南郵模電第十一章調(diào)制與解調(diào)

南郵模電第十一章調(diào)制與解調(diào)第一頁，共76頁。11-1調(diào)制解調(diào)的概念一、基本概念二、調(diào)制的目的三、調(diào)制的分類第二頁，共76頁。一、SAM表達式、波形圖及頻譜二、調(diào)幅波的功率11.2.2雙邊帶調(diào)幅（DoubleSideBandAM）11.2.3單邊帶調(diào)幅（SingleSideBandAM）一、濾波法二、相移法11.2連續(xù)波幅度調(diào)制11.2.1標準調(diào)幅AM(AmplitudeModulation)第三頁，共76頁。11.3相位調(diào)制（PM）11.4頻率調(diào)制（FM）一、直接調(diào)頻法二、間接調(diào)頻法11.5調(diào)頻與調(diào)相的聯(lián)系與區(qū)別11.6調(diào)角波的帶寬第四頁，共76頁。11.7.1調(diào)幅波的解調(diào)——檢波一、二極管峰值包絡檢波電路二、同步檢波器（相干解調(diào)）11.7.2調(diào)角波的解調(diào)一、鑒相原理二、鑒頻原理11.7解調(diào)第五頁，共76頁。第十一章調(diào)制與解調(diào)11-1調(diào)制解調(diào)的概念解調(diào)：調(diào)制的逆過程，從已調(diào)信號還原出原來信號。調(diào)制：用消息信號去控制或改變一個基本電磁波的某些參數(shù)的過程。已調(diào)信號：調(diào)制后的信號。調(diào)制信號：消息信號。載波：消息載體，即為基本電磁波。一、基本概念第六頁，共76頁。調(diào)制解調(diào)uctusttuust第七頁，共76頁。3.通過調(diào)制，增強信號的抗噪聲能力。二、調(diào)制的目的1.將信息信號所具有的頻譜搬移到某頻率處，使之與信道可傳輸?shù)念l譜相適應。2.實現(xiàn)信道多用。如：頻分復用、時分復用。第八頁，共76頁。連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制：用模擬或數(shù)字調(diào)制信號去控制模擬高頻載波信號（一般常用正弦波）。脈沖調(diào)制連續(xù)波模擬調(diào)制連續(xù)波數(shù)字調(diào)制三、調(diào)制的分類正弦波的參量：幅度、頻率、相位；模擬或數(shù)字調(diào)制信號；第九頁，共76頁。連續(xù)波調(diào)制脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制：用模擬調(diào)制信號控制脈沖序列信號或把模擬信號變換成數(shù)字信號（如PCM、DM）。連續(xù)波模擬調(diào)制連續(xù)波數(shù)字調(diào)制脈沖模擬調(diào)制脈沖數(shù)字調(diào)制三、調(diào)制的分類載波為脈沖序列信號，其理論依據(jù)為采樣定理；脈沖的參量：幅度、寬度、脈沖間隔；模擬系統(tǒng)傳輸模擬信號模擬系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號數(shù)字系統(tǒng)傳輸模擬信號一般不單獨使用第十頁，共76頁。振幅調(diào)制（調(diào)幅、AM）頻率調(diào)制（調(diào)頻、FM）相位調(diào)制（調(diào)相、PM）調(diào)角11.2連續(xù)波幅度調(diào)制連續(xù)波模擬調(diào)制標準AM（SAM）雙邊帶AM(DSBAM)單邊帶AM(SSBAM)AM第十一頁，共76頁。一、SAM表達式、波形圖及頻譜11.2.1標準調(diào)幅AM(AmplitudeModulation)圖11.2由模擬加法器和乘法器構成的AM調(diào)制電路uc(t)

uo(t)-KMRpRRRUDuW第十二頁，共76頁。uc(t)

uo(t)-KMRpRRRUDuW1.表達式ma：“調(diào)幅指數(shù)”或“調(diào)幅度”第十三頁，共76頁。2.

波形圖圖11.1AM調(diào)制的載波、調(diào)制信號和已調(diào)波的波形Um(max)Um(min)uWt(b)(c)tuAMuct(a)第十四頁，共76頁。圖11.3單頻AM已調(diào)波頻譜圖3.頻譜第十五頁，共76頁。(a)復雜調(diào)制信號(多頻信號)的時域波形(b)復雜調(diào)制信號(多頻信號)的頻譜4.復雜調(diào)制信號第十六頁，共76頁。(c)多頻調(diào)制AM已調(diào)波的頻譜圖圖11.4多頻AM調(diào)制頻譜圖第十七頁，共76頁。圖11.5多頻AM已調(diào)波時域波形第十八頁，共76頁。1、載波功率2、邊頻功率二、調(diào)幅波的功率第十九頁，共76頁。結論：從功率的角度看，AM調(diào)制很不經(jīng)濟。若ma=0.3~0.5，則效率更低。4、邊頻功率與總功率之比當ma=1時，該比值達到最大值0.33。3、總功率第二十頁，共76頁。11.2.2雙邊帶調(diào)幅（DoubleSideBandAM）1.DSBAM調(diào)制電路框圖圖11.6DSB調(diào)制實現(xiàn)框圖第二十一頁，共76頁。2.表達式3.

波形圖圖11.8DSB已調(diào)波時域波形uWt

0

180度相位突變tuDSB0

第二十二頁，共76頁。4.頻譜圖11.7DSB已調(diào)波頻譜0w

0

wc-Wwc

wc+W

cmmUKUW21uDSBW

w

UWm

uW節(jié)省發(fā)射功率第二十三頁，共76頁。與DSB一樣，節(jié)省發(fā)射功率。1.上邊帶和下邊帶都反映了調(diào)制信號的頻譜結構，可抑制掉一個邊帶，而不會丟失有用信息。11.2.3單邊帶調(diào)幅（SingleSideBandAM）帶寬變??；實現(xiàn)方法：濾波法和相移法。第二十四頁，共76頁。2.實現(xiàn)方法圖11.9濾波法單邊帶調(diào)制下邊帶已調(diào)波上邊帶已調(diào)波(1)濾波法第二十五頁，共76頁。(2)相移法圖11.12相移法實現(xiàn)單邊帶調(diào)制電路框圖第二十六頁，共76頁。圖11.10單音SSB調(diào)制已調(diào)波頻譜0USSB(ω)ωC-ΩωCw下邊頻Um0Um0wUSSB(ω)上邊頻0CΩωCω+3.頻譜第二十七頁，共76頁。圖11.11單音SSB調(diào)制時域波形4.波形圖第二十八頁，共76頁。1.正弦波的瞬時相位隨調(diào)制信號線性變化的調(diào)制方式，稱為相位調(diào)制。11.3相位調(diào)制（PM）調(diào)制信號為uΩ(t)，載波uC(t)=Ucmcos(ωct+0)

mp=kpUm

------調(diào)相指數(shù)（最大相偏）設則第二十九頁，共76頁。-----最大頻偏載波的瞬時相位第三十頁，共76頁。圖11.13調(diào)相過程各信號波形2.波形圖0uPM0ttttwCwuC00uW第三十一頁，共76頁。圖11.14可控相移法調(diào)相電路實現(xiàn)框圖

晶體振蕩器

可控相移網(wǎng)絡

3.實現(xiàn)方法第三十二頁，共76頁?？煽叵嘁凭W(wǎng)絡舉例：LC并聯(lián)諧振回路C0是控制電壓為零時電容圖11.15壓控電容構成的LC并聯(lián)諧振移相網(wǎng)絡第三十三頁，共76頁。11.4頻率調(diào)制（FM）1.頻率調(diào)制：載波的瞬時頻率隨調(diào)制信號線性變化第三十四頁，共76頁。------調(diào)頻指數(shù)第三十五頁，共76頁。圖11.16調(diào)頻過程各信號時域波形2.波形圖第三十六頁，共76頁。(1)直接調(diào)頻法圖11.17直接調(diào)頻法框圖uWuFM

VCO

振蕩器

3.實現(xiàn)方法第三十七頁，共76頁。(a)C4R2

+Ucc

-UEEC1

L1

C2

C3R1

D

L2

T

調(diào)頻波輸出

uW圖11.18采用變?nèi)荻O管的直接調(diào)頻電路第三十八頁，共76頁。(b)圖11.18采用變?nèi)荻O管的直接調(diào)頻電路L2

D

T

第三十九頁，共76頁。(2)間接調(diào)頻法圖11-19間接調(diào)頻法第四十頁，共76頁。調(diào)頻(FM)調(diào)相(PM)11.5調(diào)頻與調(diào)相的聯(lián)系與區(qū)別直接反映調(diào)制信號的量最大角頻偏最大相偏頻帶寬度第四十一頁，共76頁。------卡森公式11.6調(diào)角波的帶寬（m>>1）若忽略小于高頻載波振幅的10%以下的邊頻分量第四十二頁，共76頁。調(diào)頻與調(diào)幅對比1.調(diào)幅：載波幅度變化，調(diào)制信號的信息蘊藏于幅度中；調(diào)頻：載波頻率變化（信號的疏密變化），而幅度不變，因此功率也是不變的。2.調(diào)幅系統(tǒng)產(chǎn)生一對邊頻，是一個窄帶系統(tǒng)。而調(diào)頻系統(tǒng)產(chǎn)生許多對邊頻，隨著增長，邊頻越多，它是一個寬帶系統(tǒng)。4.相同條件下，調(diào)頻給出的信噪比要比調(diào)幅系統(tǒng)好。3.調(diào)幅指數(shù)，調(diào)頻指數(shù)一般大于1。第四十三頁，共76頁。常用通信系統(tǒng)工作的頻段調(diào)幅語音廣播MW:535kHz～1.6MHzSWⅠ:1.6～6MHz;SWⅡ:6～23MHz頻道間隔:10kHz音頻頻響范圍:40Hz～4.5kHz調(diào)頻語音廣播VHF:88～108MHz;頻道間隔:200kHz音頻頻響范圍:20Hz～15kHz電視廣播VHF:47～230MHz;UHF:470～960MHz;頻道間隔:8MHz;視頻帶寬:6MHz;伴音頻響范圍:20Hz～15kHz移動通信150MHz/450MHz/900MHz頻段;頻道間隔:25kHz衛(wèi)星通信4/6GHz;7/8GHz;11/14GHz;20/30GHz;光通信105～107GHz第四十四頁，共76頁。11.7解調(diào)解調(diào)就是從已調(diào)波中不失真地恢復調(diào)制信號一、二極管峰值包絡檢波電路11.7.1調(diào)幅波的解調(diào)——檢波第四十五頁，共76頁。充放電波形wCW圖11.20峰值包絡檢波器電路及工作原理1.電路及工作原理第四十六頁，共76頁。圖2.21惰性失真2.惰性失真第四十七頁，共76頁。二、同步檢波器（相干解調(diào)）

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM圖11.22同步檢波器第四十八頁，共76頁。

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM要求參考信號與載波在頻率和相位上保持嚴格同步，否則會產(chǎn)生嚴重失真。第四十九頁，共76頁。11.7.2調(diào)角波的解調(diào)、鑒相原理1.乘積型模擬鑒相器

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM第五十頁，共76頁。

模擬乘法器

低通濾波器

KMKFusuLuouM第五十一頁，共76頁。圖11.23正弦鑒相特性θe

uo-2p

2p

第五十二頁，共76頁。二、鑒頻原理1.頻幅轉(zhuǎn)換法

圖11.26斜率鑒頻法框圖第五十三頁，共76頁。w

A0

H(w)

wc

(a)

tH(t)

(b)j(w)

j0w(d)

Dw(t)(c)t圖11.25頻幅轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡特性及原理第五十四頁，共76頁。f(t)為歸一化幅度的任意調(diào)制信號wA0H(w)

wctH(t)

j(w)

j0w

Dw(t)t第五十五頁，共76頁。第五十六頁，共76頁。作業(yè)11-111-311-411-1511-16第五十七頁，共76頁?；芈返闹C振頻率回路的相角令or=c

圖11.15壓控電容構成的LC并聯(lián)諧振移相網(wǎng)絡工作原理分析則第五十八頁，共76頁。如果滿足ku<<C0

圖11.15壓控電容構成的LC并聯(lián)諧振移相網(wǎng)絡工作原理分析第五十九頁，共76頁。標準調(diào)幅波：Δφ(t)=(t)-(ωct+0)=kpuΩ(t)φ(t)=ωct+kpuΩ(t)+0

調(diào)頻波：調(diào)相波：第六十頁，共76頁。連續(xù)波模擬調(diào)制舉例第六十一頁，共76頁。連續(xù)波數(shù)字調(diào)制舉例第六十二頁，共76頁。脈沖模擬調(diào)制舉例第六十三頁，共