幅度调制SU（线性调制）原理

幅度调制SU（线性调制）原理 幅度调制是由调制信号去控制高频载波的幅度，使之随调制信号作线性变化的过程。 1．调幅（AM） （1）调制模型 图5-1 AM调制模型 （2）时域表达式 调幅信号时域表达式为 式中，A0为外加的直流分量；m(t)可以是确知信号，或随机信号。 （3）AM调制波形和频谱图 图5-2 AM调制波形和频谱 （4）频谱 ①频谱表达式 若m(t)为确知信号，则AM信号的频谱为 ②频谱特性 a．AM信号的频谱由载频分量、上边带、下边带三部分组成。 b．频谱的带宽是基带信号带宽fH的2倍，即 BAM＝2fH （5）调制特性 ①调制功率 a．调制总功率 AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。 b．载波功率 载波分量并不携带信息，载波功率表达式为 c．边带功率 边带功率与调制信号有关，边带功率表达式为 ②调制效率 a．调制效率的定义 调制效率是有用功率（用于传输有用信息的边带功率）占信号总功率的比例。 b．调制效率的一般表达式 c．调制效率的特殊表达式 单音余弦调制信号调制效率为 / 在“满调幅”（时，又称100％调制）条件下，调制效率的最大值为。AM信号的功率利用率比较低。 2．双边带调制（DSB） （1）时域表达式 将AM调制中的直流A0去掉，得到一种高调制效率的调制方式双边带调制（DSB）。其时域表达式为 （2）DSB调制波形和频谱图 图5-3 DSB信号的波形和频谱图 （3）频谱 ①频谱表达式 ②频谱特性 a．频谱中不存在载波分量； b．所需的传输带宽是调制信号带宽fH的2倍，即 （4）调制特性 ①DSB信号的调制效率是100％，即全部功率都用于信息传输。 ②DSB信号的包络不与调制信号的变化规律一致，不能采用简单的包络检波来恢复调制信号，需采用相干解调，又称同步检测。 3．单边带调制（SSB） （1）滤波法 ①滤波法原理 先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。 ②滤波法原理框图 图5-4 单边带调制原理框图 ③滤波器特性 a．若H(ω)具有如下理想高通特性 则可滤除下边带，保留上边带（USB）。 b．若H(ω)具有如下理想低通特性 则可滤除上边带，保留下边带（LSB）。 ④信号频谱 经滤波法得到的SSB信号的频谱可表示为 其频谱图如图5-5所示。 图5-5 滤波法形成上边带信号的频谱图 （2）相移法 ①相移法原理模型 相移法产生SSB调制的一般模型 图5-6 相移法SSB调制器的一般模型 ②相移法产生信号表达式 SSB信号的时域表示式为 式中，“－”表示上边带信号；“＋”表示下边带信号。 由希尔伯特变换，记为 式中，为的希尔伯特变换（对谐波量精确地移相90°的变换，记为“”）。 ③希尔伯特滤波器 希尔伯特滤波器的传递函数 式中，符号函数 （3）SSB信号 ①特性 a．节省发射功率，频谱只有单边边带功率； b．占用的频带宽度为BSSB＝fH； c．包络不能直接反映调制信号的变化，需采用相干解调。 ②调制的技术难点 a．滤波法：边带滤波器在载频fc处必须具有陡峭的截止特性； b．相移法：宽带相移网络必须对调制信号的所有频率分量均精确相移。 4．残留边带调制（VSB） （1）残留边带的调制特点 ①残留边带（VSB）调制克服了DSB信号占用频带宽的缺点，解决了SSB信号实现的困难； ②在这种调制方式中，逐渐切割边带，使其残留一小部分。 （2）残留边带的信号频谱 （3）残留边带的滤波器特性 ①残留边带滤波器传输特性表达式 该式表示，残留边带滤波器的特性在处必须具备互补对称（奇对称）特性，相干解调时才能无失真地从残留边带信号中恢复所需调制信号。 ②残留边带滤波器特性频谱图形表示 图5-7 残留边带的滤波器特性 （4）残留边带的解调方式 VSB信号必须采用相干解调。 ①相干解调图 图5-8 相干解调图 ②相干解调频谱 低通滤波器的输出频谱为 ③相干解调条件 传输特性H(ω)所必须遵循的条件 式中，ωH为调制信号的截止角频率。 5．线性调制的一般模型 （1）滤波法一般模型 ①模型表示 线性调制（滤波法）一般模型 图5-9 线性调制（滤波法）一般模型 ②信号表达式 a． 时域表达式 b．频域表达式 （2）相移法一般模型 ①线性调制（相移法）一般模型 图5-10 线性调制（相移法）一般模型 ②信号表达式 时域表达式 其中 6．相干解调与包络检波 （1）相干解调 ①相干解调的模型 图5-11 相干解调器的一般模型 ②相干解调的输出 a．解调输出sd(t) b．解调过程，与同频同相的相干载波相乘后再通过低通滤波器即可，解调表达式如下 其中，。 ③相干解调的特点 a．相干解调器对于AM、DSB、SSB和VSB都是适用的； b．接收端要提供一个与载波信号严格同步的相干载波。 （2）包络检波（非相干解调） ①包络检波器 图5-12 包络检波器 包络检波器通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成，不需要相干载波。 ②包络检波的输出 若输入信号是AM信号，则检波器的输出 隔去直流后即可得到原信号m(t)。 ③包络检波的特点 a．包络检波器直接从已调波的幅度中提取原调制信号； b．AM信号一般采用简单的包络检波法来恢复信号； c．DSB、SSB和VSB均不能采用简单的包络检波方法解调； d．解调输出是相干解调输出的2倍。