通信原理知识调制与解调.pptx

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1、将要传送的信息装载到某一高频载频信号上去的过程。高频振荡高频放大话筒声音缓冲发射 天线倍频调制音频放大1.定义第1页/共84页2.调制的原因4从切实可行的天线出发从切实可行的天线出发为使天线能有效地发送和接收电磁波，天线的几何尺寸必须和信号波长相比拟，一般不宜短于1/4波长。音频信号:20Hz20kHz 波长：15 15000 km天线长度:3.75 3750km第2页/共84页2.调制的原因4便于不同电台相同频段基带信号的同时接收便于不同电台相同频段基带信号的同时接收频谱搬移第3页/共84页2.调制的原因4可实现的回路带宽可实现的回路带宽基带信号特点：频率变化范围很大。高频窄带信号频谱搬移低

2、频（音频）:20Hz20kHz高频（射频）:AM广播信号:535 1605kHz，BW=20kHzlowhigh2020k10k1000k100k第4页/共84页3.调制的方式和分类调幅调幅调相调相调制调制连续波调制连续波调制脉冲波调制脉冲波调制脉宽调制脉宽调制振幅调制振幅调制编码调制编码调制调频调频脉位调制脉位调制第5页/共84页End4.调幅的方法平方律调幅平方律调幅斩波调幅斩波调幅调幅方法调幅方法低电平调幅低电平调幅高电平调幅高电平调幅集电极调幅集电极调幅基极调幅基极调幅第6页/共84页从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。1.定义第7页/共84页图图图图 9.1.1 9.1.1

3、检波器的输入输出波形检波器的输入输出波形检波器的输入输出波形检波器的输入输出波形第8页/共84页图图图图 9.1.2 9.1.2 检波器检波前后的频谱检波器检波前后的频谱检波器检波前后的频谱检波器检波前后的频谱第9页/共84页图图图图 9.1.3 9.1.3 检波器的组成部分检波器的组成部分检波器的组成部分检波器的组成部分2.组成第10页/共84页End3.检波的分类二极管检波器二极管检波器三极管检波器三极管检波器检波检波器件器件信号大小信号大小小信号检波器小信号检波器大信号检波器大信号检波器工作特点工作特点包络检波器包络检波器同步检波器同步检波器第11页/共84页9.2.1 调幅波的数学表示

4、式与频谱9.2.2 调幅波中的功率关系第12页/共84页1.普通调幅波的数学表示式首先讨论单音调制的调幅波。载波信号：调制信号：调幅信号（已调波）：由于调 幅信号的振幅与调制信号成线性关系，即有：，式中为比例常数即：式中ma为调制度，常用百分比数表示。第13页/共84页 波形特点：(1)调幅波的振幅（包络）变化规律与调制信号波形一致(2)调幅度ma反映了调幅的强弱度 第14页/共84页第15页/共84页图图图图 9.2.2 9.2.2 由非正弦波调制所得到的调幅波由非正弦波调制所得到的调幅波由非正弦波调制所得到的调幅波由非正弦波调制所得到的调幅波第16页/共84页2.普通调幅波的频谱（1）由单

5、一频率信号调 幅 调制信号0载波调幅波0+上边频0-下边频第17页/共84页信号带宽0(2)限带信号的调幅波max调幅波maxmaxmaxmax调制信号载波0+max上边带0-max下边带End第18页/共84页 如果将普通调幅波输送功率至电阻R上，则载波与两个边频将分别得出如下的功率：0载波功率载波功率:上边频或下边频上边频或下边频:在调幅信号一周期内，在调幅信号一周期内，AMAM信号的平均输出功率是信号的平均输出功率是第19页/共84页当当ma1时，时，PoT(2/3)Po ；当当ma0.5时，时，PoT(8/9)Po ；载波本身并不包含信号，但它的功率却占整个调幅波功率的绝大部分。从调幅

6、波的频谱图可知，唯有它的上、下边带分量才实际地反映调制信号的频谱结构，而载波分量仅是起到频谱搬移的作用，不反映调制信号的变化规律。End0第20页/共84页电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波单边带信号单边带信号波形图波形图频谱图频谱图信号信号带宽带宽 三种振幅调制信号三种振幅调制信号第21页/共84页9.8.1 集电极调幅9.8.2 基极调幅第22页/共84页 高电平调幅电路能高电平调幅电路能同时实现调制和功率放大同时实现调制和功率放大，即用调制，即用调制信号信号v v去控制谐振功率放大器的输出信号的幅度去控制谐振功率放大器的输出信号的幅度V

7、Vcmcm来实现调来实现调幅的。幅的。临临界界过压过压欠压欠压VCC（t）临界临界过压过压欠压欠压V BB(t)第23页/共84页集电极调幅电路第24页/共84页iCiC1临临界界过压过压欠压欠压VCC（t）第25页/共84页基极调幅电路第26页/共84页EndiCvAM（t）临界临界过压过压欠压欠压V BB(t)第27页/共84页9.3.1 工作原理9.3.2 平衡调幅器第28页/共84页 调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也调幅波的共同之处都是在调幅前后产生了新的频率分量，也就是说都需要就是说都需要用非线性器件来完成频率变换用非线性器件来完成频率变换。这里将调制信号这里将调

8、制信号v v与载波信号与载波信号v v0 0相加后，同时加入非线性相加后，同时加入非线性器件，然后通过中心频率为器件，然后通过中心频率为0 0的带通滤波器取出输出电压的带通滤波器取出输出电压v vo o中中的调幅波成分。的调幅波成分。图图图图 9.3.1 9.3.1 非线性调幅方框图非线性调幅方框图非线性调幅方框图非线性调幅方框图第29页/共84页0第30页/共84页0End 如果静态工作点和输入信号变换范围选择合适，非线性器件工作在满足平方律的区段。第31页/共84页0平衡调幅电路如果要获得抑制载波的双边带信号，观察输出电流表示式总的输出电流总的输出电压第32页/共84页End图图图图 9.

9、3.2 9.3.2 串联双二极管平衡调幅器简化电路串联双二极管平衡调幅器简化电路串联双二极管平衡调幅器简化电路串联双二极管平衡调幅器简化电路第33页/共84页9.4.1 工作原理9.4.2 实现斩波调幅的两种电路第34页/共84页图图图图 9.4.1 9.4.1 斩波调幅器方框图斩波调幅器方框图斩波调幅器方框图斩波调幅器方框图第35页/共84页图图图图 9.4.2 9.4.2 斩波调幅器工作图解斩波调幅器工作图解斩波调幅器工作图解斩波调幅器工作图解第36页/共84页图图图图 9.4.3 9.4.3 平衡斩波调幅及其图解平衡斩波调幅及其图解平衡斩波调幅及其图解平衡斩波调幅及其图解第37页/共84

10、页图图图图 9.4.4 9.4.4 二极管电桥斩波调幅电路二极管电桥斩波调幅电路二极管电桥斩波调幅电路二极管电桥斩波调幅电路第38页/共84页End图图图图 9.4.5 9.4.5 环形调幅器电路环形调幅器电路环形调幅器电路环形调幅器电路第39页/共84页电压电压表达式表达式普通调幅波普通调幅波载波被抑制双边带调幅波载波被抑制双边带调幅波单边带信号单边带信号波形图波形图频谱图频谱图信号信号带宽带宽 三种振幅调制信号三种振幅调制信号第40页/共84页9.6.1 单边带通信的优缺点9.6.2 产生单边带信号的方法第41页/共84页u使所容纳的频道数目增加一倍，大大提高短波波段利用率。u单边带制能获

11、得更好的通信效果。u单边带制的选择性衰落现象要轻得多。u要求收、发设备的频率稳定度高，设备复杂，技术要求高。第42页/共84页调幅波0+上边频0-下边频1.滤波器法图图图图 9.6.1 9.6.1 滤波器法原理方框图滤波器法原理方框图滤波器法原理方框图滤波器法原理方框图第43页/共84页图图图图 9.6.2 9.6.2 滤波器法单边带发射机方框图滤波器法单边带发射机方框图滤波器法单边带发射机方框图滤波器法单边带发射机方框图 必须强调指出，必须强调指出，提高单边带的载波频率决不能用倍频的提高单边带的载波频率决不能用倍频的方法。方法。因为倍频后，音频频率因为倍频后，音频频率也跟着成倍增加，使原来的

12、也跟着成倍增加，使原来的调制信号变了样，产生严重的失真。这是绝对不允许的。调制信号变了样，产生严重的失真。这是绝对不允许的。第44页/共84页上、下边带之间的频率间距等于调制信号最低频率上、下边带之间的频率间距等于调制信号最低频率F Fminmin的的2 2倍，故滤波时相对带宽倍，故滤波时相对带宽2 Fmin/f2 Fmin/fc c要很小，要很小，这样的滤波器制作很困难。这样的滤波器制作很困难。第45页/共84页图图图图 9.6.3 9.6.3 单边带发射机方框图举例单边带发射机方框图举例单边带发射机方框图举例单边带发射机方框图举例第46页/共84页第47页/共84页第48页/共84页图图图

13、图 9.6.3 9.6.3 单边带发射机方框图举例单边带发射机方框图举例单边带发射机方框图举例单边带发射机方框图举例第49页/共84页2.相移法如何得到如何得到单一频率分量单一频率分量第50页/共84页2.相移法图图图图 9.6.4 9.6.4 相移法单边带调制器方框图相移法单边带调制器方框图相移法单边带调制器方框图相移法单边带调制器方框图第51页/共84页电压f/Hz第52页/共84页第53页/共84页3.第三种方法修正的移相滤波法图图图图 9.6.5 9.6.5 产生单边带信号的第三种方法产生单边带信号的第三种方法产生单边带信号的第三种方法产生单边带信号的第三种方法第54页/共84页End

14、图图图图 9.7.1 9.7.1 各种调幅制式的频谱示意图各种调幅制式的频谱示意图各种调幅制式的频谱示意图各种调幅制式的频谱示意图第55页/共84页9.9.1 包络检波器的工作原理9.9.2 包络检波器的质量指标第56页/共84页非线性非线性 电路电路低通低通滤滤 波器波器从已调波中检出包络信息从已调波中检出包络信息，只适用于，只适用于AMAM信号信号 输入输入 AM信号信号检出包络信息检出包络信息第57页/共84页EndVDCC+vWRL+充电放电iDvi串联型二极管包络检波器第58页/共84页 下面讨论这种检波器的几个主要质量指标：电压传输系数（检波效率）、输入电阻和失真。1)电压传输系数

15、(检波效率)定义：第59页/共84页1)电压传输系数(检波效率)vDi D-vCVim 用分析高频功放的折线近似分析法可以证明其中，是二极管电流通角，为检波器负载电阻，d为检波器内阻。第60页/共84页2)等效输入电阻 考虑到包络检波电路一般作为谐振回路的负载，它势必影响回路选频特性（Q），下面分析其等效电阻 其中，Vim是输入高频电压振幅，Iim是输入高频电流振幅。第61页/共84页End图图图图 1.2.11 1.2.11 1.2.11 1.2.11 超外差式接收机方框图超外差式接收机方框图超外差式接收机方框图超外差式接收机方框图第62页/共84页2)等效输入电阻 如果忽略二极管导通电阻上

16、的损耗功率，则由能量守恒的原则，输入到检波器的高频功率，应全部转换为输出端负载电阻上消耗的功率（注意为直流）即有，而第63页/共84页3)失真 产生的失真主要有：惰性失真；负峰切割失真；非线性失真；频率失真。如果检波电路的时间常数RC太大，当调幅波包络朝较低值变化时，电容上的电荷来不及释放以跟踪其变化，所造成的失真称作惰性失真。惰性失真惰性失真(对角线切割失真对角线切割失真)第64页/共84页 惰性失真惰性失真(对角线切割失真对角线切割失真)调幅波包络 如图所示，在某一点，如果电容两端电压的放电速度小于包络的下降速度，就可能发生惰性失真。包络变化率电容放电第65页/共84页 惰性失真惰性失真(

17、对角线切割失真对角线切割失真)放电速率假定此时调幅波包络包络变化率电容放电为避免失真第66页/共84页 惰性失真惰性失真(对角线切割失真对角线切割失真)实际上，调制波往往是由多个频率成分组成，即=minmax。为了保证不产生失真，必须满足第67页/共84页考虑了耦合电容考虑了耦合电容C Cc c和低放和低放输入电阻输入电阻R RL L后的检波电路后的检波电路负峰切割失真负峰切割失真(底边切割失真底边切割失真)隔直电容Cc数值很大，可认为它对调制频率交流短路，电路 达 到 稳态 时，其 两 端电压VCVim。失真最可能在包络的负半周发生。假定二极管截止，Cc将通过R和RL缓慢放电，相对于高频载波

18、一个周期内，其电压VCVim将在R和RL上分压。直流负载电阻R上的电压为第68页/共84页考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路负峰切割失真负峰切割失真(底边切割失真底边切割失真)V i m（1-m）V i mV RV RV RV RV RV R第69页/共84页考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路负峰切割失真负峰切割失真(底边切割失真底边切割失真)要避免二极管截止发生，包络幅度瞬时值必须满足交、直流负载电阻越悬殊，ma越大，越容易发生该失真。第70页/共84页考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路 非线性失真非线性失真这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性

19、所引起的。如果负载电阻R选得足够大，则检波管非线性特性影响越小，它所引起的非线性失真即可以忽略。第71页/共84页考虑了耦合电容Cc和低放输入电阻RL后的检波电路 频率失真频率失真 如左图所示，检波器中存在检波电容C和隔直电容Cc两个电容。检波电容C用于跟踪调幅波包络变化，隔直电容Cc用于去除载波分量对应的直流输出。对调制频率=minmax，要求检波电容C对高频载波短路但不能对低频调制波旁路，隔直电容Cc对低频调制波短路。End第72页/共84页 同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。解调。它的特点是必须外加一个频率和相位都与

20、被抑止的载波相同的电压。同步检波的名称即由此而来。图图图图 9.10.1 9.10.1 同步检波器方框图同步检波器方框图同步检波器方框图同步检波器方框图第73页/共84页 载波信号相位对检波结果的影响1.1.乘积检波器乘积检波器乘积检波电路低通滤波器 v1V0iv0乘积检波器第74页/共84页图图图图 9.10.2 9.10.2 输入双边带信号时乘积检波器输入双边带信号时乘积检波器输入双边带信号时乘积检波器输入双边带信号时乘积检波器的有关波形和频谱的有关波形和频谱的有关波形和频谱的有关波形和频谱第75页/共84页第76页/共84页第77页/共84页2.2.叠加型同步检波器叠加型同步检波器包 络

21、检波器v1v0vWv第78页/共84页第79页/共84页第80页/共84页p 本地载波与输入信号载波本地载波与输入信号载波相位相同而频率不同相位相同而频率不同对检波结对检波结 果的影响果的影响p 本地载波与输入信号载波本地载波与输入信号载波频率相同而相位不同频率相同而相位不同对检波结对检波结 果的影响果的影响第81页/共84页图图图图 9.11.1 9.11.1 单边带接收机方框图单边带接收机方框图单边带接收机方框图单边带接收机方框图第82页/共84页单边带接收有如下的特点单边带接收有如下的特点u接收机的本振频率与发射机的频率严格保持一致。u对接收机的线性要求高。u检波器不能用包络检波器，而应采用同步检波器。第83页/共84页感谢您的观看！第84页/共84页