射频通信电路第三章调制调幅ppt课件.ppt

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1、第三章第三章 调制与解调调制与解调本课程传输的信号本课程传输的信号基带信号基带信号欲传输的信息，频谱集中在欲传输的信息，频谱集中在较低频率较低频率（数字、模拟）（数字、模拟）载波载波正弦、正弦、高频高频已调波已调波携带了信息的携带了信息的高频窄带高频窄带信号（或称通带信号）信号（或称通带信号）调制调制基带信号加载到正弦载波的过程基带信号加载到正弦载波的过程调制的结果调制的结果得到已调波得到已调波解调解调从已调波中恢复基带信号的过程从已调波中恢复基带信号的过程3.1 3.1 什么是调制和解调什么是调制和解调 调制调制解调解调已调波的特点：已调波的特点：带宽带宽一定远小于一定远小于中心频率中心频率

2、为什么要调制？为什么要调制？（1 1）在无线系统中，为了有效地辐射功率。在无线系统中，为了有效地辐射功率。 （2 2）在有线系统中，同轴线对于高频提供了有效在有线系统中，同轴线对于高频提供了有效 的屏蔽，使得高频信号不致泄漏。的屏蔽，使得高频信号不致泄漏。 （3 3）无线电高频可提供较大的通信容量。无线电高频可提供较大的通信容量。 （4 4） 利用调制解调技术可以提供有效的方法来克利用调制解调技术可以提供有效的方法来克 服信道缺陷服信道缺陷 。调制的方式调制的方式正弦载波正弦载波)cos(tAc 调幅调幅 调频调频调相调相模拟调制模拟调制基带信号是模拟信号基带信号是模拟信号数字调制数字调制基带

3、信号是数字信号基带信号是数字信号衡量调制解调器好坏的主要性能指标衡量调制解调器好坏的主要性能指标 1.抗噪声抗干扰能力抗噪声抗干扰能力 2. 2. 调制方式的频谱有效性调制方式的频谱有效性 在保证传输速率和质量条件下，使用带宽越小越好在保证传输速率和质量条件下，使用带宽越小越好 3.3.调制方式的功率有效性调制方式的功率有效性放大已调射频信号放大已调射频信号,可用可用线性功率放大器线性功率放大器?非非线性功率放大器线性功率放大器? 3.2 3.2 模拟调制模拟调制 3.2.1 3.2.1 幅度调制与解调幅度调制与解调1. 1. 普通调幅普通调幅( (AM) )(1) 调幅的定义调幅的定义( )

4、( )cmcmaVtVk v t载波幅度按调制信号规律变化载波幅度按调制信号规律变化 (1cos)cmaVmtcmmaaVVkm称为调幅系数称为调幅系数 coscmamVk VtttcmVcmV( )cmVt载波信号载波信号tVtvccmccos)(调制信号调制信号,cos)(tVtvmc cmmVV(2) 调幅波的时域表示调幅波的时域表示表达式表达式波形波形( )( )cos(1cos)coscmccmacv tVttVmttAM波形特征波形特征:上包络上包络下包络下包络上、下包络上、下包络均反映调制信号变化均反映调制信号变化当当 时时1am 从时域看从时域看什么是调制失真什么是调制失真？当

5、当 时时1am ( )( )cos(1cos)coscmccmacv tVttVmtt幅度出现负值幅度出现负值理论上波形理论上波形实际电路波形实际电路波形上、下包络不反映上、下包络不反映调制信号变化调制信号变化上包络上包络下包络下包络调制失真调制失真（3 3）调幅波（）调幅波（AMAM）的频谱与带宽）的频谱与带宽频谱成分频谱成分带宽带宽 频谱频谱调制前调制前调制后调制后c调制前调制前调制后调制后( )( )cos(1cos)coscmccmacv tVttVmtttVmtVmtVtvccmaccmaccm)cos(21)cos(21cos)(从频域看从频域看什么是调制失真什么是调制失真?频谱特

6、征频谱特征调制前调制前调制后调制后频谱搬移过程出现了非线性频谱搬移过程出现了非线性ccc 、 、22cc 、33cc 、.出现了调制信号的谐波出现了调制信号的谐波1. 三条谱线三条谱线频谱频谱线性线性搬移搬移c载频载频c一对旁频一对旁频2. 幅度幅度1122acmamm VK VcmV载频载频旁频旁频载频幅度最大载频幅度最大载频不携带信息载频不携带信息 带宽带宽c调制前调制前调制后调制后调制前调制前调制后调制后BW=2(2 )FBW=max2max(2)F（4）调幅波的功率（单位电阻）调幅波的功率（单位电阻）从时域计算从时域计算调幅波幅度调幅波幅度( )(1cos)cmcmaVtVmt功率功率

7、222)cos1 (21)(21tmVtVPacmcm时变时变最大功率值最大功率值22)1 (21acmMAXmVP最小功率值最小功率值22)1 (21acmMINmVP在调制信号一周内的平均功率值在调制信号一周内的平均功率值)211 (21)cos1 (2121222220acmacmmVtdtmVP从频谱计算功率从频谱计算功率调制前调制前调制后调制后载频功率载频功率221cmcVP 两个旁频功率两个旁频功率cacmaPmVmP2221)21(212由于由于 1 1，因此在，因此在AM调制中，调制中，携带信息的频谱分量携带信息的频谱分量的能量占总能量的的能量占总能量的比例很小比例很小 am旁

8、频功率旁频功率载频功率载频功率212am比较：比较：结论：结论：总功率总功率2211(1)22ccmaPPPVm与时域计算相同与时域计算相同怎么办？怎么办？2.抑制载波的双边带调幅抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）为什么要抑制载波为什么要抑制载波载波不携带信息载波不携带信息载频占据的功率最多载频占据的功率最多频谱与带宽频谱与带宽BW = 2F 结论：结论：DSB 节省了节省了功率，功率，但没有但没有节省频带节省频带功率功率DSB信号功率为两旁频功率之和信号功率为两旁频功率之和表达式与波形表达式与波形tVAVtVAVttVAVtvccmmccmmccmm)cos(21)cos(21coscos

9、)(载波信号载波信号tVtvccmccos)(调制信号调制信号,cos)(tVtvm()c 抑制载波双边带信号是抑制载波双边带信号是调制信号调制信号与与载波信号载波信号相乘相乘的结果的结果结论：结论：波形波形两信号相乘两信号相乘波形特点波形特点（1 1）上下包络均上下包络均 不同于不同于调制信号的变化形状调制信号的变化形状（2）在调制信号的在调制信号的过零点过零点处，处，已调波的相位发生已调波的相位发生180度突变度突变。 相位突变相位突变下包络下包络3. 单边带调幅单边带调幅(SSB-SC)引出思路引出思路双边带调幅的两个边带完全相同，为节省频带，双边带调幅的两个边带完全相同，为节省频带，

10、仅发射一个边带仅发射一个边带频谱与带宽频谱与带宽调制前调制前调制后调制后带宽带宽maxBWF比比DSB缩小一半缩小一半表达式与波形表达式与波形载波信号载波信号tVtvccmccos)(单音调制信号单音调制信号,cos)(tVtvm()c tVAVtvccmm)cos(21)(上边带信号上边带信号单音调制的单边带信号波形单音调制的单边带信号波形c注意：注意：多音调制多音调制的的 单边带信号单边带信号 的的包络会变化包络会变化， 但但不反映调制信号不反映调制信号4.调幅信号的产生方法调幅信号的产生方法(1) AM 和和 DSB-SC调幅实质调幅实质 AM和和DSB均是频谱搬移均是频谱搬移频谱搬移的

11、基本方法频谱搬移的基本方法 ： 乘法器滤波器乘法器滤波器 非线性器件滤波器非线性器件滤波器ccAMc0c2BWFDSB-SC注意：注意：中心频率中心频率 带宽带宽（2）SSB-SC信号产生信号产生滤波法滤波法由双边带信号中由双边带信号中滤出滤出一个边带一个边带难点难点当调制信号的当调制信号的最低频率最低频率很小（甚至为很小（甚至为0 0）时，）时，上下两边带的频差上下两边带的频差 很小，即很小，即相对频差值相对频差值 很小很小 minFmin2Ff cff要求滤波器的要求滤波器的矩形系数矩形系数接近接近1 1 滤波器很难做滤波器很难做多次搬移法多次搬移法降低滤波器制作难度降低滤波器制作难度1c

12、f第一次调制第一次调制低载频低载频相对值相对值 较大较大1cff滤出滤出Ffc1第二次调制第二次调制载频载频 ，相对值，相对值 更大更大2cf12ccfFf更容易滤波更容易滤波2cf移相法移相法)sinsincos(cos21)cos(21ttttVAVtVAVvcccmmccmmssBL)sinsincos(cos21)cos(21ttttVAVtVAVvcccmmccmmssBH难点：宽带难点：宽带90度相移网络度相移网络5. 振幅解调振幅解调解调实质解调实质频谱搬移频谱搬移DSB信号信号ttVAVtvccmmDSBcoscos)(1( )( )( )coscos2cos2DSBrmcmr

13、mcv tvtv tAV V Vttt（1）相干解调）相干解调参考信号参考信号tVtvrrmrcos)(与与DSB载波同频同相载波同频同相rc采用一个相干信号（参考信号）与被解调信号相乘采用一个相干信号（参考信号）与被解调信号相乘低通低通滤波后滤波后tVAVtvcmmocos21)(高频高频相干解调的相干解调的关键点：关键点：保证参考信号与保证参考信号与DSB的载波的载波同频同相同频同相频差频差相差相差)cos()(tVtvcrmr设：设： 参考信号参考信号相乘相乘，并通过，并通过低通滤波器低通滤波器后：后：ttVAVtvcmmocos)cos(21)(ttVAVtvccmmDSBcoscos

14、)(用来解调双边带信号用来解调双边带信号输出输出音频音频的幅度的幅度受到了受到了调制调制失真失真相干解调的难点：相干解调的难点：同频同相同频同相的参考信号的获得的参考信号的获得（2）包络检波）包络检波优点：优点：电路简单、不需要相干信号电路简单、不需要相干信号非相干解调非相干解调取出被解调信号的包络取出被解调信号的包络适用条件：适用条件：包络必须反映调制信号包络必须反映调制信号只只适用于适用于AM普通调幅波普通调幅波幅度调制与解调幅度调制与解调小结：小结：振幅调制与解调在频域上都是一种振幅调制与解调在频域上都是一种频谱的线性搬移频谱的线性搬移 基本实现方法是基本实现方法是乘法器加滤波器。乘法器加滤波器。解调分解调分相干相干解调和解调和非相干非相干解调解调DSB、SSB节省功率，节省频带节省功率，节省频带频谱有效性好频谱有效性好但必须采用相干解调难度大但必须采用相干解调难度大幅度调制信号的幅度调制信号的幅度是变化的幅度是变化的容易受到干扰，不能用高效率的非线性功率放大器放大，容易受到干扰，不能用高效率的非线性功率放大器放大，功率有效性不好功率有效性不好。