幅度的調(diào)制與解調(diào)

1、.,幅度的調(diào)制與解調(diào),.,幅度的調(diào)制與解調(diào),一、概述 二、幅值調(diào)制 三、幅值解調(diào) 四、調(diào)制解調(diào)的應(yīng)用,.,時(shí)域特性：指的是信號的強(qiáng)度隨著時(shí)間的變化特性。這些信號最后都轉(zhuǎn)換為隨著時(shí)間而隨機(jī)變化的電壓或電流。例如通信中要處理的各種信號：語音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等。,一、概述,頻域特性：描述信號的另一種表示方法。描述的是信號包含哪些不同頻率分量。,.,調(diào)制在時(shí)域上是用一個(gè)低頻信號對一高頻信號某一特征參量進(jìn)行的控制。低頻信號稱為調(diào)制信號，高頻信號稱為載波，而調(diào)制出來的信號稱為已調(diào)制波，所以調(diào)制的過程在時(shí)域就是使載波的某一特征參量隨調(diào)制信號的變化而變化的過程。調(diào)制過程在頻域上是一個(gè)移頻的過程。 調(diào)制的類型

2、有許多種。載波信號若用高頻正（余）弦波，可調(diào)制的特征參量是幅值、頻率和相位，從而可形成幅值調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制等三種調(diào)制形式。頻率調(diào)制和相位調(diào)制在本質(zhì)上都具有角度調(diào)制的特點(diǎn)，所以在具體處理上具有共同的特點(diǎn)。,調(diào)制：用調(diào)制信號去控制載波信號的某一個(gè)參量的過程。,解調(diào)：調(diào)制的逆過程，即從已調(diào)波中不失真地恢復(fù)原有的低頻 調(diào)制信號的過程,.,二、幅值調(diào)制,幅值調(diào)制是使載波信號的幅值隨調(diào)制信號而線性變化，其調(diào)制信號、載波 及已調(diào)制波如圖（1）所示。隨意實(shí)現(xiàn)幅值調(diào)制的一條重要途徑是實(shí)現(xiàn)調(diào)制波 與載波之間在時(shí)域內(nèi)德乘法運(yùn)算，這一過程可以用硬件、軟件等多種途徑來實(shí) 現(xiàn)。交流電橋是常用的幅值調(diào)節(jié)器?，F(xiàn)就此例

3、對幅值調(diào)制在時(shí)、頻域內(nèi)信號的 變化作一細(xì)致分析。,交流電橋如圖（2）所示，若其4個(gè)橋臂仍為純電阻，將其調(diào)整合適后達(dá)到平衡。,圖 2,.,如果4個(gè)橋臂中任意阻值發(fā)生變化使電橋失衡，而電橋有電壓輸出為,激勵電源電壓現(xiàn)為高頻正弦波,即,假如R也是一個(gè)正弦變化量（例如，用應(yīng)變電阻測量一個(gè)正弦交變應(yīng)力）,.,則電橋的輸出電壓信號成為,令,則,其時(shí)域波形如圖（3）所示，顯而易見，圖中的已調(diào)制波的幅值是低頻調(diào)制信號sinst 對于高頻載波sinct施加控制的結(jié)果。另外還需要給予特別注意的是，低頻調(diào)制信號處于不同符號時(shí)對于已調(diào)制波波形的影響： sinst處于正半周期時(shí)，已調(diào)制波與載波同相；而sinst處于負(fù)半

4、周時(shí)，已調(diào)制波與載波反相。 假如調(diào)制信號波形不是一個(gè)正弦波，而是一個(gè)任意波，按上述方法求取的已調(diào)制波波形的幅值隨調(diào)制信號的幅值變化而變化；相位視調(diào)制信號的正負(fù)而定。,.,圖 3,.,幅值調(diào)制在頻域的變化過程可以用兩種方法來解釋。,（1）時(shí)域三角函數(shù)法。 已調(diào)制波的時(shí)域表達(dá)公式為,可以用平面三角函數(shù)的積化和差關(guān)系公式變?yōu)?這樣可以根據(jù)調(diào)制信號（R）、載波（u0）的頻譜繪制出調(diào)制波（uy）的頻譜，如圖4所示。由圖可見：低頻調(diào)制信號（R）由于是一正弦波，所以具有s處兩根頻譜（雙邊頻譜），如圖4（a）所示載波同樣是正弦波，具有c處兩根頻譜，如圖4（b）所示。而已調(diào)波（ uy ）是兩個(gè)余弦信號相加，所以

5、他們頻譜在（s-c）、 （s+c）處各有兩根頻譜如圖4（c）所示，也就是說經(jīng)過調(diào)制，已調(diào)制波的頻譜是在以載波頻譜c為中心，以調(diào)制信號圓頻率s為間隔對稱的兩套頻譜，而其頻譜線高度是R與u0幅值乘積的1/2。,.,.,（2）頻域卷積法。幅值調(diào)制的過程在時(shí)域是調(diào)制信號與載波信號的相乘，根據(jù)傅里葉變換的卷積性質(zhì)，時(shí)域相乘的運(yùn)算對于頻域卷積的運(yùn)算，所以已調(diào)制波的頻譜應(yīng)是調(diào)制信號頻譜與載波信號頻譜卷積的結(jié)果。由于載波信號的頻譜是兩個(gè)位置在c處的函數(shù)，根據(jù)函數(shù)的卷積性質(zhì)，任何函數(shù)與函數(shù)的卷積都應(yīng)是這一函數(shù)在函數(shù)發(fā)生處重新構(gòu)圖，也就是將原函數(shù)平移到所在的位置上。所以調(diào)制信號頻譜與載波信號頻譜的卷積就是將調(diào)制信

6、號頻譜搬移至載波信號頻譜即在c處的兩個(gè)函數(shù)處，其結(jié)果如圖4（c）所示，結(jié)果與前述的三角函數(shù)法分析結(jié)果完全相同。 兩種分析方法在本例中是難以區(qū)分優(yōu)劣的，但如果調(diào)制信號不是正（余）弦信號而是任意信號，使用三角函數(shù)法就難以解決。用頻域卷積的方法就很容易解決，只要將此函數(shù)的頻譜原封不動地搬移到載波頻譜c所在處，就可以得到已調(diào)波德頻譜，所以頻域卷積分析方法更具有普遍意義。 綜上所述，幅值調(diào)制的過程在時(shí)域是調(diào)制信號與載波信號相乘的運(yùn)算；在頻域是調(diào)制信號頻譜與載波信號頻譜卷積的運(yùn)算，是一種頻譜搬移的過程。,.,幅值調(diào)制的頻移特點(diǎn)在工程技術(shù)上具有重要意義。例如，所測信號的頻率很低，而常用的電子放大器在低頻段工

7、作特性不佳（見圖5（a）段）或容易混入低頻噪聲信號（如工頻干擾），“污染”被測信號，此時(shí)可采用幅值調(diào)制方法，將所測信號頻率移至放大器增益保持常值和不易受噪聲干擾的頻段上（見圖（5）b段），到放大后，在設(shè)法移回原處，恢復(fù)已放大的原測試信號。另外在廣播事業(yè)中，為了防止各電臺的相互干擾和適于發(fā)射，必須將各電臺的聲頻信號移頻至各自分配的高頻、超高頻頻段上。,圖 5放大器特性,.,三、幅值解調(diào),幅值調(diào)制的解調(diào)過程是將已調(diào)制波恢復(fù)為低原頻調(diào)制信號的過程?；謴?fù)原波形包括有幅值和正負(fù)號兩方面內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)這一過程有如下幾種方法。 （1）整流檢波解調(diào) 被測信號即調(diào)制信號在經(jīng)行幅值調(diào)制前，先預(yù)加一直流偏置，使之不再具

8、有雙向極性，然后再與高頻載波相乘的已調(diào)制波。在調(diào)制時(shí)只需對已調(diào)制波作整流和檢波，最后再將所加直流偏置除去，就可以恢復(fù)原調(diào)制信號了。 這種方法雖然可以恢復(fù)原波形，但在調(diào)制解調(diào)的過程中有一加一減直流過程，由于實(shí)際工作中要使每一直流本身很穩(wěn)定，且兩個(gè)波完全對稱較難實(shí)現(xiàn)，致使原波形與恢復(fù)后波形雖然在幅值上可以成比例，但在分界正負(fù)極性的零點(diǎn)上可能有漂移，而使分辨原波形正負(fù)極上可能有誤。 （2）同步解調(diào) 同步解調(diào)是將已調(diào)制波再與遠(yuǎn)在波信號作一次乘法運(yùn)算，其全部的信號流程如圖6所示。由上述調(diào)制過程的頻域分析可知，調(diào)制信號與載波信號在時(shí)域相乘，造成在頻域內(nèi)以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心的調(diào)制信號頻譜搬移到已載波頻譜為中心處，現(xiàn)在已調(diào)制波與載波相乘同樣在頻域會造成再一次的頻移，這次頻移是將以坐標(biāo)原點(diǎn)為中心的已調(diào)制波頻譜搬移至以載波為中心處，這樣由于載波頻譜與原來調(diào)制時(shí)的相同而使第二次搬移后的頻譜有一部分搬移到原點(diǎn)處，所以,.,同步解調(diào)后的頻譜包含有與原調(diào)制信號相同的頻譜和附加的高頻頻譜兩部分（見圖6）前者是恢復(fù)波形所需要的；后者是不需要的，應(yīng)進(jìn)一步采取低通濾波將高頻部分濾除，