清华大学 课件 其他幅度调制与解调_通信电路第六章

第6章调制与解调 6.1调制的基本概念 6.2幅度调制 6.2.1标准幅度调制与解调 6.2.2抑制载波调幅、单边带调幅和残留边带调幅 6.2.3正交幅度调制与解调 6.2.4数字信号调幅 6.3角度调制 6.3.1角调调制的基本概念 6.3.2频率调制信号的性质 6.3.4实现频率调制的方法与电路 6.3.5调频波的解调方法与电路 6.4数字信号的相位调制 Tsinghua University 1

1 笫6章 调制与解调 6.1调制的基本概念 6.2幅度调制 6.2.1标准幅度调制与解调 6.2.2抑制载波调幅、单边带调幅和残留边带调幅 6.2.3正交幅度调制与解调 6.2.4 数字信号调幅 6.3 角度调制 6.3.1角调调制的基本概念 6.3.2频率调制信号的性质 6.3.4 实现频率调制的方法与电路 6.3.5调频波的解调方法与电路 6.4数字信号的相位调制

6.2.2其他调幅（抑制载波、单边带、残留边带） 口标准调幅的缺点 ■不能充分利用发射机功率传送信息（载波分量不 含信息，却占去了调幅波总功率的一半以上) ■ 所占的带宽宽（有一半是多余的），不利节省频 率资源。于是产生了其他调幅制式 口抑制载波调幅（双边带调幅DSBAM) 调幅时不发射载波 (1)抑制载波调幅的时域表示式（单频调制） VpsB(t)=kv(t)(Vom cos@t)=k(Vom cosst)(Vom cosot) Tsinghua University

2 6.2.2其他调幅（抑制载波、单边带、 残留边带）  标准调幅的缺点 ◼ 不能充分利用发射机功率传送信息（载波分量不 含信息，却占去了调幅波总功率的一半以上） ◼ 所占的带宽宽（有一半是多余的） ，不利节省频 率资源。于是产生了其他调幅制式  抑制载波调幅（双边带调幅DSBAM） ◼ 调幅时不发射载波 （1）抑制载波调幅的时域表示式（单频调制） v (t) kv (t)(V cos t) k(V cos t)(V cos t) DSB = f cm c = m  cm c

6.2.2.1抑制载波调幅 （2)抑制载波调幅信号的波形图： 0.5 -0.5 10 2。 0.5 1.5 Whwww 0.5 1.5 Tsinghua University

3 6.2.2.1抑制载波调幅 （2）抑制载波调幅信号的波形图：

抑制载波调幅波的特点 口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，则会产生“载漏” 调制信号是正值时的载波相位与调制信号是负值时的载波 相位是反相的 口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 土包络 下包络 (3)抑制载波调幅的频域表示式： V.jo 下边学 上边带 aso)=2yo-o.月+2o+a.月 ，-,或®，+ Tsinghua University 4

4 抑制载波调幅波的特点  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，则会产生“载漏”  调制信号是正值时的载波相位与调制信号是负值时的载波 相位是反相的  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 （3）抑制载波调幅的频域表示式： -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 -1.5 -1.2 -0.9 -0.6 -0.3 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 [ ( )] 2 1 [ ( )] 2 1 ( ) DSB f c f c v  = V j  − + V j  + 上包络 下包络

抑制载波调幅的应用与实现框图 (4)实现抑制载波调幅的框图： 乘法器实现： v() (t) 带通滤波器 •差分对模拟 乘法器 ·四个二极管 v.(t) 环形乘法器 (5)抑制载波调幅波的解调方法：只能使用同步解调 vosa(t)·cos.t=k'r(t)V cos.t)·coso.t =kVV(tX(cos@)2= kVV(X1+02) VDSB(t)- 低通滤波器 -vp(t) v(t) 载波恢复 Tsinghua University

5 抑制载波调幅的应用与实现框图 （4）实现抑制载波调幅的框图： （5）抑制载波调幅波的解调方法：只能使用同步解调 v (t) f v (t) DSB v (t) c 带通滤波器 乘法器实现： •差分对模拟 乘法器 •四 个二极管 环形乘法器 ( )(1 cos2 ) 2 1 ( )(cos ) ( ) cos ( )( cos ) cos 2 k V V t t KV V t t v t t k V t V t t cm f c cm f c DSB c f cm c c      = = + • = • vDSB(t) 低通滤波器 v (t) D 载波恢复 v (t) c  ？

抑制载波调幅的解调 口利用非线性变换提取载波 VDSE(t) v(t) v(t 平方器 带通滤波器 分频器 若输入信号为： VDSB(t)=V(1)cos@t 经平方器后得： y0=2m0=70+号0cos2a 经带通滤波器取出上式中第二项，即： (cos2o. 因为，0为正值，v2()中一定含有2@.分量，将此分 量取出，经放大限幅并2：1分频，即可得所需载波 Tsinghua University

6 抑制载波调幅的解调  利用非线性变换提取载波 平方器 带通滤波器 分频器 v (t) DSB ( ) 1 v t ( ) 2 v t ( ) ' v t c ( ) 2 1 2 v t f 若输入信号为： v t v t t DSB f c ( ) = ( )cos 经平方器后得： v t v t v t v t t DSB f f 2c ( ) cos 2 1 ( ) 2 1 ( ) ( ) 2 2 2 1 = = + 经带通滤波器取出上式中第二项，即： v t v t t f c ( ) cos 2 2 1 ( ) 2 2 = 因为 为正值，v2(t)中一定含有 分量，将此分 量取出，经放大限幅并2：1 分频，即可得所需载波 2c

抑制载波调幅电路 ⑥ 12 载波信号入四 KTT2团 T,T.D ⑧ 调信9 7, T.D ③R。② 5 T ☐6.8k2 Kz 5002门 05002 5002 14 singhua University

7 抑制载波调幅电路 T7 T8 T1 T2 T3 T4 T5 T6 Re T9 ① ④ ③ ② ⑧ ⑩ ⑥ 12 500  500  500  载波信号入 调制信号入 14 5 V− 6.8k

抑制载波调幅电路（续） 载波信号入： Ve(t)=Vs.10+Vem cos@t 调制信号入： vo(t)=V14+Vom cos t 输出信号为： v(t)=k×(Wi4+Vom cos2t)×(g1o+Vm cos@t) 讨论：1.若1,4端和8,10端直流平衡，输出是什么调幅波形？ 2.若8,10端直流平衡，如何得到标准调幅波形？ 3载漏是如何产生的？ 4.若1,4端平衡，而8,10端不平衡，输出是什么波形？ 用相乘器实现抑制载波调幅时必须保持两输入端直流都平衡 Tsinghua University

8 抑制载波调幅电路（续） 载波信号入： 调制信号入： v t V V t c cm c ( ) cos = 8,10 + v t V V t  ( ) = 1,4 + m cos 输出信号为： ( ) ( cos ) ( cos ) 1,4 8,1 0 v t k V V t V V t o =  + m   + cm c 讨论：1.若1，4端和8，10端直流平衡，输出是什么调幅波形？ 2.若8，10端直流平衡，如何得到标准调幅波形？ 3.载漏是如何产生的？ 4.若1，4端平衡，而8，10端不平衡，输出是什么波形？ 用相乘器实现抑制载波调幅时必须保持两输入端直流都平衡

6.2.2.2单边带调幅 口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。 口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.也可上、下边带传两 路不同信号。 口单边带调幅，简记为SSBAM ■充分利用发射机的功率 ■节省占有频带 ■信息传输的角度是最佳调幅方式 但是实现这种调幅方式的调制和解调技术比较复杂 Tsinghua University

9 6.2.2.2 单边带调幅  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。  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.也可上、下边带传两 路不同信号。  单边带调幅，简记为SSBAM ◼ 充分利用发射机的功率 ◼ 节省占有频带 ◼ 信息传输的角度是最佳调幅方式 ◼ 但是实现这种调幅方式的调制和解调技术比较复杂

单边带调幅（续1） 口为了求得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。食6(j@) 表示为： 1 0>0。 VssB(j0)=2 ,U@+o】+2y[Ua-0】 0 lo≤o。 并假定调制信号的最高频率2m<⊙。。根据逆傅立叶变换 公式，可得SSBAM信号的时域表示式为'ss() 一个取上边带的SSBAM信号的时域表示式可记为： 2cos@t-v() '()='( 称vr(t)为y,()的希尔伯特(Hilbert)变换。 (见P340) Tsinghua University 10

10 单边带调幅（续1）  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 ( j) 表示为：         +  + −      = c f c f c c SSB V j V j V j 0 [ ( )] 2 1 [ ( )] 2 1 ( ) 并假定调制信号的最高频率 。根据逆傅立叶变换 公式，可得SSBAM信号的时域表示式为 ： m  c v (t) SSB 一个取上边带的SSBAM信号的时域表示式可记为： t v t t v t v t c f c f SSB  sin  2 ( ) cos 2 ( ) ( ) ' = − 称 v ' f (t) 为 v f (t) 的希尔伯特（Hilbert）变换。（见P340）