高频电子线路李明伟课件CH5-1.ppt

§5 调制和解调 §5.1 已调信号的分析§5.1.1 振幅调制信号的分析 模拟调幅通常分三种： ①普通调幅：AM，称调幅波； ②抑制载波双边带调制：DSB，称双边带信号； ③抑制载波单边带调制：SSB，称单边带信号。 我们先看已调信号的概念： 1、AM信号 1）表达式及波形 设载波电压为： 单频调制电压： 满足 由调幅的定义，直接写出调幅波的表达式： 当m=1时： 边带功率是载波功率的 ，是电话功率的 ； 当m值下降时： 上述比值迅速下降； 当m=0.3时： 边带功率是载波功率的5％ ； 在普通AM发射机中，载波和边带一起发送，能量利 用率低，但是设备简单，接收方便。 2、双边带信号（DSB）和单边带信号（SSB） 1)DSB 在调幅时，将载频抑制掉就是DSB。可以将载波 和调制信号直接相乘得到。 其中g(t)是双边带高频信号的振幅，它与调制信号的 振幅成比例。 可见：只有两个边频分量，相当于AM去掉载频的频谱，由于DSB不含载波，全部功率由边带占有，能量利用率高于AM。 2）SSB 从信息传递的角度看，发送一个边带信号即可，称单边带调制。 可由DSB经窄带滤波器滤去一个边带形成，或在调 制过程中，直接将一个边带抵消而得到。 单频调制： 取上边带： 取下边带： §5.1.2 调频信号的分析 频率调制（FM Frequency modulation ）和相位调制（PM phase modulation）是另外一种重要的调制方式。 调频(FM)：高频振荡的频率随调制信号的规律变化，振幅保持不变； 调相(PM)：高频振荡的相位随调制信号的规律变化，振幅保持不变。 FM和PM统称角度调制。 调频广播中，规定峰值频偏 ，最高调 制频率 ，故其 。 此时， 总之，除了窄带调频外，当F相同时，FM 的带宽比 AM、DSB、SSB信号的频带大得多。所以FM只适用于超短 波或更高的载频。 §5.1.3 调频和调相间的关系 1、调频：高频振荡的频率的变化量和调制信号成比例。 调相：高频振荡的相位的变化量和调制信号成比例。 总称调角。 2、瞬时相位和瞬时频率的概念： 当t＝0时，初相角为 ，当旋转矢量的角速度 旋转至某一瞬时t时，总相角 称为瞬时相位，是瞬时角频率对时间的积分。 反之， 瞬时角频率则是瞬时相位对时间的微分。 瞬时角频率可以是常量（以恒角速度运动），也可 以是变量。若 常量，则总相角： 3、调相波和调频波： 设载波信号： 调制信号： ；并不一定是单音 根据调相波的定义，瞬时相位： 式中：kp 是比例常数，是单位调制信号强度引起的相位变化； 为瞬时相位偏移，其最大值称为最大相移或称调制指数，以mp 表示： 所以调相波的数学表达式为： * 调制的定义：使载波的某一参数（振幅、相位或频率）随调制信号成线性变化的过程。 无论模拟调制还是数字调制，基本调制方式就是调幅、调频、调相，调频和调相也称调角。 是包络函数，是调幅波高频周期的峰值连成的曲线，其变化是在UC上随 COSΩt 作m倍的比例变化。 所以由ΔUC(t)的幅度关系： 得： 称为调幅度（调制度或调制指数） 为了使调幅波不失真，高频振荡应能真实反映调制信号，所以m应等于1或者小于1。 K是比例系数，调制波幅度和载波幅度的比例系数。 单音调制的波形： 实际调制信号是由许多频率分量组成的非正弦波， 调幅波可以表示为： 式中f(t)是均值为0的归一化调制信号： 将调制信号分解为： 则调幅波： mn是各次谐波的幅度和载波幅度之比（即n次谐波的调幅度） 2）调幅波的频谱，已知： 可见，单频调制的调幅波由三个频率分量 组成，即由三个正弦波叠加而成（见图）。 中间的载波分量与调制信号无关，不含消息。 两个边频 （fC＋fΩ）和（fC＋fΩ） 以载波为中心，对称分布，幅度相等且和调制信号成正比。边频和载频的位置由fΩ 决定，边频含有消息。 多频调制时，各分量的边频对组成上、下两个边带。 例如话音信号，300～3400Hz。上边频的频谱和原调制 信号的频谱相同，下边带是上边带的镜像。