调制解调原理详细介绍

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调 幅
调制信号 已调信号fS (t)= f (t)cos0t
f S (t )
f (t )
信 道
y (t )
y(t)= f (t)cos0t
s (t ) cos 0t
载波信号
其频谱为 FS(j)=½{F[j(- 0)]+F[j(+ 0)]}
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双边带（DSB）AM
F ( j )
乘法器
加法器
Y ( j )
f (t )
B 0B

y (t )
0

s (t ) cos 0t
S ( j )
A
0
0

调制信号的 频谱
0
由此可见，原始信号的频谱被搬移到了 频率较高的载频附近，达到了调制的目的。
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解调
已调信号y (t)= f (t)cos0t
y (t )
g (t )
g (t ) y (t ) s(t ) f (t ) s 2 (t ) f (t ) cos 2 0t 1 [ f (t ) f (t ) cos 2 0t ] 2
2
c 0 c
f (t )
s (t ) cos 0t
本地载波信号ຫໍສະໝຸດ 其频谱为 G(j)=½F(j)+¼{F[j(-20)]+F[j(+20)]}
此信号的频谱通过理想低通滤波器， 可取出F(j)，从而恢复原信号f (t) 。
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S ( j )
SSB信号的频谱
0
B 0B

调制信号的频谱
0
0

载波信号的频谱
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AM信号的解调

异步解调


y (t )
C

R

低通滤波器
f (t )
检波器
检波器输出 已调信号 检波器 解调后的 信号
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为了使已调信号的包络是跟随调制信号变化，必须 将双极性信号变成单极性信号。其方法是在发送信 号中加入一定强度的载波信号 A cos 0t ，如图4-29所 示。于是发送的信号为
y(t ) [ A f (t )] cos 0t
上式中，对于全部t，A选择得足够大，有，其频谱 为 Y ( j ) A [ ( 0 ) ( 0 )] 1 2 {F [ j ( 0 )] F [ j ( 0 )]} 由上式可见，除了由于载波分量而在处形成两个冲 激函数之外，这个频谱与抑制载波的AM的频谱相 同。
B1 0 B1 F2 ( j )

cos 1t
1
0 1
Y2 ( j)


B2 0 B2
F3 ( j )

cos 2t
2
0
Y3 ( j )
2

B3 0 B3

cos 3t
3
0
3

多路复 用信号
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乘法器
f (t )
B 0B
y (t )
s (t ) cos 0t
S ( j )
0
Y ( j )

0
0

调制信号的 频谱
已调信号的频谱
0
0
0

载波信号的频谱
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双边带（DSB）AM

可见，只有当调制信号f(t)的振幅总为正时， 已调信号的包络才对应于原信号f(t)。
(a) 单极性信号(粗线)及已调信号
(b) 双极性信号(粗线)及已调信号
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双边带（DSB）AM

发射载波的AM
时分复用
时分复用指在一个信道上同时传输多路信号。 时分复用系统的各个信号占据信道不同的时间 段。时分复用的理论依据是抽样定理。 实际传送的信号并非冲激抽样，可以占据一段 时间。图中仅以两路信号复用为例

信号1
信号2
t
图4-35 时分复用示意图
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双边带（DSB）AM

抑制载波的AM
最简单的调幅方案是利用带有信息的信号即调制信 号对载波进行调制。如图4-27所示。 设f(t)为调制信号，s(t)为载波信号，已调信号
y(t ) f (t ) s(t ) f (t ) cos 0 t
其频谱为 Y ( j ) 1 2 {F [ j ( 0 )] F [ j ( 0 )]}
Y ( j )
解调后信号的频谱
y (t )

g (t )
2
c 0 c
f (t )
F ( j )
0
0
0
s (t ) cos 0t
S ( j )
B 0B

已调信号的频谱
0
调制信号的频谱
0
0

载波信号的频谱
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4.6 调制与解调

调制与解调：
所谓调制，就是用一个信号（原信号也称调制信号）去控制另 一个信号（载波信号）的某个参量，从而产生已调制信号， 解调则是相反的过程，即从已调制信号中恢复出原信号。 根据所控制的信号参量的不同，调制可分为： 调幅，使载波的幅度随着调制信号的大小变化而变化的调制 方式。 调频，使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变，而幅度 保持不变的调制方式。 调相，利用原始信号控制载波信号的相位。 这三种调制方式的实质都是对原始信号进行频谱搬移，将信号 的频谱搬移到所需要的较高频带上，从而满足信号传输的需要。
频率多路复用
解调
F1 ( j)
带通 滤波器
低通 滤波器
Y ( j )
带通
cos 1t
低通 滤波器
B1 0 B1

F2 ( j )
0
1
2
3

滤波器
cos 2t
B2 0 B2

F3 ( j )
低通 滤波器
多路复用信号
带通 滤波器
cos 3t
B3 0 B3

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由此可见，原始信号的频谱被搬移到了频率较高的 载频附近，达到了调制的目的。 已调信号的频谱表明原信号的频谱中心位于上，且 关于对称。它是一个带通信号。
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双边带（DSB）AM
F ( j )
单边带（SSB）AM

SSB AM信号的产生
F ( j )
0
Y1 ( j )
0
0

f (t )
B 0B
y1 (t )
Y ( j )

cos 0t
j sgn( )
Hilbert 变换器

y2 (t )
sin 0t
y (t )
Y2 ( j)
0
0
0

0
0
0

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单边带（SSB）AM
G( j )
20
B 0B
20

解调后信号的频谱
Y ( j )
y (t )
0
g (t )
2
f (t )
F ( j )
c 0 c
0
0

s (t ) cos 0t
0
0

已调信号的频 谱
载波信号的频谱
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AM信号的解调

在接收端，可利用解调或检波来恢复出信号， 下面讨论两种检波方案。


同步解调
同步解调就是用 cos 0 t 信号和已调信号混频， 之后再进行低通滤波。下图是抑制载波AM解 调的一种方案。
AM信号的解调 已调信号如图 (a)所示，其中，粗线是检
波器输出波形，低通滤波器再对检波器 输出进行平滑处理，以恢复原信号波形 ，如图 (b)所示。
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频率多路复用
F1 ( j)
调制
Y1 ( j)
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AM信号的解调
G( j )
G ( j ) 1 2 F ( j ) 1 4 {F [ j ( 20 )] F [ j ( 20 )]}

20
0
20
g (t ) f (t ) cos 2 0t 1 2 [ f (t ) f (t ) cos 20t ]
AM信号解调的特点
此信号的频谱通过理想低通滤波器，其截止频 率 C B，幅值为2，就可取出 F ( j )，把高频 分量滤除，从而恢复原信号 f (t ) 。 由图可见，接收端与发送端的载波信号是同频 率同相位的。它要求调制器与解调器的载波信 号准确同步。 下图是发射载波AM的解调方案。