第九章調(diào)制與解調(diào)

第九章調(diào)制與解調(diào)第一頁，共38頁。9.1概述通信有線通信－雙線對電纜、同軸電纜、光纖等無線通信－自由空間地波天波地面波空間波1、天線理論－實際天線尺寸與電信號波長可以比擬時，電信號才能以電磁波形式有效輻射，即天線輻射功率、效率較高。聲音－20-20000Hz1KHz-300km2、發(fā)射、接收采用天線和選頻網(wǎng)絡。3、發(fā)射聲音信號，發(fā)射機工作于同一頻率。有線通信要將各路語音信號搬移到不同頻率，實現(xiàn)多路復用。第二頁，共38頁。調(diào)制過程是用被傳送的低頻信號去控制高頻振蕩器，使高頻振蕩的輸出信號的參數(shù)(振幅、頻率、相位)相應于低頻信號變化而變化。從而實現(xiàn)低頻信號搬移到高頻段，被高頻信號攜帶傳播。調(diào)制解調(diào)器頻譜搬移電路:頻率變換前后，信號的頻譜結構不變，只是將信號頻譜無失真在頻率軸上搬移，具有這種特性的電路稱之為頻譜搬移電路。第三頁，共38頁。在模擬系統(tǒng)里,按照載波波形的不同,可分為脈沖調(diào)制和連續(xù)波調(diào)制兩種方式。連續(xù)波調(diào)制以單頻正弦波為載波，受控參數(shù)可以是載波的幅度A，頻率或相位。因而有調(diào)幅(AM)、調(diào)頻(FM)和調(diào)相(PM)三種方式。脈沖調(diào)制以矩形脈沖為載波，受控參數(shù)可以是脈沖高度、脈沖頻率、脈沖寬度或脈沖位置。相應地，就有脈沖調(diào)幅(PAM，包括脈沖編碼調(diào)制PCM)，脈沖調(diào)頻(PFM)，脈沖調(diào)寬(PWM)和脈沖調(diào)位(PPM)。第四頁，共38頁。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，即從高頻載波上把低頻信號接收下來并恢復的過程。第五頁，共38頁。9.2調(diào)幅波的性質振幅調(diào)制就是用低頻調(diào)制信號去控制高頻載波信號的振幅，使載波的振幅隨調(diào)制信號成正比地變化。通常調(diào)制要傳送的信號波形是復雜的，但無論多么復雜的信號都可用傅氏級數(shù)分解為若干正弦信號之和。為分析方便，一般把調(diào)制信號看成一簡諧信號。調(diào)幅波普通調(diào)幅波（AM調(diào)制）抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波（DSB/SC-AM）抑制載波的單邊帶調(diào)幅波（SSB/SC-AM）第六頁，共38頁。1、普通調(diào)幅波－表達式與波形是調(diào)幅波的主要參數(shù)之一，表示載波電壓振幅受調(diào)制信號控制后改變的程度,一般0＜ma≤1。第七頁，共38頁。當時ma＝1時，調(diào)幅達到最大值，稱為百分之百調(diào)幅。若ma>1，AM信號波形某一段時間振幅為將為零，稱為過調(diào)制。第八頁，共38頁。波形圖當載波頻率調(diào)制信號頻率，0＜ma≤1，可畫出和已調(diào)幅波形分別如下圖所示。調(diào)幅波是一個載波振幅按照調(diào)制信號的大小線性變化的高頻振蕩，其振蕩頻率保持載波頻率不變。第九頁，共38頁。2、調(diào)幅波的頻譜和帶寬上邊頻下邊頻第十頁，共38頁。調(diào)幅過程實際上是一種頻譜搬移過程，即將調(diào)制信號的頻譜搬移到載波附近，成為對稱排列在載波頻率兩側的上、下邊頻，幅度均等于第十一頁，共38頁。單音信號經(jīng)調(diào)制后，已調(diào)波占據(jù)的頻帶寬度B=2或B=2F(=2F)，多音頻的調(diào)制信號，已調(diào)信號的頻帶寬度等于調(diào)制信號最高頻率的兩倍。第十二頁，共38頁。3、調(diào)幅波的功率ma≤1，所以邊頻功率之和最多占總輸出功率的1/3第十三頁，共38頁。9.3平方律調(diào)幅第十四頁，共38頁。第十五頁，共38頁。為了克服普通調(diào)幅波效率低的缺點，提高設備的功率利用率，可以不發(fā)送載波，而只發(fā)送邊帶信號。抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波(DSB-AM)，其數(shù)學表達式為其所占據(jù)的頻帶寬度仍為調(diào)制信號頻譜中最高頻率的兩倍，即抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波與單邊帶調(diào)幅波第十六頁，共38頁。平衡調(diào)幅器－抑制載波雙邊帶調(diào)幅第十七頁，共38頁。9.6單邊帶信號產(chǎn)生1、波段利用率高。2、節(jié)約發(fā)射功率。普通調(diào)幅抑制載波雙邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅第十八頁，共38頁。單邊帶調(diào)幅波上邊頻與下邊頻的頻譜分量對稱含有相同的信息。也可以只發(fā)送單個邊帶信號，稱之為單邊帶通信(SSB)。其表達式為：或其頻帶寬度為：第十九頁，共38頁。單邊帶信號產(chǎn)生方法1、濾波器法載波被抑制雙邊帶信號乘法器平衡調(diào)幅器第二十頁，共38頁。第二十一頁，共38頁。2、移相法3、修正的移相濾波法第二十二頁，共38頁。高電平調(diào)幅電路

置于發(fā)射機最后一級，是在功率電平較高的情況下進行調(diào)制。低電平調(diào)幅電路

置于發(fā)射機的前級，再由線性功率放大器放大已調(diào)幅信號，得到所要求功率的調(diào)幅波。按調(diào)制電路輸出功率的高低可分為：原理框圖如下：第二十三頁，共38頁。9.7高電平調(diào)幅1、集電極調(diào)制(1）、大信號(2）、過壓區(qū)第二十四頁，共38頁。第二十五頁，共38頁。2、基極調(diào)制(1）、大信號(2）、欠壓區(qū)第二十六頁，共38頁。三種振幅調(diào)制信號第二十七頁，共38頁。振幅解調(diào)(檢波)原理與電路振幅解調(diào)(又稱檢波)是振幅調(diào)制的逆過程。它的作用是從已調(diào)制的高頻振蕩中恢復出原來的調(diào)制信號。從頻譜上看，檢波就是將幅度調(diào)制波中的邊帶信號不失真地從載波頻率附近搬移到零頻率附近,因此，檢波器也屬于頻譜搬移電路。檢波器的組成應包括三部分，高頻已調(diào)信號源，非線性器件，RC低通濾波器。其組成原理框圖如下圖所示，它適于解調(diào)普通調(diào)幅波。第二十八頁，共38頁。包絡檢波同步檢波檢波器分類:載波被抑制的已調(diào)波解調(diào)原理第二十九頁，共38頁。9.8包絡檢波二是作為檢波器的負載，在其兩端輸出已恢復的調(diào)制信號一是起高頻濾波作用RL、C為檢波器的負載，同時起低通濾波作用。要求的輸入大于0.5V，稱為大信號檢波器。第三十頁，共38頁。第三十一頁，共38頁。失真①惰性失真惰性失真由于負載電阻R與負載電容C的時間常數(shù)RC太大所引起的。這時電容C上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡變化,從而產(chǎn)生失真。為了防止惰性失真，只要適當選擇RC的數(shù)值，使檢波器能跟上高頻信號電壓包絡的變化。即要求>或寫成在工程上可按maxRC≤1.5計算。第三十二頁，共38頁。②負峰切割失真(底部切割失真)檢波器輸出常用隔直流電容Cc與下級耦合，如圖所示。Rg代表下級電路的輸入電阻?？紤]了耦合電容Cc和低放輸入電阻Rg后的檢波電路為了有效地傳送低頻信號，要求則檢波過程中，Cc兩端建立了直流電壓經(jīng)電阻R和Rg分壓，在R上得到的直流電壓為：第三十三頁，共38頁。對于二極管來說，VR是反偏壓，它有可能阻止二極管導通，從而產(chǎn)生失真。負峰切割失真波形為了避免底部切割失真，調(diào)幅波的最小幅度Vim(1–ma)必須大于VR即：第三十四頁，共38頁。9.9同步檢波檢波通過外加一同頻率和相位與被抑制載波相同信號實現(xiàn)。使用范圍－載波被抑制的雙邊帶調(diào)幅波或單邊帶調(diào)幅波實現(xiàn)方法：(1)乘法器＋低通濾波(2)加法器＋包絡檢波第三十五頁，共38頁。第三十六頁，共38頁。單