电子CAD一体化教学.复习进程.ppt
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1、厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越电子CAD一体化教学.厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越二、实二、实 验验 内内 容容3 3DSBDSB调制信号的产生与测量。调制信号的产生与测量。1 1AMAM调制信号的产生与测量。调制信号的产生与测量。4 4AMAM调制与调制与DSBDSB调制信号的频域测量。调制信号的频域测量。2 2AMAM调制信号的调幅系数测量。调制信号的调幅系数测量。5 5振副调制的(振副调制的(EWBEWB)仿真实验。)仿真实验。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验
2、应知知识3 3、提高辐射能力:、提高辐射能力:实现无线传输信道的要求实现无线传输信道的要求,尽量减小天线的尺寸尽量减小天线的尺寸 一、调制在通信系统中的作用一、调制在通信系统中的作用1 1、频率变换:、频率变换:为了采用无线传送方式,如将(为了采用无线传送方式,如将(0.3-3.4KHz0.3-3.4KHz)有效带宽内的语)有效带宽内的语音信号调制到给定的高频频段上去。音信号调制到给定的高频频段上去。调制是调制是高频电子线路高频电子线路中一个十分重要的概念,是一种信号处理技术。无中一个十分重要的概念,是一种信号处理技术。无论在模拟通信、数字通信还是数据通信中都扮演着重要角色。论在模拟通信、数字
3、通信还是数据通信中都扮演着重要角色。调制的实质是频谱调制的实质是频谱的搬移的搬移,其作用与目的有以下四个方面其作用与目的有以下四个方面。2 2、实现频率分配、实现频率分配:保证多个电台同时工作时保证多个电台同时工作时,发出的信号互不干扰发出的信号互不干扰4 4、实现多路复用:、实现多路复用:例如将多路信号互不干扰的安排在同一物理信道中传输例如将多路信号互不干扰的安排在同一物理信道中传输,即实现频分复用。即实现频分复用。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越二、调制的基本特征二、调制的基本特征 调制的实质是进行频谱的搬移调制的实质是进行频谱的搬移,即把携带消息的基带即
4、把携带消息的基带信号的频谱搬移到较高的高频频率的范围信号的频谱搬移到较高的高频频率的范围.三、实验应知知识三、实验应知知识经调制后的已调波应该具有两个基本特征经调制后的已调波应该具有两个基本特征:一是高频已调波仍然携带有消息一是高频已调波仍然携带有消息;二是高频已调波适合于信道传输二是高频已调波适合于信道传输.厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识 2 2、按载波信号、按载波信号c(t)c(t)不同分不同分:线性调制,特点:调制前、后的频谱呈线性搬移关系。线性调制,特点:调制前、后的频谱呈线性搬移关系。三、调制的分类三、调制的分类调制
5、方法可以从以下几个角度进行分类。调制方法可以从以下几个角度进行分类。1 1、按调制信号、按调制信号m(t)m(t)的不同分的不同分:数字调制,特点:数字调制,特点:m(t)m(t)是数字信号。是数字信号。模拟调制,特点:模拟调制,特点:m(t)m(t)是连续信号。是连续信号。连续波调制,特点:连续波调制,特点:c(t)c(t)连续,如连续,如(t)=cosct(t)=cosct;脉冲调制,特点:脉冲调制,特点:c(t)c(t)为脉冲,如周期矩形脉冲序列。为脉冲,如周期矩形脉冲序列。3 3、按调制器功能的不同分按调制器功能的不同分:幅度调制,特点:用幅度调制,特点:用:m(t):m(t)改变改变
6、c(t)c(t)的幅度,如的幅度,如AMAM,DSBDSB,SSBSSB,VSBVSB。相位调制,特点:用相位调制,特点:用:m(t):m(t)改变改变c(t)c(t)的相位,如的相位,如PMPM。频率调制,特点:用频率调制,特点:用:m(t):m(t)改变改变c(t)c(t)的频率,如的频率,如FMFM。4 4、按调制器传输函数来分、按调制器传输函数来分:非线性调制,特点无上述关系,且调制后产生许多新成份非线性调制,特点无上述关系,且调制后产生许多新成份厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识四、调制系统需掌握的主要技术四、调制系统需
7、掌握的主要技术 高频电子线路高频电子线路中所讲授的调制技术,是用取值连续(模拟)的基带信中所讲授的调制技术,是用取值连续(模拟)的基带信号去控制正弦载波的参数(振幅、频率和相位)的模拟调制系统。需掌握的主要号去控制正弦载波的参数(振幅、频率和相位)的模拟调制系统。需掌握的主要技术与应知的主要参数有:技术与应知的主要参数有:1 1、调制系统的工作原理,调制信号、载波信号和已调信号三者的关系。、调制系统的工作原理,调制信号、载波信号和已调信号三者的关系。2 2、已调信号的带宽。、已调信号的带宽。3 3、噪声对调制系统性能的影响。、噪声对调制系统性能的影响。主要技术主要技术主要参数主要参数1 1、发
8、送功率、发送功率2 2、过滤带宽。、过滤带宽。3 3、设备的复杂性、设备的复杂性4 4、抗噪声性能,如输出信噪比等。、抗噪声性能,如输出信噪比等。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识五五.调制技术中有关术语调制技术中有关术语调制信号调制信号u:需要传输的信号需要传输的信号(原始信号)(原始信号)图像图像 密码数据密码数据语言语言载波信号载波信号uc:高频振荡信号:高频振荡信号(等幅)(等幅)正弦波正弦波 方波方波 三角波三角波 锯齿波锯齿波已调信号已调信号UAm:经过调制后的高频信号:经过调制后的高频信号(射频信号(射频信号)信信号
9、号厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识 根据载波受调制参量的不同根据载波受调制参量的不同,调制可分为三种基本方调制可分为三种基本方式式,它们分别是:它们分别是:振幅调制振幅调制AM AM(调幅)(调幅)频率调制频率调制FMFM(调频)(调频)相位调制相位调制PMPM(调相)(调相)调制基本方式调制基本方式六六.调制的基本方式调制的基本方式厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识七、振幅调制与实现方法七、振幅调制与实现方法 所谓振幅调制所谓振幅调制(AM),(AM),就是用调制
10、信号就是用调制信号u u去控制高频载波信号去控制高频载波信号ucuc的振幅的振幅,使载波信号的振幅按照调制信号使载波信号的振幅按照调制信号u u的规律变化。即已调制的规律变化。即已调制信号信号u uAMAM变化的周期与调制信号变化的周期与调制信号u的周期相同,且幅度的变化与调的周期相同,且幅度的变化与调制信号的振幅成正比制信号的振幅成正比.振幅调制振幅调制信号种类信号种类 三种振幅调制信号都有一个调制信号和载波的乘积项,三种振幅调制信号都有一个调制信号和载波的乘积项,所以振幅调制电路的实现是以乘法器为核心的频谱线性搬所以振幅调制电路的实现是以乘法器为核心的频谱线性搬移电路。移电路。厚德博学厚德
11、博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 7 7、1 1 全载波调幅全载波调幅(AM)(AM)实现方法实现方法:全载波调幅电路模型全载波调幅电路模型 图中,图中,m m为乘法器的乘积常数,为加法器的加权系数。为乘法器的乘积常数,为加法器的加权系数。全载波振幅调制电路的模型可由一个乘法器和一个加法器组成,全载波振幅调制电路的模型可由一个乘法器和一个加法器组成,如图所示。如图所示。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越全载波振幅调制全载波振幅调制信号波形信号波形 波形特点:时域分析波形特点:时域分析 (1 1)调幅波的振幅(包络)变化规律)调幅波的振幅(包
12、络)变化规律与调制信号波形一致与调制信号波形一致 包络之内的填充频率是包络之内的填充频率是f0;f0;(2)(2)调幅度调幅度m ma a反映了载波振副受控的反映了载波振副受控的强弱程度,以看出:强弱程度,以看出:一般一般m m值越大调幅越深:值越大调幅越深:厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越由单一频率信号产生的高频调幅波的数学表达式为:由单一频率信号产生的高频调幅波的数学表达式为:可见可见,调幅波并不是一个简单的正弦波,包含有三个频率分量:调幅波并不是一个简单的正弦波,包含有三个频率分量:全载波振幅调制信号全载波振幅调制信号的频谱的频谱 调制信号调制信号c载波
13、载波调幅波调幅波c+上边频上边频c-下边频下边频()()W W-W W+含传输信息含传输信息下边频分量下边频分量含传输信息含传输信息上边频分量上边频分量不含传输信息不含传输信息载波分量载波分量:)(cccw ww ww w可见可见,调幅波并不是一个简单的正弦波,包含有三个频率分量:调幅波并不是一个简单的正弦波,包含有三个频率分量:()()W W-W W+含传输信息含传输信息下边频分量下边频分量含传输信息含传输信息上边频分量上边频分量不含传输信息不含传输信息载波分量载波分量:)(cccw ww ww w 在全载波调幅波中在全载波调幅波中,载波是不含传送信息的载波是不含传送信息的,但它至少占有但它
14、至少占有2/3的功率,而载有信息的的功率,而载有信息的边频功率之和最多占总输出功率的边频功率之和最多占总输出功率的1/31/3。从有效地利用发射机功率来看,全载波调幅波是很不经济的。从有效地利用发射机功率来看,全载波调幅波是很不经济的。AMAM波信号特点:频域分析波信号特点:频域分析1.AM1.AM的频谱由三部分组成:即载频和上下边频的频谱由三部分组成:即载频和上下边频.2.2.载频不含信息,两边频包含相同的信息,所占带宽为最高载频不含信息,两边频包含相同的信息,所占带宽为最高调制频率调制频率fHfH的两倍。的两倍。2.2.从功率利用率看,从功率利用率看,AMAM信号的功率利用率不充分。信号的
15、功率利用率不充分。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 抑制载波双边带调幅信号实现方法抑制载波双边带调幅信号实现方法:为了克服为了克服全载波全载波振幅调制效率低的缺点,提高设备的功率利振幅调制效率低的缺点,提高设备的功率利用率,可以在用率,可以在AMAM调制过程中,调制过程中,将载波分量抑制,将载波分量抑制,即即不发送载波,不发送载波,而只发送边带信号而只发送边带信号,这就是这就是抑制载波的双边带调幅抑制载波的双边带调幅(DSB AM).(DSB AM).双边带调制电路的模型可由一个乘法器组成,如图所示。双边带调制电路的模型可由一个乘法器组成,如图所示。可见要完成
16、可见要完成DSBDSB调制,其核心部分是实现调制信号与载波相乘。调制,其核心部分是实现调制信号与载波相乘。双边带调幅电路模型双边带调幅电路模型 图中,图中,m m为乘法器的乘积常数。即双边带信号,可以用载波和调制信号直为乘法器的乘积常数。即双边带信号,可以用载波和调制信号直接相乘得到。接相乘得到。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越波形波形 双边带双边带(DSB)(DSB)调幅信号波形与频谱调幅信号波形与频谱 调制信号调制信号载波载波频谱频谱上边频上边频下边频下边频(1)DSB(1)DSB信号的包络正比于调制信号,信号的包络正比于调制信号,但但DSBDSB信号的包
17、络不再反映调制信号的信号的包络不再反映调制信号的形状。形状。(2)DSB(2)DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性,信号载波的相位反映了调制信号的极性,即在调制信号正半周即在调制信号正半周内的载波相位与调制信号负半周内的反相。内的载波相位与调制信号负半周内的反相。因此严格地说,因此严格地说,DSBDSB信号已非单信号已非单纯的振幅调制信号,而是既调幅又调相的信号纯的振幅调制信号,而是既调幅又调相的信号。(3)(3)DSBDSB波波的的频频谱谱成成份份中中抑抑制制了了载载波波分分量量,只只有有上上、下下边边带带,全全部部功功率为边带占有,功率利用率高于率为边带占有,功率利用率高于AMAM波。
18、波。(4)占用频带占用频带 厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 m m 是调幅波的主要参数之一,它表示载波电压振幅受调制是调幅波的主要参数之一,它表示载波电压振幅受调制信号控制后改变的程度。即:信号控制后改变的程度。即:调幅波的主要参数与测量调幅波的主要参数与测量一般用一般用m表示。表示。调幅度(调幅度(m)m)一般要求一般要求0 0m1m1。调幅度(调幅度(m)m)的测量与计算的测量与计算厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越 模拟乘法器是对两个以上互不相关的模拟信号(电压与电流)实现相乘功模拟乘法器是对两个以上互不相关的模拟信号(
19、电压与电流)实现相乘功能的非线性函数电路。通常它有两个输入端(能的非线性函数电路。通常它有两个输入端(x x端和端和y y端)及一个输出端,其电路端)及一个输出端,其电路模型与符号分别可用如图模型与符号分别可用如图(a)(a)或或(b)(b)所示。所示。集成模拟乘法器原理简介集成模拟乘法器原理简介模拟乘法器的模型与电路符号模拟乘法器的模型与电路符号模拟乘法器的传输方程为模拟乘法器的传输方程为:在现代通信设备中,广泛使用集成模拟乘法器来实现在现代通信设备中,广泛使用集成模拟乘法器来实现AMAM、DSBDSB、SSBSSB调制与同调制与同步解调、倍频、混频和相位检测。它具有电路简单,性能优越且稳定
20、,调整方便,步解调、倍频、混频和相位检测。它具有电路简单,性能优越且稳定,调整方便,利于设备的小型化的优点。利于设备的小型化的优点。三、实验应知知识三、实验应知知识式中:式中:AmAm为增益系数为增益系数(1 1)集成模拟乘法器的电路模型)集成模拟乘法器的电路模型厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识(2 2)集成模拟乘法器的基本原理)集成模拟乘法器的基本原理 由模拟乘法器的电路模型可知,它是由模拟乘法器的电路模型可知,它是“二二入一出入一出”的三端器件。的三端器件。设:设:则输出则输出:可见,模拟乘法器可实现调制与混频,即实现频谱的
21、可见,模拟乘法器可实现调制与混频,即实现频谱的搬移,调制是向频率高端迁移,混频是向频率低端迁移。搬移,调制是向频率高端迁移,混频是向频率低端迁移。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识(2 2)集成模拟乘法器的基本原理)集成模拟乘法器的基本原理设:设:则输出则输出:式中:因子式中:因子“1”1”,是为方便引入的,它相当于直流成分存在。,是为方便引入的,它相当于直流成分存在。可见,此时可以实现普通的调幅。可见,此时可以实现普通的调幅。即输出的调幅信号不仅含有边带信号,且含有高频载波信号。即输出的调幅信号不仅含有边带信号,且含有高频载波信
22、号。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识(2 2)集成模拟乘法器的基本原理)集成模拟乘法器的基本原理则输出则输出:设:设:若进一步滤除若进一步滤除2 2成分,则输出为:成分,则输出为:可见,同步检波、鉴频、鉴相都是输入同频正弦波,可见,同步检波、鉴频、鉴相都是输入同频正弦波,只是相位上有所区别,便能实现相应的特定功能。只是相位上有所区别,便能实现相应的特定功能。厚德博学厚德博学厚德博学厚德博学 追求卓越追求卓越追求卓越追求卓越三、实验应知知识三、实验应知知识 MC1496MC1496模拟乘法器,其内部电路如图所示。电路中采用了以反极
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