AM调制与解调
AM调制与解调
海南大学
高频电子线路课程合计报告小功率调幅发射机及超外差式调幅接收机设计
专业班级:
姓名:
学号:
小功率调幅发射机
一、系统设计
发射机的主要作用是完成有用的低频信号对高频信号的调制,将其变为在某
一个中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射出去的电磁波。调幅发射机
通常由主振级、缓冲级、中间放大级、振幅调制、音频输入和输出网络组成。根据设计要求,载波频率f=4MHz,主振级采用西勒振荡电路,输出的载波的频率可以直接满足要求,不需要倍频器。系统原理图如下图所示:
图中,各组成部分的的作用如下:
振荡级:产生频率为4MHz的载波信号。
缓冲级:将晶体振荡级与调制级隔离,减小调制级对晶体振荡级的影响。放大级:增大载波输出功率。
AM调制级:将话音信号调制到载波上,产生已调波。
输出网络及天线:对前级送来的信号进行功率放大,通过天线将已调高频载波电流以电磁波的形式发射到空间
二、各部分电路的具体设计和分析
1、主振级
主振级是条幅发射机的核心部件,主要用来产生一个频率稳定、幅度较大、
波形失真小的高频正弦波信号作为载波信号。该电路通常采用晶体管LC正弦波振荡器。常用的正弦波振荡器包括电容三端式振荡器既考毕兹振荡器、克拉泼振荡器、西勒振荡器。
本级用来产生4MHz左右的高频振荡载波信号,由于整个发射机的频率稳定度由主振级决定,因此要求主振级有较高的频率稳定度,同时也要有一定的振荡功率(或电压),其输出波形失真较小。为此,这里我采用西勒振荡电路,可以满足要求。
西勒振荡器电路所示R i、R2、R4提供偏置电压使三极管工作在放大区,C3 起到滤波作用。
AM调制与解调电路设计
AM 调制与解调电路设计
一.设计要求:设计AM 调制和解调电路
调制信号为:()1S 3cos 272103cos164t V tV ππ=⨯+=⎡⎤⎣⎦ 载波信号:()2S 6 cos 2107210 6 cos1640t V tV ππ=⨯⨯+=⎡⎤⎣⎦
二.设计内容:本题采用普通调幅方式,解调电路采用包络检波方法;
调幅电路采用丙类功放电路,集电极调制;
检波电路采用改进后的二极管峰值包络检波器。
1.AM 调幅电路设计: (1).参数计算:
()6cos1640c u t tV
π=载波为,
()3cos164t tV
πΩ=调制信号为u
则普通调幅信号为am cm U U [1cos164]cos1640a M t t ππ=+
其中调幅指数
0.5a M =
最终调幅信号为
am U 6[10.5cos164]cos1640t t
ππ=+
为了让三极管处在过压状态cc U 的取值不能过大,本题设为6v 其中选频网络参数为
2
1
LC c ω=
c 1640ωπ= L 200H,C 188F 1BB V
μμ===另U
(2).调幅电路如下图所示:
调幅波形如下:
可知调幅信号与包络线基本匹配
2.检波电路设计:
参数计算:
取10L R k =Ω 1.电容
C
对载频信号近似短路,故应有1
c
RC
ω,取
()510/10/0.00194c c RC
ωω==
2.为避免惰性失真,有max 10.00336a a RC
M M -Ω=,取
0.0022,1RC R k C F μ==Ω=,则
3.设
11212250.2,,330, 1.6566
am的调制与解调
1课程设计目的:
掌握am调制与解调系统的理论设计和软件仿真方法,掌握应用matlab分析时域频域特性的方法。通过MATLAB仿真,加深对AM系统的理解;锻炼运用所学知识,独立分析问题、解决问题的综合能力
2课程设计要求:
运用通信原理的基本理论和专业知识,对AM系统进行设计、仿真(仿真用程序实现),要求用程序画出调制信号,载波,已调信号、相干解调之后信号的的波以及已调信号的功率谱密度。
用matlab产生一个频率为1HZ、功率为1的余弦信源,设载波频率为10HZ,A=2,试画出:调制信号,AM信号,载波,解调信号及已调信号的功率谱密度。
3相关知识:
AM调制信号波形图:
AM调制也称普通调幅波,已调波幅度将随调制信号的规律变化而线性变化,但载波频率不变。设载波是频率为ωc的余弦波:uc(t)=Ucmcosωct, 调制信号为频率为Ω的单频余弦信号,即UΩ(t)=UΩmcosΩt(Ωωc),则普通调幅波信号为:
u AM(t)= (U cm+kUΩm cos Ωt)cosωc t = U cm(1+M a cosΩt)cosωc t(1)
——式中:Ma=kUΩm/U cm,称为调幅系数或调幅度
AM调制信号波形如图1所示:
图1.普通调幅波形
显然AM波正负半周对称时:MaUcm=Umax-Ucm =Ucm-Umin,
调幅度为:Ma=( Umax-Ucm )∕Ucm =( Ucm-Umin )∕Ucm。
Ma=0时,未调幅状态
Ma=1时,满调幅状态(100%),正常Ma值处于0~1之间。
Ma>1时,普通调幅波的包络变化与调制信号不再相同,会产生失真,称为过调幅现象。所以,普通调幅要求Ma必须不大于1。图2所示为产生失真时的波形。
am调制与解调原理
am调制与解调原理
AM调制与解调(Amplitude Modulation, AM)是一种广泛应用于无线通信中的调制与解调技术。它是通过改变载波的振幅来携带信息信号的一种方法。在AM调制过程中,信息信号被用来调制高频载波的振幅大小,这样就能通过调制后的信号来携带信息。
AM调制的原理是,将要传输的信号与连续的正弦高频载波进行乘积运算,产生新的调制信号。这个调制信号的幅度随着信息信号的变化而改变,从而使得信号的振幅发生调制。被调制后的信号可以表示为
S(t) = (1 + m*sin(ωm*t)) * Ac * cos(ωc*t),
其中S(t)是调制后的信号,m是调制指数,ωm是信息信号的角频率,Ac是载波的振幅,ωc是载波的角频率。
在AM解调过程中,需要将调制后的信号恢复成原始的信息信号。常见的AM解调方法有幅度解调(Envelope Detection)和同步解调(Coherent Detection)。
幅度解调是一种简单但常见的解调方法,它利用一个包络检波器将调制信号的幅度进行检测,以获得原始的信息信号。同步解调则需要借助载波信号进行解调,通过将调制信号与载波进行相乘得到相关的信号,并利用低通滤波器恢复原始的信息信号。
AM调制与解调技术在广播、电视、无线通信等领域得到了广
泛应用。它的优点是实现简单、抗干扰能力较强,并且具有较好的传输质量。然而,由于AM调制过程中只改变了载波的
振幅而不改变其频率和相位,因此在传输过程中容易受到噪声的影响,同时也存在较大的带宽浪费问题。为了解决这些问题,后续又出现了更高效的调制与解调技术,如FM(Frequency Modulation)和PM(Phase Modulation)等。
调制与解调的名词解释
调制与解调的名词解释
调制和解调是在通信中常用的两种信号处理技术。
调制是指在通信过程中,通过改变一个信号(称为基带信号)的某些特性,将其转换为适用于传输和传递的信号(称为载波信号),以便能够有效地在媒介(例如空气中的无线电波或光纤中的光信号)中传输。调制主要用于将信息通过传输介质传播给接收端。调制技术的目的是在不增加功率和频带宽度的情况下,提高信息传输的可靠性、效率和距离。
解调是指在接收端将调制后的信号恢复成起始的基带信号的过程。解调技术是调制技术的逆向过程,目的是恢复出原始的信息,以便于后续的信号处理和解读。解调器通常会处理噪声、干扰和失真等问题,以保持准确性和可靠性。
调制和解调是通信系统中必不可少的两个环节,主要作用是实现可靠的信息传输和接收。常见的调制和解调技术包括:幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)、振幅移
键调制(ASK)、频移键调制(FSK)、相移键调制(PSK)等。
幅度调制(AM)是调制信号的幅度和幅度波动与基带信号的
振幅及变化相关的一种调制技术。在AM调制中,基带信号
的振幅对应调制波的振幅,它的变化则反映了基带信号的变化。解调器将AM信号转换为原始的基带信号,在接收端进行解码。
频率调制(FM)是调制信号的频率和频率波动与基带信号的振幅及变化相关的一种调制技术。在FM调制中,基带信号的振幅对应调制波的振幅,但是基带信号的变化对应调制波的频率的变化,即频率和振幅成正比。解调器将FM信号转换为原始的基带信号,在接收端进行解码。
相位调制(PM)是调制信号的相位和相位波动与基带信号的振幅及变化相关的一种调制技术。在PM调制中,基带信号的振幅对应调制波的振幅,但是基带信号的变化对应调制波的相位的变化,即相位和振幅成正比。解调器将PM信号转换为原始的基带信号,在接收端进行解码。
AM调制与解调的设计与实现
3.掌握应用 MATLAB分析系统时域、频域特性的 方法,进一步锻炼应用Matlab进行编程仿真的能 力; 4.熟悉基于 Simulink 的动态建模和仿真的步骤和 过程; 5.了解基于LabVIEW的虚拟仪器的特点和使用方 法,熟悉采用LabVIEW进行仿真的方法。
双边调制及相干解调的前面板及程序框图
五、课程设计报告要求
1.设计报告书包括内容:课程设计题目,设计目的和意义,设计方案,详细设计步骤,设计结果(原理图等),测试和仿真结果(图形或数据)及其分析,结论,参考文献等。 2.提交课程设计报告时应同时提交相关设计和仿真分析材料(电路图、程序、结果等)的电子版。
课题三 AM调制与解调的设计与实现
一、本课题的目的 本课程设计课题主要研究模拟系统AM调制与解调 的设计和实现方法。通过完成本课题的设计,拟主要 达到以下几个目的: 1.掌握模拟系统AM调制与解调的原理,了解FDM频分 复用工作原理及实现方法; 2.掌握模拟系统AM调制与解调的设计方法;
六、成绩评定方法
一、课程设计报告成绩分为五档,各档次的评分标准为: 91-100分 :按照设计内容和设计要求,报告内容充实、完整;设计方案合理,立论正确,计算准确,条理清楚,层次分明,图表清晰,文笔流畅,符合科技写作规范,结果分析准确,结论合理,心得体会深刻。 81-90分:按照设计内容和设计要求,报告内容较为充实、完整;设计方案合理,立论正确,计算较准确,条理较为清楚,层次分明,图表完整,文笔较好,符合科技写作规范,结论较合理,心得体会较深刻。
AM调制解调原理
AM调制解调原理
AM调制解调是一种广泛应用于无线通信和广播领域的调制解调技术。AM调制是指将信息信号与载波信号进行乘法运算产生调制信号,而AM解
调则是将调制信号还原为原始信息信号。本文将详细介绍AM调制解调的
原理及其应用。
一、AM调制原理:
AM调制是将原始信息信号加到一个高频载波信号上的过程。其原理
基于两个基本概念:载波频率和调制信号频率。
1.1载波频率:
载波信号是一个高频信号,通常由振荡器产生。它的频率通常远远大
于信息信号的频率,可以使信息信号在无线传输过程中得到保持和扩展。1.2调制信号频率:
调制信号是指带有信息的信号,它包含音频、视频或任何需要传输的
信息。调制信号的频率通常远远小于载波频率。
1.3乘法运算:
AM调制过程中,调制信号和载波信号进行乘法运算。这可以通过线
性调制器实现,该器件可以将信息信号与载波信号相乘,产生一个包含信
息的调制信号。
二、AM调制类型:
2.1广义单边带调制(DSB-SC):
DSB-SC是一种简单的AM调制类型,它的特点是在载波信号两边产生对称的边带。DSB-SC调制信号的频谱主要由两个边带组成,其频带宽度为调制信号频率的两倍。
2.2带峰值抑制(VSB)调制:
VSB调制是一种通过滤波器对DSB-SC信号进行处理来降低带宽的调制方法。它通过滤除一些频率的边带以减小信号的带宽。VSB调制可以有效降低带宽占用,但会引入一些峰值抑制。
2.3带压制载波(DSB-LC)调制:
DSB-LC调制是一种通过将无用的边带抑制为零来减小调制信号带宽的方法。在DSB-LC调制中,用一个波形相同的载波信号进行调制,这个载波信号相位与原载波信号相差180度。这样可以将边带抵消掉,只保留信息信号频谱。
简述幅度调制的调制与解调的过程
简述幅度调制的调制与解调的过程
幅度调制(Amplitude Modulation,AM)是一种古老的且广泛使用的通信方式。它通过改变载波信号的幅度来携带信息。本文将详细介绍幅度调制的调制与解调的过程。
首先,我们需要了解什么是幅度调制。幅度调制是指在载波信号上加入低频的信息信号,使得载波信号的幅度随着信息信号的变化而变化。这样,我们就可以通过接收和检测这种幅度变化来恢复原始的信息信号。这种方式简单易行,因此被广泛应用在广播、电视等领域。
接下来,我们来看看幅度调制的具体过程。首先,我们需要一个载波信号,通常是高频正弦波。然后,我们将要传输的信息信号乘以这个载波信号,得到的结果就是幅度调制后的信号。在这个过程中,信息信号的频率远低于载波信号的频率,这就是所谓的“低频”信息信号。最后,我们将这个幅度调制后的信号通过天线发送出去。
接收到幅度调制信号后,我们需要进行解调才能恢复出原始的信息信号。解调的过程其实就是在幅度调制的逆过程。首先,我们使用一个与发射端相同的载波信号,然后将接收到的幅度调制信号与这个载波信号相乘。由于这两个信号都是正弦波,所以他们的乘积会是一个包含两个频率分量的信号:一个是两者的和,另一个是两者的差。其中,两者的差就是我们要恢复的信息信号。
然而,在实际应用中,我们通常无法准确地知道发射端的载波信号是什么样的。因此,我们需要采用一种叫做相干解调的方法。这种方法需要先从接收到的幅度调制信号中提取出一个与载波信号同频同相的参考信号,然后再用这个参考信号进行解调。这个提取参考信号的过程就叫做同步或锁定。
调制与解调的基本原理
调制与解调的基本原理
调制是将信号转化为适用于传输的波形的过程,而解调则是从传输信号中恢复原始信号的过程。调制和解调是无线通信系统中的两个基本环节。
调制的基本原理是将原始信号(也称为基带信号)与一个高频信号(也称为载波信号)相乘,从而将基带信号的频谱移到载波信号的频带内。通过调制,会改变原始信号的某些特征,如频率、幅度或相位。
常见的调制方式包括:
1. 幅度调制(AM):将原始信号的幅度变化转化为载波信号的幅度变化。在AM 调制中,原始信号的幅度决定了载波信号的幅度的变化,从而实现信息传输。
2. 频率调制(FM):将原始信号的频率变化转化为载波信号的频率变化。在FM 调制中,原始信号的频率决定了载波信号的频率的变化,从而实现信息传输。
3. 相位调制(PM):将原始信号的相位变化转化为载波信号的相位变化。在PM 调制中,原始信号的相位决定了载波信号的相位的变化,从而实现信息传输。
解调的基本原理是将调制信号中的信息提取出来,恢复为原始信号。解调方法与调制方式相对应。
常见的解调方式包括:
1. 幅度解调(AM):通过提取调制信号的幅度变化,恢复原始信号的波形。
2. 频率解调(FM):通过提取调制信号的频率变化,恢复原始信号的波形。
3. 相位解调(PM):通过提取调制信号的相位变化,恢复原始信号的波形。
需要注意的是,调制和解调过程中可能会出现噪声和失真现象,需要采取相应的技术手段来提高信号质量和还原效果。
通信原理AM的调制和解调
AM调制与解调仿真
一、实验目的:
1.掌握AM 的调制原理和Matlab Simulink 仿真方法
2.掌握AM 的解调原理和Matlab Simulink 仿真方法
二、实验原理:
1. AM 调制原理
基带信号m(t)先与直流分量A
叠加,然后与载波相乘,形成调幅信号。
2.AM 解调原理
调幅信号再乘以一个与载波信号同频同相的相干载波,然后经过低通滤波器,得到解调信号。
三、实验内容:
1. AM 调制方式 Matlab Simulink 仿真
1.1 仿真框图
图1 仿真图
图中的Sine Wave1和Sine Wave2模块分别产生发送端和接收端的载波信号的角频率ωc都设为40rad/s,调幅系数为1;调制信号m(t)由Sine Wave模块产生,其为正弦信号,角频率为5rad/s,幅度为1V;直流分量A0由Constant模块产生,为2V;低通滤波器模块的截止角频率设为5rad/s。
1.2 仿真参数设置图
图2 低通滤波器截止角频率参数设置
图3 发送端、接收端的载波信号Sine Wave1、Sine Wave2 角频率参数设置
图4 调制信号角频率参数设置1.3仿真结果
图5 调制信号波形
图6 AM信号波形
图7 基带信号频谱2. AM 解调方式 Matlab Simulink 仿真
2.1 仿真框图
\
图7 仿真图
图中的Sine Wave1和Sine Wave2模块分别产生发送端和接收端的载波信号的角频率ωc都设为40rad/s,调幅系数为1;调制信号m(t)由Sine Wave模块产生,其为正弦信号,角频率为5rad/s,幅度为1V;直流分量A0由Constant模块产生,为2V;低通滤波器模块的截止角频率设为5rad/s。
AM调制及解调
课程设计
线路
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
成绩:
电子与信息工程学院信息与通信工程系
摘要
振幅调制信号的解调过程称为同步检波。有载波振幅调制信号的包络直接反应调制信号的变化规律,可以用二极管包络检波的方法进行检波。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反应调制信号的变化规律,无法用包络检波进行解调,所以要采用同步检波方法。
同步检波器主要适用于对DSB和SSB信号进行解调,也可以用于AM,但是一般AM调制信号都用包络检波来进行检波。同步检波法是加一个与载波同频同相的恢复载波信号。外加载波信号电压加入同步检波器的方法有两种。利用模拟乘法器的相乘原理,将已调信号频谱从载波频率附近搬移到原来位置,并通过低通滤波器提取多需要的调制(基带)信号,滤除无用的高频分量,从而实现双边带信号的解调。
本文详细介绍了根据模拟乘法器MC1496的AM调制系统和同步检波器的详细方案和各种参数。给出了基于Multisim软件的解调和解调仿真结果。
关键字:同步检波;AM;Multisim;调制
目录
1 MC1496芯片设计2
1.1MC1496部结构及基本性能2
2 信号调制的一般方法4 2.1模拟调制4
2.2数字调制4
2.3脉冲调制4
3 振幅调制5
3.1基本原理5
3.2AM调制与仿真实现5
3.3DSB调制与仿真实现7
4解调8
4.1同步检波器原理框图8
4.2同步检波解调电路图10
4.3分析解调过程10
4.4解调仿真结果11
4.4.1 AM解调与仿真实现11
4.4.2 DSB解调与仿真实现12
5 小结与体会12
6附录:总电路图13
AM调制与解调
第一章 调制解调的基本原理
第一节 调制的基本原理
“调制”就是使信号f(t)控制载波的某一个或某些参数(如振幅、频率、相位等),是这些参数按照信号f(t)的规律变化的过程。载波可以是正弦波或脉冲序列。以正弦型信号作载波的调制叫做连续波调制。调制后的载波就载有调制信号所包含的信息,称为已调波。 对于连续波调制,已调信号可以表示为
())(cos )()t (t ot t A ϑωϕ+=
它有振幅频率和相位三个参数构成。改变三个参数中的任何一个都可以携带同样的信息。因此连续波的调制可分为调幅、调相、和调频。 调制在通信过程中起着极其重要的作用:无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的,调制过程可以将信号的频谱搬移到容易以电磁波形势辐射的较高范围;此外,调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上,实现多路复用,不至于互相干扰。
按照被调制信号参数的不同,调制的方式也不同。如果被控制的参数是高频振荡的幅度,则称这种调制方式为幅度调制,简称调幅;如果被控制的参数是高频振荡的频率或相位,则称这种调制方式为频率调制或相位调制,简称调频或调相(调频与调相又统称调角)。
振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。幅度调制的特点是载波的频率始终保持不变,它的振幅却是变化的。其幅度变化曲线与要传递的低频信号是相似的。它的振幅变化曲线称之为包络线,代表了要传递的信息。
第二节解调的基本原理
解调是调制的逆过程,它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。调制过程是一个频谱搬移的过程,它将低频信号的频谱搬移到载频位置。如果要接收端回复信号,就要从已调信号的频谱中,将位于载频的信号频谱再搬回来。
调制与解调的概念以及原因
调制与解调的概念以及原因
调制与解调是信息通信领域中常用的技术,用于将原始信号编码到载波信号中,以便在信道中传输。调制是指将原始信号转换为适合传输的高频载波信号,而解调则是指将传输过来的高频载波信号恢复为原始信号。
调制的主要原因是为了适应信道特性和提高信号传输的可靠性。在信道传输过程中,会受到各种噪声和干扰的影响,比如热噪声、多径干扰、杂散干扰等,这些噪声和干扰会引起信号衰减、失真和误码率的增加。通过调制技术,可以提高信号在信道中的抗干扰能力和传输距离,同时也可以利用信道带宽,提高信道利用率。
调制的过程中,原始信号被表示为模拟信号或数字信号的形式,然后通过调制器将其转换为高频信号。调制的方式有很多种类,常见的有幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)等。不同的调制方式有不同的特点和应用场景。
需要注意的是,调制并不是为了保护原始信号的完整性,而是为了使信号能够适应信道特性和提高传输效果。因此,在解调的过程中,虽然可以将高频信号恢复为原始信号的近似形式,但由于传输过程中的噪声和干扰,解调后的信号与原始信号可能会有一定的差异。解调是为了从接收到的信号中获得对原始信号的近似还原,以方便后续处理和使用。
总的来说,调制和解调是为了适应信道特性和提高信号传输可靠性的技术手段。
调制改变信号的特征参数,将信号编码到高频载波信号中,以适应信道的传输特性;解调则是将传输过来的高频信号恢复为原始信号的近似形式,以尽可能地还原原始信号。这些技术在无线通信、数据传输、广播电视等领域得到了广泛的应用。
am 调制解调的原理及实现方法
am 调制解调的原理及实现方法AM调制解调是一种常见的调制解调技术,用于在无线通信中传输和接收模拟信号。AM调制解调的原理是将原始信号的振幅信息嵌入到载波信号中,然后通过解调过程将振幅信息恢复出来。
AM调制的过程分为调制和解调两个部分。
调制过程:
1.原始信号:首先需要准备一个需要传输的原始信号。这个原始信号可以是声音、图像或其他类型的模拟信号。
2.载波信号:产生一个高频载波信号,频率通常在几十kHz到几兆Hz之间。载波信号的振幅和频率通常是恒定的。
3.调制器:将原始信号的振幅信息嵌入到载波信号中。常见的调制方法有幅度调制(AM)和角度调制(FM)。在AM调制中,将原始信号的振幅加到载波信号上,产生调制后的信号。
解调过程:
1.接收器:接收调制后的信号,通常使用天线将无线信号转换为电信号。这个电信号包含了调制后的信号和噪声。
2.解调器:解调器恢复出原始信号的振幅信息。常见的解调方法有包络检波和同步检波。
-包络检波:将调制后的信号通过非线性元件(例如二极管)进行整流和平滑处理,提取出信号的包络。通过这种方式可以恢复原始信号的振幅信息。
-同步检波:在调制过程中发送方和接收方需要保持一定的同步,接收方使用一个与发送方相同频率的余弦信号(本地振荡信号)与接收到的信号进行乘法运算,然后通过低通滤波器提取出原始信号的振幅信息。
AM调制解调的实现方法主要包括模拟实现和数字实现两种。
模拟实现:
在模拟实现中,调制和解调过程通过电路元件来完成。
1.调制器:使用放大器和调制电路将原始信号的振幅信息嵌入到载波信号中。调制电路可以选择使用晶体管、功放等元件,并根据需要选择适当的电路结构和参数。
AM调制与解调
实验七 AM调制与解调
一、 实验目的
1、 掌握AM 调制器的组成;
2、 掌握非相干AM (检波)解调器的原理;
3、 掌握相干AM(同步)解调器的原理;
二、 预备知识
1、 学习“调制与解调";
2、 全波整流信号频谱的组成;
三、 实验仪器
1、 J H5004“信号与系统”实验箱
一台; 2、 20MHz 示波器 一台;
四、 实验原理
在通信过程中,一般一个用户只占据某一特定的频点与带宽,将信号的频谱搬移到载频0f 上,这一过程称之为调制,最简单的调制方式有AM 调制.如果一输入信号)(t S ,载频信号为)(t x ,则AM 调制输出信号为:
)()](1[)()()()(t x t s a t x t x t s a t y ⋅⋅+=+⋅⋅=
在接收端从AM 已调信号中恢复出原始信号S(t )的过程称之为解调。对AM 常用的解调方式有:非相干解调(检波)与相干解调(同步解调)。
AM 的非相干解调是将AM 信号通过一检波二极管,再经过一低通滤波器即可获取原始的模拟信号S (t)。AM 的非相干解调不需要本地载波,此方法常用于民用通信设备中,可大大降低接收机的成本,提高整机通信的可靠性。
AM 的同步解调是将接收的AM 信号与本地相干载波(同步载波)相乘,经低通滤波器获得原始的模拟信号S(t )。同步解调需要在接收端产生与发送端频率相同的本地载波,该方法可提高解调器的性能(即提高接收机的灵敏度),但这也将使接收机复杂化。
五、 实验模块说明
在JH5004“信号与系统”实验箱的中有一“AM 传输系统”模块,该模块主要由四个单元组成:
AM调制与解调
非线性电路 图1
低通滤波器
包络检波器的输入信号为振幅调制信号
,其频谱由载频 和边
频
,
组成,载频与上下边频之差就是 。因而它含有调制信号的信息。
DSB 调制与解调
AM 调制与解调
在 AM 调制过程中,如果将载波分量抑制掉,就可形成抑制载波双边带信号。双边带信 号可以用载波和调制信号直接相乘得到,即
式中,常数 k 为相乘电路的相乘系数。
AM 调制与解调
u_am=k*u_i.*u_o;%载波信号与已调波信号相乘,k 为相乘系数 U_i=fft(u_i,1024);%对已调波信号进行傅里叶变换 U_o=fft(u_o,1024);%对解调载波进行傅里叶变换 U_am=fft(u_am,1024);%对相乘信号进行傅里叶变换 U_o2=[h.*abs(U_am(1:512)) h(512:-1:1).*abs(U_am(513:1024))] ;%低通滤波输出 figure(1); subplot(4,2,1);plot(t,u_i,'k');title('已调波信号'); grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]);xlabel('t');ylabel('u_i'); subplot(4,2,3);plot(t,u_o,'k');title('本地解调载波'); grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]);xlabel('t');ylabel('u_o'); subplot(4,2,5);plot(t,u_am,'k');title('相乘信号'); grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]);xlabel('t');ylabel('u_am'); subplot(4,2,7);plot(w,h,'k');title('二阶低通滤波器'); xlabel('X10^4 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)'); w1=(0:511)/512*(fs/2)/100; subplot(4,2,2);plot(w1,abs(U_i(1:512)'),'k');title('已调波信号频谱'); grid;axis([0 7 0 500]); xlabel('X10^4 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)'); subplot(4,2,4);plot(w1,abs(U_o(1:512)),'k');title('本地解调载波频谱'); grid;axis([0 7 0 500]); xlabel('X10^4 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)'); subplot(4,2,6);plot(w1,abs(U_am(1:512)),'k');title('相乘信号频域'); grid;axis([0 15 0 500]); xlabel('X10^4 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)'); subplot(4,2,8);plot(w1,U_o2(1:512),'k');title('已解调信号'); grid;axis([0 15 0 500]); xlabel('X10^4 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');
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高频电子线路
振幅调制电路(AM,DSB,SSB)调制与解调
目录
摘要 (3)
引言 (4)
原理说明 (5)
实验分析 (10)
总结 (20)
参考文献 (21)
摘要
解调是调制的逆过程,它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。对于幅度调制来说,解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。对于频率调制来说,解调是从它的频率变化提取调制信号的过程。而在在实际应用当中大型、复杂的系统直接实验是十分昂贵的,而采用仿真实验,可以大大降低实验成本。在实际通信中,很多信道都不能直接传送基带信号,必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制,使载波的这些参量随基带信号的变化而变化,即所谓正弦载波调制。利用仿真软件对系统进行仿真可以弥补真实的实验设备所不能满足的条件,减少实验成本。
引言
调制在通信系统中有十分重要的作用。通过调制,不仅可以进行频谱搬移,把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上,从而将调制信号转换成适合于传播的已调信号,而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响,调制方式往往决定了一个通信系统的性能。
振幅调制的方法分为包络检波和同步检波,本文选用乘积型同步检波。
原理说明
AM 调制与解调
首先讨论单频信号的调制情况。如果设单频调制信号
,载
波
,那么调幅信号(已调波)可表示为
式中,为已调波的瞬时振幅值。由于调幅信号的瞬时振幅与调制信号成线性关系,即
有
=
由以上两式可得
包络检波是指检波器的输出电压直接反应输入高频调幅波包络变化规律的一种检波方式。由于AM 信号的包络与调制信号成正比,因此包络检波只适用与AM 波的解调,其原理方框图如图1:
图1 包络检波器的输入信号为振幅调制信号,其频谱由载频和
边频,组成,载频与上下边频之差就是。因而它含有调制信号的信息。
非线性电路 低通滤波器
DSB 调制与解调
在AM 调制过程中,如果将载波分量抑制掉,就可形成抑制载波双边带信号。双边带信号可以用载波和调制信号直接相乘得到,即
式中,常数k 为相乘电路的相乘系数。 如果调制信号为单频信号,载波
,则
=
同步检波分为乘积型与叠加型两种方式,这两种检波方式都需要接收端恢复载波支持。 乘积型同步检波是直接把本地回复的借条载波和接收信号相乘,然后用低通滤波器将低频信号提取出来。在这种检波器中,要求本地的解调载波和发送端的调制载波同频同相。如果其频率或相位有一定的偏差,将会使恢复出来的调制信号产生失真。
图2示出了乘积型同步检波的原理方框图。设输入已调波信号,
本地解调载波
,则两信号相乘后的输出为
=
式中,k 为乘法器的相乘系数。令,且低通滤波器的传输系数为1,则经
低通滤波器后的输出信号为
=
当恢复的本地载波与发射端的调制载波同步(同频,同相),即
,时,有
即表明同步检波器能无失真地将调制信号恢复出来。
图2
乘法器 低通滤波器
SSB调制与解调
对双边带调幅信号,只要取出其中的任一个边带部分,即可成为单边带调幅信号。其单频调制时的表示式为
上边带信号
下边带信号)=
单边带信号的频谱宽度,仅为双边带振幅信号的一半,从而提高了频带使用率。
由于只发射一个频带,因此大大节省了发射功率。
本文选用下边带信号进行解调,采用乘积型同步检波方式。设输入已调波信号为
, 本地解调载波,则两信号相乘后的输出为
=
式中,k为乘法器的相乘系数。令,且低通滤波器的传输系数为1,则经低通滤波器后的输出信号为
当恢复的本地载波与发射端的调制载波同步(同频,同相),即,时,有
即表明同步检波器能无失真地将调制信号恢复出来。
仿真及分析
AM调制与解调
源程序:
clear;%将工作空间数据清空
ma=0.3;%调制系数
omega_c=2*pi*8000;
omega=2*pi*400;
t=0:5/400/1000:5/400;
u_cm=1;fam=1;fcm=1;
fc=fcm*cos(omega_c*t);%高频载波
fa=fam*(cos(omega*t)+cos(2*omega*t));%调制信号
u_am=u_cm*(1+ma*fa).*fc;%已调信号
U_c=fft(fc,1024);%对高频载波进行傅里叶变换
U_o=fft(fa,1024);%对调制信号进行傅里叶变换
U_am=fft(u_am,1024);%对已调信号进行傅里叶变换
figure(1);
subplot(3,2,1);plot(t,fa,'k');title('调制信号');
grid;axis([0 2/400 -2.5 2.5]);xlabel('t');ylabel('fa');
subplot(3,2,3);plot(t,fc,'k');title('高频载波');
grid;axis([0 2/400 -1.5 1.5]);xlabel('t');ylabel('fc');
subplot(3,2,5);plot(t,u_am,'k');title('已调信号');
grid;axis([0 2/400 -3 3]);xlabel('t');ylabel('u_am');
fs=5000;
w1=(0:511)/512*(fs/2)/100;
subplot(3,2,2);plot(w1,abs(U_o(1:512)'),'k');title('调制信号频谱');
grid;axis([0 7 0 500]);xlabel('X10^4 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');
subplot(3,2,4);plot(w1,abs(U_c(1:512)'),'k');title('高频载波频谱');
grid;axis([0 7 0 500]);xlabel('X10^4 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');
subplot(3,2,6);plot(w1,abs(U_am(1:512)'),'k');title('已调信号频谱');
grid;axis([0 7 0 500]);xlabel('X10^4 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');
fa_o=abs(hilbert(u_am));%对u_am进行hilbert变换,求绝对值得到瞬时幅度fa_o2=(fa_o-1)*10/3;%调整已调波振幅使其与调制信号一致
figure(2);
subplot(2,1,1);plot(t,fa,'k');title('调制信号');
grid;axis([0 2/400 -2.5 2.5]);xlabel('t');ylabel('fa');
w=(0:1000)/1000*5/400;
subplot(2,1,2);plot(w,fa_o2,'k');title('已解调信号');
grid;axis([0 2/400 -2.5 2.5]);xlabel('t');ylabel('fa_o2');