振幅调制与解调.ppt

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1、第九章振幅调制与解调在通信系统中，模拟调制分为振幅调制和角度调制两大类，本章主要讨论振幅调制与解调，内容主要包括振幅调制信号分析，振幅调制的原理、实现方法及电路组成，振幅调制信号的解调原理、实现方法及电路等。9.1概述调制是通讯系统中重要的环节,将需要传送的基带信号加到高频信号上去的过程称为调制。调制可分为模拟调制和数字调制，但就调制的基本原理来说，特别是在载波调制形式上，模拟调制可以认为是数字调制的理论基础。模拟调制分为幅度调制、频率调制和相位调制。9.1.1普通调幅波的数学表达式及其频谱1.普通调幅波的数学表达式振幅调制是用需传送的信息（调制信号）u(t)去控制高频载波uc(t

2、)的振幅，使其随调制信号u(t)线性变化。即，若载波信号电压为uc(t)=Ucmcosct，调制信号为u(t)，则普通调幅波的振幅为：（9-1）则普通调幅波的数学表示式为（9-2）普通调幅波也叫标准调幅波，用AM(AmplitudeModulation)表示。设调制信号电压u(t)为（9-3）其中和F分别为调制信号的角频率（单位为rad/s）和频率（单位为Hz）。通常满足c。有：（9-4）上式就是单频调制时普通调幅波的表达式。式中称为包络函数。而为调幅指数（调幅度）,为比例系数。普通调幅波的波形如图9-1所示。图9-1信号波形从图中可以看到，已调幅波的包络形状与调制

3、信号一样。从调幅波的波形上看出包络的最大值Ummax和最小值Ummin分别为：故可得调幅指数：(9-5)可以看出，不失真调制时ma<=1；如果ma>1，则已调波包络形状与调制信号不一样，有一段时间已调波的振幅为零，已调波的包络产生严重失真现象，这种情况称为过调制，其波形如图9-2所示。在解调时不能恢复调制信号的波形，且频带较宽，容易对其他电台产生干扰，应尽量避免。图9-2过调制调幅波形2.普通调幅波的频谱式（9-4）用三角公式展开：(9-6)图9-3单音调制的调幅波频谱这表明单频调幅波由载波分量c，上边频分量c+和下边频分量c三个频率分量组成，频谱如图9-3所示。显然，载

4、波分量并不包含信息，调制信号的信息只包含在上下边频内。实际上，调制信号是包含多个频率的复杂信号，如调幅广播所传送的语音信号频率约为50HZ至4.5kHZ，调制后各个语音频率产生各自的上边频和下边频，迭加后形成上边频带和下边频带，如图9-4所示：图9-4多音调制的调幅波频谱因为上、下边频幅度相等且成对出现，所以上、下边频带的频率分布相对载波是对称的。其数学表达式可写为(9-7)由调幅波的频谱图可以看出，调制过程实质上是一种频谱搬移过程。经过调制后，调制信号的频谱由低频被搬移到载频附近，成为上、下边频带。9.1.2普通调幅波的功率关系设调幅波电压加在电阻R两端，各频率分量对应的功率为：1

5、、载波功率(9-8)2、每个边频功率(9-9)3、调制的平均总功率(9-10)上式表明，调幅波的输出功率随ma的增大而增大。当ma=1时，，，这说明当ma=1时，包含信息的上、下边频功率值之和只占总功率的1/3，而不包含信息的载波功率却占了总功率的2/3。从能量观点看，这是一种浪费。9.1.3抑制载波的双边带调幅信号和单边带调幅信号1.抑制载波的双边带调幅信号因为载波不包含信息，为了减小不必要的功率浪费，可以只发射上、下边频,而不发射载波,称为抑制载波的双边带调幅信号,用DSB(doublesideband)表示。这种信号的其数学表示式为(9-11)双边带调幅信号的振幅为,而普通调幅

6、波高频信号的振幅为，显然双边带的振幅可正可负，而普通调幅波在ma<=1时振幅不可能出现负值。单频调制的双边带调幅波信号波形如图9-5所示。图9-5双边带调幅信号的波形双边带信号的包络仍然是随调制信号变化的,但它的包络已不能完全准确地反映低频调制信号的变化规律。双边带信号在调制信号的负半周，已调波高频与原载波反相，调制信号的正半周,已调波高频与原载频同相；双边带信号的高频相位在调制电压过零点处跳变180度。另外,双边带调幅波和普通调幅波所占有的频谱宽度是相同的，为2Fmax(调制信号的频带宽度)。因为双边带信号不包含载波，所以发送的全部功率都载有信息，功率有效利用率得到提高。2.单边带

7、调幅信号因为双边带调幅波两个边带都包含调制信号的信息，所以可以进一步把其中的一个边带抑制掉,而只发射一个边带,这就是单边带调幅波,用SSB(singlesideband)表示。其数学表示式为(9-12)(9-13)单边带调幅波的频谱宽度只有双边带的一半,频带利用率高,是一种常用的调制方式。对于单频调制的单边带信号,它是等幅波,但它与原载波电压是不同的,含有传送信息的特征。9.1.4振幅调制电路的功能图9-6三种调幅电路的频率变换关系振幅调制电路的功能是将调