调制与解调课件

三、功率
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1、 DSB/SC-AM波数学表达式
u AM U c (1 ma cos t ) cos c t U c cos c t ma cos t U c cos c t
抑制载波后
uDSB Au uc AU m cos tUcm cos c t 1 AU mU cm [cos( c )t cos( c )t ] 2
第5章 振幅调制与解调
1
本章知识点及结构
调幅波的性质（数学表达式、频谱特征、功率） 振 幅 调 制 与 解 调 5.2
调幅波的产生（原理，电路，评价指标）
5.3，5.4 调幅波的解调（电路，评价指标，检波失真） 5.5，5.6
2
第五章 振幅调制与解调

5.1 概述 5.2 调幅信号的分析（重点） 5.3 调幅波产生原理的理论分析 5.4 普通调幅波的产生电路（电路设计） 5.5 普通调幅波的解调电路（重点,电路设计） 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路 （电路设计）
抑制载波的单边带调幅（SSB/SC-AM）
5.2小结
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5.2.1 普通调幅波
问题： 一、调幅波数学表达式及波形特征如何？ 二、调幅波的频谱有什么特征？ 如何根据频谱计算频带宽度？ 三、如何计算调幅波的功率？
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1、AM波数学表达式
调制信号
u Um cost
控制
载波信号
uc U cm cos(ct )
结论：调幅的过程就是
在频谱上将低频调制信号 搬移到高频载波分量两侧的过程。
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应用例3：画出限带信号的调幅波频谱
u AM U c 1 mn cos n t cos c t n 1 1 U c cos c t mn cos( c n )t mn cos( c n )t 2 n 2 1 1 U c cos c t mn cos( c n )t mn cos( c n )t n 2 n 2 不含信息 载 波 分 量: c 同样含有三部分频率成份 ( c n ) 含信息 上 边 带 下 边 带 ( c n ) 含信息
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3、 DSB/SC-AM波频谱特征
uDSB Au uc AU m cos tUcm cos c t 1 AU mU cm [cos( c )t cos( c )t ] 2
调制信号

下边频
载波
c
上边频
结论2： DSB波的频谱成份中抑制了载波分量
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提示一、数学表达式
由
uDSB
1 AU mU cm [cos(c )t cos(c )t ] 2
通过边带滤波器
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uDSB
1 AU mU cm [cos(c )t cos(c )t ] 2
可得
uSSBH 1 AU mU cm cos( c )t 2
载波信号的幅度 U cm
已调信号
调幅波的幅度
U AM (t ) Ucm kaUm cost
(调幅波)
u AM U AM (t ) cos(ct )
U cm (1 ma cost ) cos(ct )
k aU m ma U cm
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应用例1：写出调制信号为限带信号的调幅波表达式 一般，实际中传送的调制信号并非单一频率的信 号，常为一个连续频谱的限带信号 f ( t ) 。
3
5.1 概 述
回顾问题：（第一章 调制系统概念）
1. 什么是“调制”与“解调”？ 2. “调制”与“解调”的过程如何实现？ 3. “调制”与“解调”的方式有哪些？
4
1.“调制”与“解调”：


调制（ modulation ) 解调（demodulation）
电信号通信中，实现低频信号远距离 传输的一种主要方法。
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4、 DSB/SC-AM波带宽 即 已调波频谱所占频带宽度 结论3： BDSB=2Fmax
在频域上，DSB 与普通调幅波AM，所占带宽相同 。
限带信号 载波
Ωmax
调幅波
ω
下边频带
c
ω
上边频带
ωc-Ωmax
ωc+Ωmax
ω
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5、 DSB/SC-AM波功率
调制信号

下边频
载波
c
上边频
结论4： 比普通调幅波节省了发射功率，即不发射载波。 全部功率为边带占有，功率利用率高于AM波。
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5.2.2 抑制载波的双边带调幅波
（DSB/SC-AM） 此节讲述及学习方法——比较法 与普通调幅波相比： 对DSB/SC-AM的数学表达式、波形、频谱、 带宽、功率的分析及计算方法不变。
结论变吗？
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5.2.2 抑制载波的双边带调幅波
（DSB/SC-AM） 一、数学表达式、波形 二、频谱、带宽
上边带信号 下边带信号
uSSBL
1 AU mU cm cos(c )t 2
载波分量(c ) : 不含传输信息 上边频分量 c : 含传输信息 下边频分量 c : 含传输信息
调制信号

Ω
载波
调幅波
下边频
1 maU cm 2
U cm
ωc
1 maU cm上边频 2
ωc - Ω
ωc +Ω
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调制信号频谱、载波信号频谱、已调波频谱 之间的关系。
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1、调制器在发射机中位置
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1、解调器在接收机中的位置
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2.为什么要通过调制来发送信号？

天线尺寸的限制 只有天线实际长度与电信号的波长可比拟时，电 信号才能以电磁波形式有效辐射。 可实现的回路带宽 低频信号频率变化范围很大，很难做出参数在如 此宽范围内变化的天线和调谐回路。
区别不同的音频信号 有利于接收来自不同发射机的信号（因为不同发 射机有不同的载波频率）。
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在现代电子通信系统的设计中，为节约频带，提 高系统的功率和带宽效率，常采用单边带（SSB）调 制系统
抑制载波的单边带调幅波（SSB/SC-AM）
单边带 (SSB) 信号是由双边带 (DSB) 调幅信号 中取出其中的任一个边带部分而成。
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5.2.3 抑制载波的单边带调幅波（SSB/SC-AM）
表明: 对单频调制的调幅波，最大调制时的 功率为载波功率的1.5倍。 其中边频功率是载波功率的一半。
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可见： 在普通调幅波信号中，有用信息只携带在边频 带内，而载波本身并不携带信息，但它的功率却占 了整个调幅波功率的绝大部分，因而调幅波的功率 浪费大，效率低。
抑制载波的双边带调幅波
（DSB/SC-AM）
限带信号 载波
Ωmax
调幅波
ω
下边频带
c
ω
上边频带
ωc-Ωmax
ωc
ωc+Ωmax
ω
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4.普通调幅波带宽(B, Bandwidth)
即 已调波频谱所占频带宽度 （1）调制信号为单一频率（=2F）的正弦波， 则 B=2F
（2）实际上，调制信号是包含若干频率分量的 复杂波 (F =Fmin~Fmax) -------多频调制情况 则， B=2Fmax
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5、调幅波的功率
计算方法：(设调幅波电压加于负载电阻R上） 1. 将调幅（电压）信号的数学表达式展开成余 弦（或正弦）项之和的形式，即
A
i
mi
cos(i t i )
2.
P总
P 2R
i i i
2 Ami
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当 ma 1 时，边频功率最大 此时
P 1.5 Pc
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2、AM信号波形特征
u AM U cm (1 ma cost ) cosct
u U cost
uc U cm cosct
波形特征： (1)调幅波的振幅（包络）变化规律 与调制信号波形一 致 (2)调幅波频率（即变化快慢） 与载波频率一致
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U max Ucm (1 ma )
U cm
ma
U min Ucm (1 ma )
1 U max U min 2 U cm
ma 1 ma 1
波形特征： (3)调幅度ma反映了调幅的强弱程度 一般ma值越大调幅越深：
ma 0时 ma 1时 m 1时 a 未调幅 最大调幅 (百 分 之 百 )
解 调
检波 鉴频 鉴相
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总结：
调制信号（低频信号）： 需要传输的电信号 语言 （原始信号） 图像 数据 载波信号（高频信号）： uc Uc cos(c t ) （等幅）高频正弦波振荡信号 已调(波)信号（高频信号）： 经过调制后的高频信号
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信 号
5.1 概 述
本节问题： 1、调制器、解调器在无线电收发系统中的位置？ 2、为什么要通过调制来发送信号？ 3、连续波调制与脉冲调制的关系？ 4、调幅与检波的典型电路
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连续波调制
调幅（AM）
调频（FM）
3.
（载波调制）
调相（PM）
调角
调制
分类
脉幅调制（PAM） 脉冲调制 脉宽调制（PWM）
（二次调制）
脉位调制（PPM）
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4、调幅与检波的典型电路
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5.2 调幅信号的分析(重点)
调幅有三种方式： 含载波的普通调幅（AM）（重点）
抑制载波的双边带调幅（DSB/SC-AM）
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3.调制的方式:
低频信号 高频信号 控制 载波的参数
调 制
（载波）
幅度 频率 相位
相角 已调波 幅度调制（简称“调幅”，AM）
角度调制
频Leabharlann Baidu调制（简称“调频”，FM） 相位调制（简称“调相”，PM8）
3.解调的方式：
低频信号 高频信号 控制 载波的参数
调 制
（载波）
幅度 频率 相位
调幅波 调幅波调频波 调频波调相波 调相波 低频信号
过 调 幅, 包 络 失 真 , 实 际 电 路 中 必22 须避免
注意：
调制度ma的计算方法 避免过调幅现象
应用例2：
已知调制信号波形如下图a所示，载波信号波形 如图b所示，画出ma=1时的普通调幅波的波形。
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3、调幅波的频谱
频谱分析的方法： (1) 将调幅（电压）信号的数学表达式展开成 余弦（或正弦）项之和的形式，即
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2、 DSB/SC-AM波形特征 结论1：
(1)DSB信号的包络正比于调制信号的 绝对值
U cost
(2) DSB信号载波的相位反映 了调制信号的极性，即在调制 信号负半周时，已调波高频与 原载波反相。因此严格地说， DSB信号已非单纯的振幅调制 信号，而是既调幅又调相的信 号。
(3)高频振荡的相位在uΩ(t)=0瞬间有180o突变。
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2.“调制”与“解调”的过 程:
人 低频信号 控制 飞机的参数（如 载波的参数（如幅度、 重量、速度等） 频率、相位） 高频信号 飞机
装 调 载 制
（载波） （载体）
载有人的飞机 已调波
低频信号 人
解 卸 调 载
还原
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2.“调制”与“解调”的过程：
调制： 用被传送的低频信号去控制高频信号 （载波）的参数（幅度、频率、相位）， 实现低频信号搬移到高频段。 解调： 是调制的反过程。即：把低频信号从 高频段搬移下来，还原被传送的低频 信号。
u AM U cm [1 ka f (t )] cos ct
若将
f (t ) 分解为：f ( t ) U n cos( n t n )
n 1
n 1

则有 u AM U cm 1 mn cos(nt n ) cosct 其中：
k aU mn mn U cm
此节主要为自学，学习方法——比较法 根据：
单边带 (SSB) 信号是由双边带 (DSB) 调幅信号 中取出其中的任一个边带部分而成。 对SSB/SC-AM的数学表达式、波形、频谱、 带宽、功率进行分析及计算
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5.2.3 抑制载波的单边带调幅波（SSB/SC-AM）
一、数学表达式 二、调幅波的频谱 三、调幅波的功率 注意总结： 与普通AM波、DSB/SC-AM相比， SSB/SC-AM不同的地方。
A
i
mi
cos(i t i )
(2) 以每一余弦（或正弦）项的频率 i 或 f i
为横坐标上的点，其幅度 Ami 为纵坐标上 的点，画出频谱分布图。
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3、调幅波的频谱特征
u AM U cm (1 ma cost ) cosc t 1 1 U cm cosct ma cos(c )t ma cos(c )t 2 2