幅度的调制与解调PPT

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f / MHz
调制在时域上是用一个低频信号对一高频信号某一特征 参量进行的控制。低频信号称为调制信号，高频信号称为载 波，而调制出来的信号称为已调制波，所以调制的过程在时 域就是使载波的某一特征参量随调制信号的变化而变化的过 程。调制过程在频域上是一个移频的过程。
调制的类型有许多种。载波信号若用高频正（余）弦波， 可调制的特征参量是幅值、频率和相位，从而可形成幅值调 制、频率调制和相位调制等三种调制形式。频率调制和相位 调制在本质上都具有角度调制的特点，所以在具体处理上具 有共同的特点。
（1）时域三角函数法。
已调制波的时域表达公式为
uy K sinst •sinct
可以用平面三角函数的积化和差关系公式变为
uy K cos(c s)t cos(c s)t
2
这样可以根据调制信号（△R）、载波（u0）的频谱绘制 出调制波（uy）的频谱，如图4所示。由图可见：低频调 制信号（△R）由于是一正弦波，所以具有±ωs处两根频 谱（双边频谱），如图4（a）所示载波同样是正弦波， 具有±ωc处两根频谱，如图4（b）所示。而已调波（ uy ） 是两个余弦信号相加，所以他们频谱在±（ωs-ωc）、 ±（ωs+ωc）处各有两根频谱如图4（c）所示，也就是说
两种分析方法在本例中是难以区分优劣的，但如果调制 信号不是正（余）弦信号而是任意信号，使用三角函数法就 难以解决。用频域卷积的方法就很容易解决，只要将此函数 的频谱原封不动地搬移到载波频谱±ωc所在处，就可以得到 已调波德频谱，所以频域卷积分析方法更具有普遍意义。
幅值调制的频移特点在工程技术上具有重要意义。例如， 所测信号的频率很低，而常用的电子放大器在低频段工作特 性不佳（见图5（a）段）或容易混入低频噪声信号（如工频 干扰），“污染”被测信号，此时可采用幅值调制方法，将 所测信号频率移至放大器增益保持常值和不易受噪声干扰的 频段上（见图（5）b段），到放大后，在设法移回原处，恢 复已放大的原测试信号。另外在广播事业中，为了防止各电 台的相互干扰和适于发射，必须将各电台的声频信号移频至 各自分配的高频、超高a 频频段上b。
调制：用调制信号去控制载波信号的某一个参量的过程。
解调：调制的逆过程，即从已调波中不失真地恢复原有的低频 调制信号的过程
二、幅值调制
幅值调制是使载波信号的幅值随调制信号而线性变化，其调制信号、载波 及已调制波如图（1）所示。随意实现幅值调制的一条重要途径是实现调制波 与载波之间在时域内德乘法运算，这一过程可以用硬件、软件等多种途径来实 现。交流电桥是常用的幅值调节器。现就此例对幅值调制在时、频域内信号的 变化作一细致分析。
交流电桥如图（2）所示，若其4个桥 臂仍为纯电阻，将其调整合适后达到平衡。
图1
图
2
如果4个桥臂中任意阻值发生变化使电桥失衡，而电桥有电压输出为
1 R
uy=
u0
4 R0
激励电源电压现为高频正弦波
u0=U 0 sin ct
即
uy= 1 R U 0 sin ct
4 R0
假如△R也是一个正弦变化量（例如，用应变电阻测量一个正弦交变应力）
一、概述 二、幅值调制 三、幅值解调 四、调制解调的应用
时域特性：指的是信号的强度随着时间的变化特性。这些信号最 后都转换为随着时间而随机变化的电压或电流。例如通信中要处 理的各种信号：语音、数据、图像和视频等。
U/V
f t
t/s
频域特性：描述信号的另一种表示方法。描述的是信号包含 哪些不同频率分量。
影响： sinωst处于正半周期时，已调制波与载波同相；而 sinωst处于负半周时，已调制波与载波反相。
假如调制信号波形不是一个正弦波，而是一个任意波， 按上述方法求取的已调制波波形的幅值随调制信号的幅值
0sinst
u0=U 0 sin ct uy K sinstU 0 sinct
图3
幅值调制在频域的变化过程可以用两种方法来解释。
这种方法虽然可以恢复原波形，但在调制解调的过程 中有一加一减直流过程，由于实际工作中要使每一直流本 身很稳定，且两个波完全对称较难实现，致使原波形与恢 复后波形虽然在幅值上可以成比例，但在分界正负极性的 零点上可能有漂移，而使分辨原波形正负极上可能有误。
同步解调后的频谱包含有与原调制信号相同的频谱和附加的 高频频谱两部分（见图6）前者是恢复波形所需要的；后者是 不需要的，应进一步采取低通滤波将高频部分滤除，从而留 下了需要的原调制信X号m(ω的) 频谱，也就是说在时域恢复了原波 形。
R / R0 Sg 0 sinst
则电桥的输出电压信号成为
uy 1 Sg 0 sin st •U 0 sin ct
令
4
K 1 SgU 0 0
4 则
uy K sinst •sinct
其时域波形如图（3）所示，显而易见，图中的已调制波的幅值是低频 调制信号sinωst 对于高频载波sinωct施加控制的结果。另外还需要给 予特别注意的是，低频调制信号处于不同符号时对于已调制波波形的
o
图 5放大器特性
三、幅值解调
幅值调制的解调过程是将已调制波恢复为低原频调制 信号的过程。恢复原波形包括有幅值和正负号两方面内容。 实现这一过程有如下几种方法。
（1）整流检波解调
被测信号即调制信号在经行幅值调制前，先预加一直 流偏置，使之不再具有双向极性，然后再与高频载波相乘 的已调制波。在调制时只需对已调制波作整流和检波，最 后再将所加直流偏置除去，就可以恢复原调制信号了。
Cn
s s
Cn u0
c
C源自文库 uy
c
（a） （b）
c s c s
图4
（c）
（a）调制信号的频谱；（b）载波的频谱；（c）
（2）频域卷积法。幅值调制的过程在时域是调制信号与载波 信号的相乘，根据傅里叶变换的卷积性质，时域相乘的运算 对于频域卷积的运算，所以已调制波的频谱应是调制信号频 谱与载波信号频谱卷积的结果。由于载波信号的频谱是两个 位置在±ωc处的δ函数，根据δ函数的卷积性质，任何函数与 δ函数的卷积都应是这一函数在δ函数发生处重新构图，也就 是将原函数平移到δ所在的位置上。所以调制信号频谱与载波 信号频谱的卷积就是将调制信号频谱搬移至载波信号频谱即 在±ωc处的两个δ函数处，其结果如图4（c）所示，结果与前 述的三角函数法分析结果完全相同。