《通信原理》-模擬幅度調(diào)制.ppt

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第3章模擬幅度調(diào)制,調(diào)制：將基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）搬到頻率較高的載波頻率段上，形成已調(diào)制信號(hào)。s(t)=A(t)cos(ωct+φ(t)+θ0）幅度調(diào)制：基帶信號(hào)f(t)調(diào)制載波信號(hào)c(t)的幅度，形成已調(diào)制信號(hào)s(t)。幅度調(diào)制分為完全調(diào)幅AM，雙邊帶調(diào)幅DSB，單邊帶調(diào)幅SSB，殘留邊帶調(diào)幅VSB等。3.1完全調(diào)幅（AM）3.1.1完全調(diào)幅的定義完全調(diào)幅是指基帶信號(hào)疊加一個(gè)直流信號(hào)后，再與載波相乘而進(jìn)行的調(diào)制過(guò)程。其表達(dá)式為,,3.1.2正常調(diào)幅、滿(mǎn)調(diào)幅和過(guò)調(diào)幅,正常調(diào)幅是用基帶信號(hào)結(jié)痂一個(gè)直流信號(hào)后再乘以載波。根據(jù)基帶次信號(hào)和疊加直流信號(hào)大小關(guān)系不同，又可分為正常調(diào)幅、滿(mǎn)調(diào)幅和過(guò)調(diào)幅。如下圖所示為幅度調(diào)制信號(hào)波形圖。調(diào)幅系數(shù)（或調(diào)制指數(shù)）的表達(dá)式為當(dāng)β1時(shí)，為過(guò)調(diào)幅，此時(shí)不能從s(t)的包絡(luò)中恢復(fù)f(t)。通常，設(shè)置調(diào)幅系數(shù)β為0.3~0.6。如圖所示為過(guò)幅度調(diào)制信號(hào)波形。,3.1.3完全調(diào)幅信號(hào)的頻域特征,如圖所示為完全調(diào)幅信號(hào)的頻譜搬移。,設(shè)f(t)是基帶信號(hào)，由傅里葉變換可得到其頻域表達(dá)式。,直流分量A0的頻域表達(dá)式為,載波信號(hào)c(t)的頻域表達(dá)式為,由信號(hào)與系統(tǒng)知識(shí)可知,3.1.4完全調(diào)幅信號(hào)的解調(diào),包絡(luò)解調(diào)是一種非相干解調(diào)，如圖所示為用保羅檢波器解調(diào)AM信號(hào)的模型。完全調(diào)幅信號(hào)還可以進(jìn)行相干解調(diào)，具體內(nèi)容見(jiàn)3.2節(jié)。,3.1.5完全調(diào)幅信號(hào)的帶寬和功率,由完全調(diào)幅信號(hào)的頻譜搬移圖可知，完全調(diào)幅信號(hào)的單邊帶寬是基帶信號(hào)f(t)的2倍。實(shí)信號(hào)功率是指信號(hào)在任意時(shí)刻的瞬時(shí)功率，即信號(hào)電平在1歐姆的電阻上的功率等于信號(hào)該是可取值的絕對(duì)平均值的平方。由此可知信號(hào)在1歐姆的電阻上的平均功率為,,,,載波功率、邊帶功率和調(diào)制效率,令，稱(chēng)為載波功率。，稱(chēng)為邊帶功率。AM信號(hào)的功率是由邊帶功率和載波功率兩部分組成的。定義完全調(diào)幅信號(hào)的調(diào)制頻率為有用功率和總功率之比，即,當(dāng)調(diào)制信號(hào)是一個(gè)余弦信號(hào)時(shí)，則可得調(diào)制效率為,3.2抑制載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）,3.2.1雙邊帶調(diào)幅的定義和波形如果在調(diào)制時(shí)不加入直流分量，直接用基帶信號(hào)與載波信號(hào)相乘，那么得到的已調(diào)制信號(hào)中將不包含載波能量，這就可以提升調(diào)制效率。這種不含載波分量的調(diào)幅信號(hào)稱(chēng)為抑制載波雙邊帶調(diào)幅信號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)雙邊帶信號(hào)。其示意圖如下圖所示。雙邊帶信號(hào)的表達(dá)式為雙邊帶信號(hào)的波形圖如下圖所示，由圖可知，s(t)的包絡(luò)不能直接反映信號(hào)f(t)波形。,3.2.2雙邊帶信號(hào)的頻率域分析,雙邊帶信號(hào)與完全調(diào)幅類(lèi)似，但沒(méi)有載波處的沖激分量。注：上邊帶和下邊帶的概念。如右圖所示為雙邊帶信號(hào)頻譜圖。,3.2.3雙邊帶信號(hào)的解調(diào)和平均功率,雙邊帶信號(hào)解調(diào)的思路：進(jìn)行頻譜搬移，將信號(hào)從載波點(diǎn)搬回零頻點(diǎn)。下圖為雙邊帶調(diào)幅信號(hào)想干解調(diào)模型圖。要求接收方本地載波與發(fā)送方載波頻率和相位同步。已調(diào)制信號(hào)s(t)的功率全是邊帶功率，沒(méi)有載波功率。,如右圖所示為雙邊帶想干解調(diào)的頻域示意圖。,3.3單邊帶調(diào)制(SSB),3.3.1單邊帶調(diào)制的定義將雙邊帶調(diào)制信號(hào)只保留上邊帶或下邊帶中的一對(duì)即為單邊帶調(diào)制。保留上邊帶的，稱(chēng)為上邊帶調(diào)制(USB)；保留下邊帶的，稱(chēng)為下邊帶調(diào)制(LSB)。如圖所示為單邊帶信號(hào)濾波實(shí)現(xiàn)的模型。,3.3.2單邊帶濾波器單邊帶濾波器通常有以下幾種：,上邊帶濾波器（高通濾波器）；下邊帶濾波器（低通濾波器）；單邊帶調(diào)制的頻譜示意圖如右圖所示。理想的濾波器截止特性和現(xiàn)實(shí)濾波器的過(guò)渡帶。下圖為理想濾波器的截止和實(shí)際濾波器的過(guò)渡帶。單邊帶信號(hào)濾波器的歸一化值a＝△f/fc決定實(shí)現(xiàn)難度。,3.3.3二次濾波法,,如下圖所示為二次濾波的模型。,如圖所示為二次濾波的頻譜示意圖。,3.3.4相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制,如下圖所示為相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制。,3.3.5單邊帶信號(hào)的解調(diào),單邊帶調(diào)制與雙邊帶信號(hào)解調(diào)類(lèi)似，都是相干解調(diào)。已知單邊帶信號(hào)為,如圖所示為帶邊帶信號(hào)解調(diào)的示意圖。,3.4殘留邊帶調(diào)制（VSB）,3.4.1殘留邊帶調(diào)制定義由于雙邊帶帶寬過(guò)大，單邊帶難于實(shí)現(xiàn)，于是折衷產(chǎn)生殘留邊帶調(diào)制。殘留邊帶濾波器截止較為平緩，容易實(shí)現(xiàn)。但殘留邊帶調(diào)制法要求過(guò)渡帶嚴(yán)格的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)。如圖所示分別為殘留邊帶調(diào)制模型和殘留邊帶傳遞函數(shù)與單邊帶傳遞函數(shù)的比較圖。,3.4.2殘留邊帶信號(hào)的解調(diào),殘留邊帶信號(hào)一般采用相干解調(diào)。上下邊帶的殘留互補(bǔ)。如圖所示為才流變帶解調(diào)的頻譜示意圖。,3.5各種線性調(diào)制的一般模型,3.5.1各種線性調(diào)制的一般模型（濾波器法實(shí)現(xiàn)）3.5.2各種線性調(diào)制解調(diào)的一般模型相干解調(diào)模型如下圖所示。非相干解調(diào)（插入直流信號(hào)后進(jìn)行包絡(luò)檢波）。,本章小結(jié),本章主要介紹了模擬通信中的線性調(diào)制，即調(diào)制信號(hào)f(t)對(duì)載波信號(hào)的幅度產(chǎn)生影響。線性調(diào)制包括完全調(diào)制信號(hào)、雙邊帶信號(hào)、殘留邊帶信號(hào)等。調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)一般采用相干解調(diào)，這種解調(diào)要求本地載波與調(diào)制載波在頻率和相位上嚴(yán)格匹配。完全調(diào)幅信號(hào)還可以采用非相干解調(diào)。,