傳送信息UΩ

的頻率為

Ωmax

時(shí)，見(jiàn)圖2-34（a）所示，

雙邊帶調(diào)幅波的頻譜范圍見(jiàn)圖2-34（b）所示，

殘留邊帶調(diào)制的頻譜范圍見(jiàn)圖2-34（c）所示。其外側(cè)虛線為雙邊帶頻譜范圍，內(nèi)側(cè)虛線為殘留邊帶調(diào)制的頻譜范圍?？梢?jiàn)，除了載波中心頻率ωc左側(cè)的下邊帶全部存在外，載波中心頻率

ωc右側(cè)的上邊帶也“殘留”了很少一部分頻譜范圍。圖2-28殘留邊帶調(diào)制頻譜分布示意圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第五節(jié)

殘留邊帶調(diào)制（VSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、殘留邊帶的頻譜分布

殘留邊帶調(diào)制信號(hào)的頻譜表達(dá)式為：

關(guān)鍵是確定殘留邊帶濾波器的傳輸特性——HVSB（ω）應(yīng)滿足的條件：

必須采用相干解調(diào)

進(jìn)行頻率與角頻率變換：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第五節(jié)

殘留邊帶調(diào)制（VSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、殘留邊帶的頻譜分布

可見(jiàn)：

首先是用調(diào)制信號(hào)、載波信號(hào)和殘留邊帶濾波器的傅里葉變換式表示殘留邊帶的傅氏變換；

再利用殘留邊帶的傅氏變換和載波的傅氏變換濾除某些項(xiàng)后表示解調(diào)后的信號(hào)；

從中找到殘留邊帶濾波器的傅氏變換表達(dá)式。以此用來(lái)作為濾波器的設(shè)計(jì)依據(jù)。

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)正文第五節(jié)

殘留邊帶調(diào)制（VSB）

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

殘留邊帶濾波器衰減特性可以較陡峭，滿足單邊帶調(diào)制信號(hào)的要求，也可以較平緩與雙邊帶調(diào)制信號(hào)的要求相同，進(jìn)行合適地選擇。

3、殘留邊帶的基本原理

上列式中：為搬移到

處的頻譜，

它們可由解調(diào)器中的低通濾波器濾除。則低通濾波器的輸出頻譜為：

正文第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

1、幅度調(diào)制AM、DSB、SSB和VSB性能比較

以各種調(diào)制／解調(diào)方式的比較主要在于：發(fā)送端的發(fā)送信號(hào)、接收端的接收信號(hào)的頻率范圍，涉及到信號(hào)的頻譜寬度；信號(hào)中是否含有載波頻譜或含有載頻分量的多少；自然所發(fā)送信號(hào)的平均功率和功率的效率———調(diào)制信號(hào)功率所占全部功率的比例，與發(fā)送信號(hào)所包含的內(nèi)容緊密相關(guān)。

還包括調(diào)制／解調(diào)器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難易程度與采取的方法相關(guān)。采用濾波法完成各種調(diào)制／解調(diào)的原理方框圖見(jiàn)圖2-30所示。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

1、幅度調(diào)制AM、DSB、SSB和VSB性能比較圖2-30幅度調(diào)制/解調(diào)系統(tǒng)原理方框圖信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、幅度調(diào)制DSB、SSB和VSB信號(hào)頻率范圍和頻譜寬度比較

發(fā)送頻率和頻帶寬度（F—調(diào)制頻率，f—載波頻率）①幅度調(diào)制（AM）：BAM=2F，發(fā)送頻率范圍：-fH～+fH

②雙邊帶調(diào)制（DSB）：BDSB=2F，發(fā)送頻率范圍：fC-fH～fC+fH③抑制載波雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）：BDSB-SC=2Ωmax，

發(fā)送頻率范圍：fC-fH～fC+fH④殘留邊帶調(diào)制（VSB）：BVSB=BVSB＞fH，

發(fā)送頻率范圍：BVSB≈fH

⑤單邊帶調(diào)制（SSB）：BSSB=fH-fC≈fH，

發(fā)送頻率范圍：（fC-fH）(部分)～（fC+fH）或（fC+fH）(部分)～（fC-fH）

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

2、幅度調(diào)制DSB、SSB和VSB信號(hào)頻率范圍和頻譜寬度比較

DSB、SSB和VSB信號(hào)的頻譜范圍比較示意圖見(jiàn)圖2-31所示。

圖2-31

DSB、SSB和VSB信號(hào)的頻譜范圍比較示意圖

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

3、幅度調(diào)制DSB、SSB和VSB信號(hào)發(fā)送功率和功率效率比較幅度調(diào)制的功率計(jì)算：

令：①調(diào)制信號(hào)為單一頻率的余弦函數(shù)信號(hào)；

②載波功率為：PC；③載波信號(hào)振幅為：UCm;

④調(diào)制系數(shù)為：md⑤上邊頻功率為：PUSB

;

⑥下邊頻功率為：PLSB

;⑦調(diào)制信號(hào)總功率：PΣ

;

⑧調(diào)制信號(hào)最大瞬時(shí)功率：Pmax;⑨負(fù)載電阻：RL

。

則有：①載波功率：

②上邊頻、下邊頻功率：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較

第二章

調(diào)制波的模擬調(diào)制

3、幅度調(diào)制DSB、SSB和VSB信號(hào)發(fā)送功率和功率效率比較

③上邊帶功率：

④總平均功率：

⑤最大瞬時(shí)功率：

信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)

正文第六節(jié)

幅度調(diào)制的性能比較

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