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)制技術由于信源產(chǎn)生的的原始信號一般不能在大多數(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?

二.調(diào)制的定義把輸入信號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

通常把原始信號稱為調(diào)制信號，也稱基帶信號；被調(diào)制的高頻周期性脈沖起運載原始信號的作用，因此稱載波。調(diào)制實現(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)的語音信號調(diào)制到高頻段上去。實現(xiàn)信道復用：例如將多路信號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?？赏ㄟ^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x(t)的不同分模擬調(diào)制，特點：x(t)是連續(xù)信號數(shù)字調(diào)制，特點：x(t)是數(shù)字信號2.按載波信號不同分連續(xù)波調(diào)制，特點：載波連續(xù)，如coswct脈沖調(diào)制，特點：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系非線性調(diào)制：無上述關系，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)制原理設載波為：

c(t)=Acosct=Acos2fct

調(diào)制信號為能量信號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m(t)AcosctH(f)已調(diào)信號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m(t)AcosctH(f)已調(diào)信號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)制信號去控制高頻載波的振幅，使其按調(diào)制信號的規(guī)律而變化的過程。時域頻域在波形上，它的幅度隨基帶信號規(guī)律而變化；在頻譜結(jié)構上，它的頻譜完全是基帶信號頻譜結(jié)構在頻域內(nèi)的簡單搬移(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。適當選擇濾波器的特性H(ω)，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。例如，調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶及殘留邊帶信號等。第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日2.1標準調(diào)幅(AM)所謂的標準調(diào)幅就是指輸入的調(diào)制信號除了來自消息的基帶信號外，還包含了直流信號A0，而h(t)為理想的帶通濾波器，這樣調(diào)制后輸出信號便既含載波分量由含有邊帶分量的標準調(diào)幅信號。

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

時，AM信號的包絡與調(diào)制信號成正比，所以用包絡檢波的方法很容易恢復出原始的調(diào)制信號，否則，將會出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而產(chǎn)生包絡失真。這時不能用包絡檢波器進行解調(diào)，為保證無失真解調(diào)，可以采用同步檢波器。AM信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬是基帶信號帶寬fH的兩倍，即BAM=2fH。第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日AM信號在1Ω電阻上的平均功率應等于SAM(t)的均方值。當m(t)為確知信號時，SAM(t)的均方值即為其平方的時間平均，通常假設調(diào)制信號沒有直流分量，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)制信號有關。載波分量不攜帶信息。即使在“滿調(diào)幅”（|m(t)|max=A0

時，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邊帶占有的功率較小。因此，從功率上講，AM信號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信號在傳輸信息的同時，也同時傳遞載波，致使傳輸效率太低，造成功率浪費。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，此時調(diào)制信號無需直流分量,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信號的波形和頻譜第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日DSB信號的頻譜有如下特點：

1、上、下邊帶均包含調(diào)制信號的全部信息；

2、幅度減半，帶寬加倍；

3、線性調(diào)制。

由于雙邊帶信號的頻譜不存在載波分量，所有的功率都集中在兩個邊帶中，因此它的調(diào)制效率為百分之百，這是它的最大優(yōu)點。第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日由時間波形可知，DSB信號的包絡不再與調(diào)制信號的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡單的包絡檢波來恢復調(diào)制信號，需采用相干解調(diào)(同步檢波)。另外，在調(diào)制信號m(t)的過零點處，高頻載波相位有180°的突變DSB信號雖然節(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)制信號帶寬的兩倍，與AM信號帶寬相同。由于DSB信號的上、下兩個邊帶是完全對稱的，它們都攜帶了調(diào)制信號的全部信息，因此僅傳輸其中一個邊帶即可，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x(t)，解調(diào)器必須有一個和調(diào)制器一樣的載波信號，即收端載波和發(fā)端載波保持同頻率和同相位的關系，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：只傳送一個邊帶的調(diào)制方式成為單邊帶調(diào)制。AM、DSB的共同缺點：所需傳輸?shù)膸捠切盘柕?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、下兩個邊帶所包含的信息相同，因此只傳送一個邊帶即可以傳送信號的全部信息。

用高通濾波器或低通濾波器可獲取上邊帶信號或下邊帶信號第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日單邊帶信號的產(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

用濾波法形成SSB信號的技術難點是，由于一般調(diào)制信號都具有豐富的低頻成分，經(jīng)調(diào)制后得到的DSB信號的上、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邊帶。這就使濾波器的設計和制作很困難，有時甚至難以實現(xiàn)。為此，在工程中往往采用多級調(diào)制濾波的方法。第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日：SSB信號的頻譜形成SSB信號的濾波特性SSB信號的產(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信號第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日相移法形成SSB信號的困難在于寬帶相移網(wǎng)絡的制作，該網(wǎng)絡要對調(diào)制信號m(t)的所有頻率分量嚴格相移π/2，這一點即使近似達到也是困難的。為解決這個難題，可以采用混合法（也叫維弗法）綜上所述：SSB調(diào)制方式在傳輸信號時，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信號的解調(diào)和DSB一樣不能采用簡單的包絡檢波，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現(xiàn)。

VSB調(diào)制：與SSB相