[工学]通信电路原理6_2.ppt

笫笫6 6章章 调制与解调调制与解调 6.1 6.1 幅度调制幅度调制6.1.1 6.1.1 标准幅度调制标准幅度调制6.1.2 6.1.2 抑制载波调幅、单边带调幅抑制载波调幅、单边带调幅 和残留边带调幅和残留边带调幅6.1.3 6.1.3 正交幅度调制与解调正交幅度调制与解调 6.2 角度调制 6.2.1 6.2.1 角度调制的基本概念角度调制的基本概念 6.3 自动频率控制（AFC）26.1.2 抑制载波调幅、单边带调幅和残留边带调幅n nSAMSAM调幅波中，欲传送的信息包含在边带内，从传输信 息的角度看，载波分量是多余的；载波分量占去了调幅波 总功率的一半以上，这对充分利用发射机功率不利；n从传输信号的角度看，SAMSAM调幅波所占的带宽一半是多 余的，这对节省频率资源不利n由此，产生抑制载波调幅和单边带幅度调制36.1.2.1 6.1.2.1 抑制载波调幅抑制载波调幅DSB-AM或SC-AMn（1）抑制载波调幅信号的时域表示式n（2）抑制载波调幅信号的频域表示式和频谱n（3）抑制载波调幅信号的波形图n（4）抑制载波调幅的调制和解调电路n（5）产生和载频信号同频同相本地载波46.1.2.1 6.1.2.1 抑制载波调幅（续抑制载波调幅（续1 1））（1）抑制载波调幅的时域表示式：（2）抑制载波调幅的频域表示式：n抑制载波调幅 信号中不含固 定的载波分量56.1.2.1 6.1.2.1 抑制载波调幅（续抑制载波调幅（续2 2））（3）抑制载波调幅信号的波形图：n调制信号是 正值时的已调 波载波相位与 调制信号是负 值时的已调波 载波相位是反 相的n已调信号的 幅度变化，其 包络不能反映 调制信号的形 状66.1.2.1 6.1.2.1 抑制载波调幅（续抑制载波调幅（续3 3））n抑制载波调幅信号中不含固定的载波分量，若调制信号的 平均值不是零，会产生“载漏”。

n调制信号是正值时的已调波载波相位与调制信号是负值时 的已调波载波相位是反相的n已调信号的幅度仍随调制信号变化，但其包络不能反映调 制信号的形状上图由于抑制载波调幅信号的幅度包络不反映调制信号 的波形，因而也不能应用峰值包络检波方法所以，对 这类调幅信号，只能使用同步解调方法76.1.2.1 6.1.2.1 抑制载波调幅（续抑制载波调幅（续4 4））带通滤波器低通滤波器（4）抑制载波调幅的调制和解调电路：n由于抑制载波调幅信号的幅度包络不反映调制信号的波形 ，因而不能应用峰值包络检波方法只能使用同步解调方法 n同步解调的关键在于产生出和载波信号同频同相的本地载 波信号86.1.2.1 6.1.2.1 抑制载波调幅（续抑制载波调幅（续5 5））（5）产生和载频信号同频同相本地载波：平方器带通滤波器分频器96.1.2.1 6.1.2.1 抑制载波调幅（续抑制载波调幅（续6 6））举例 1：标准幅度调 制和抑制载波调幅106.1.2.1 6.1.2.1 抑制载波调幅（续抑制载波调幅（续7 7））用用14961496集成芯片构成的调幅器电路集成芯片构成的调幅器电路116.1.2.1 6.1.2.1 抑制载波调幅（续抑制载波调幅（续8 8））载波信号入：调制信号入：输出信号为：1，4和8，10端直流平衡，抑载调幅波形8，10端直流平衡，可得到标准调幅波形若1，4端平衡，而8，10端不平衡，输出是什么波形？若相乘器两输入端均不平衡，输出是什么波形？n双边带抑制载波调幅方式中，不含固定载波分量，因而可 以有效地利用发射机的功率传递信息。

但它是双边带信号， 所占带宽仍为调制信号最高角频率的两倍n而从有效传输信息的角度看，只要传送一个边带就够了， 只传送一个边带的调幅信号称为单边带调幅，可以选择上边 带也可以采用下边带n单边带调幅，简记为SSBAM，显然，它既可充分利用发射 机的功率又节省占有频带所以，它是传输信息的最佳调幅 方式n但是实现这种调幅方式的调制和解调技术比较复杂6.1.2.2 6.1.2.2 单边带调幅单边带调幅n（1）单边带调幅波的时域表示式n（2）用滤波法实现单边带调幅n（3）用相移法实现单边带调幅n（4）用混合法实现单边带调幅n（5）单边带调幅波的解调n（6）单边带传输的优缺点146.1.2.2 6.1.2.2 单边带调幅（续单边带调幅（续1 1））（1）单边带调幅的时域表示式：n为了求得SSBAM信号的时域表示式，对SSBAM信号的频谱 函数进行逆傅立叶变换令VSSB（jω）表示为：§对上式做付氏逆变换可得SSBAM信号的时域表示式为：：为 的希尔伯特（Hilbert）变换 希尔伯特（Hilbert）变换 希尔伯特变换的物理意义：传输函数为：- /2  >0 0 ω=0/2  <0即：（1）单边带调幅的时域表示式 （续）166.1.2.2 6.1.2.2 单边带调幅（续单边带调幅（续3 3））（2）用滤波法实现单边带调幅：带通滤波器§对滤波器要求甚高，尤其是调制信号中的低频很低时：6.1.2.2 6.1.2.2 单边带调幅（续单边带调幅（续4 4））§采用多级滤波降低对滤波器的要求：F1F2F3§对滤波器的要求比较高，可采用晶体、陶瓷、声表滤波器。

186.1.2.2 6.1.2.2 单边带调幅（续单边带调幅（续5 5））（3）用相移法实现单边带调幅：§要求移相器在很宽的频带上产生相同的相位，亦很难制造/2 -/2低通 滤波器低通 滤波器6.1.2.2 6.1.2.2 单边带调幅（续单边带调幅（续6 6））（4）用混合法实现单边带调幅：混合法的优点：无需对 做移相，易于实现206.1.2.2 6.1.2.2 单边带调幅（续单边带调幅（续7 7））（5）单边带调幅的解调n为了实现同步解调，需要建立本地载波信号由于SSBAM 信号中不含载波分量，无法从调幅信号中直接滤出载波通 常，采用两种方法：•在SSBAM信号中加入导频•在本地产生一个频率近似为载波频率的振荡当然，它不可能与发送信号中的载波同频同相，因此 ，它不属于相干解调但只要这两个载波的频率差在容许 范围之内还是可用的单边带调幅信号的幅度包络不反映调制信号的波形对单边带调幅信号，只能使用同步解调方法21（（6 6）单边带传输的优缺点）单边带传输的优缺点n优点：和标准AM比 –节省功率：3倍，4.8dB –节约带宽：50％，3dB –选择性衰落：3dB –减少噪声n缺点n接收设备复杂（载波恢复，如PLL）n标准AM的两个边带和载波通过不同的路径传播，传输损 耗不同：假设一个边带被明显消弱：-3dBn如果选择性衰落使得载波振幅减小，则会产生过调制， 解调信号将会产生严重失真n接收信号中，如果载波和边带信号的相位发生移动，包 络的形状就会产生变化，解调将出现严重失真n综合考虑带宽减小及不受选择性衰落影响等因素，单边 带的信噪比比标准AM大12dB左右；n要获得和单边带相同的性能，标准AM必须多发射12dB的 功率。

6.1.2.2 6.1.2.2 单边带调幅（续单边带调幅（续8 8））22单边带信号的频分复用举例单边带信号的频分复用举例23独立边带调幅：独立边带调幅：ISB AMISB AMn两个不同的调制信号互不相干地调制在 同一载波频率–发射机有两个独立的单边带调制器，一个调 制器产生上边带，一个调制器产生下边带， 结合为一个双边带信号，但这个双边带的上 下边带是相互独立的–为了解调，需要插入导频–ISB技术可用于立体声AM传输24独立边带发射机方框图（独立边带发射机方框图（立体声传输立体声传输））256.1.2.3 6.1.2.3 残留边带调幅残留边带调幅n从有效传输信息的角度，单边带调幅是最好的调幅方式n但是不适于传送带有直流分量的信号（或包含大量低频分 量，例如：：电视信号）折衷方式-----残留边带调幅，简记为VSBAMnVSBAM方式中，不是把一个边带完全滤除，而是保留一部 分下图所示为VSBAM信号幅度谱的示意图n为了保证信号无失真地传输，传送边带中被抑制的部分和抑制边带中被传送的部分应满足互补对称关系f0 0 f0-b f0 f0+b SVSB(f)266.1.2.3 6.1.2.3 残留边带调幅（续残留边带调幅（续1 1））n广播电视系统的图象部分应用的是残留边带调幅：•接收端的滤波器在载波附近0.75MHz范围内满足互补 对称关系。

VSB AM所占带宽比SSB AM略宽，基本具有SSB AM的优点 在调制信号中含有直流分量时，这种调制方式可以使用 残留边带滤波器比单边带滤波器也易于实现276.1.2.3 6.1.2.3 残留边带调幅（续残留边带调幅（续2 2））nVSBAM信号的解调：n对不含载波分量的VSBAM信号的解调只能采用同步的解调 的方法•为了恢复本地载波信号，可以在VSB AM信号中加入导 频信号；•也可采用DSB AM类似的非线性变换方法这是因为 VSB AM信号中，载波附近具有两个边带信号n在容许一定失真情况下，对含有大载波分量的VSBAM信号 可以使用峰值包络检波器解调，从而可大大简化解调电路28举例：彩色电视接收机中的同步检波器（举例：彩色电视接收机中的同步检波器（P332P332）） §电视图象信号不是标准调幅信号，而是残留边带调幅信号 它可以用同步检波器实现无失真的解调 §由于电视调幅信号中含有较大的载波分量，故这里的本地载 波恢复电路由窄带选频电路与放大器组成§图6.2.14所示电路中，主要包括三个部分：即相乘器电路、 本地载波恢复电路和前置视频放大电路 §相乘器电路中，其Y路输入信号为调幅信号，它需要较好的 线性工作状态，故在发射极接入反馈电阻，以扩大其线性工作 范围。

其X路输入信号为本地载波信号，它的幅度较大 §由于电视调幅信号中含有较大的载波分量，故这里的本地载 波恢复电路由窄带选频电路与放大器组成 296.1.3 6.1.3 正交幅度调制与解调正交幅度调制与解调§正交幅度调制与解调是一种特殊的复用技术，一般 是指利用两个频率相同但相位相差90度的正弦波作为 载波，以调幅的方法同时传送两路互相独立的信号的 调制方式 §这种调制方式的已调信号所占频带仅为两路信号中 的较宽者而不是二者之和，可以节省传输带宽6.1.3.1 6.1.3.1 正交幅度调制与解调原理正交幅度调制与解调原理a(t)b(t)a(t)b(t)x(t)§两路互相独立的信号a(t)和b(t)分别调制角频率为c的两个互 相差90度的正弦波，通常用 和 表示，并称 它们是互相正交的调制后的两路信号相加得到输出信号x(t) ，表示为：调制器解调器返回316.1.3.1 6.1.3.1 正交幅度调制与解调原理（续正交幅度调制与解调原理（续1 1））解调原理：§正交输入信号x(t)被两个互相正交的正弦波相乘：§滤除 2c 分量，分别得到解调输出 a(t) 和 b(t) 。

32调幅与检波小结调幅与检波小结n（1）调幅波的性质：数学表示式；波形；频谱； 功率分配SAM DSB-SCSSBAM VSBAM正交幅度调制n（2）调幅波的产生（低电平调幅）n平衡调幅器（DSB-SC）n模拟相乘器调幅（SAM、DSB-SC）33调幅与检波小结（续调幅与检波小结（续1 1））n（3）调幅波的解调（检波）n小信号平方律解调：检波效率低，输入阻抗小， 检波失真大，但是平方律检波可以用于功率指示；n大信号峰值包络解调器：检波效率高，可能产生 对角切割失真（惰性失真）；n相干解调（同步解调）：产生和载频信号同频同 相本地载波是相干解调的一个关键问题346.2 6.2 角度调制角度调制6.2.1 6.2.1 角角度调制的基本概念调制的基本概念6.2.1.1。