現(xiàn)代通信原理7/8/20221第三章幅度調(diào)制(1)單元概述7/8/20222?

常規(guī)雙邊帶幅度調(diào)制（AM）中，已調(diào)正弦波的幅度與輸入信號成正比，不發(fā)生過載時，用包絡(luò)檢波即可恢復(fù)原始輸入信號。已調(diào)信號頻譜具有載頻分量和上下對稱的兩個邊帶。為了節(jié)省功率，可將載波抑制，即演變?yōu)橐种戚d波雙邊帶調(diào)幅（DSB-SC）。其已調(diào)信號頻譜中載波分量已消失，只具有兩個邊帶，簡單的包絡(luò)檢波已不能恢復(fù)原始信號。?7/8/20223

單邊帶調(diào)制（SSB）中只傳輸雙邊帶調(diào)幅信號中的一個邊帶，因而頻道利用率提高一倍。必須采用相干解調(diào)才能恢復(fù)信號。殘留邊帶調(diào)制（VSB）從頻域上來看是介于DSB-SC與SSB之間的一種調(diào)制方

式，它保留了一個邊帶和另一邊帶的一部分。單元學(xué)習(xí)提綱7/8/20224????

（1）輸入為單頻信號時，上述調(diào)制方式的時域和頻域表達(dá)式以及它們的調(diào)制方法；包絡(luò)檢波和相干解調(diào)原理；單邊帶信號的相移法產(chǎn)生；殘留邊帶信號濾波法形成及互補(bǔ)特性；線性調(diào)制的調(diào)制和解調(diào)的一般模型；（6）加性白色高斯噪聲（AWGN）信道中，線性調(diào)制系統(tǒng)采用相干解調(diào)時的抗噪聲性能；

（7）定性地了解常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波在低信噪比時出現(xiàn)的門限效應(yīng)；模擬調(diào)制在廣播、電視中的應(yīng)用。7/8/20225第三章幅度調(diào)制7/8/20226載波調(diào)制(Carrier

Modulation)：將載波變換為一個載有信息的已調(diào)信號.解調(diào)(De-Modulation)：接收端從已調(diào)信號中恢復(fù)基帶信號.7/8/20227調(diào)幅(AM)一.AM

的時域表示幅度調(diào)制—用基帶信號f(t)去迫使高頻載波的瞬時幅度隨f(t)的變化而變化.其中ωc7/8/20228為載波角頻率;θc

為載波起始相位;A0

為載波幅度第九頁，共四十三頁。7/8/202297/8/202210為防止過調(diào)制現(xiàn)象的出現(xiàn),必須滿足A0+f(t)≥0,即,|f(t)|max≤A07/8/202211當(dāng)調(diào)制信號為單頻余弦時7/8/202212令

f(t)=Amcos(

mt+

m)=A0[1+βAmcos(

mt+

m)]cos(

ct+則 SAM(t)=[A0+

Amcos(

mt+

m)]cos(

ct+

c)c)其中Am=Am/A01，稱為調(diào)幅指數(shù)。2．調(diào)制信號為確定信號時，已調(diào)信號的頻譜7/8/202213=[A0+f(t)][ej(ct+SAM(t)=[A0+f(t)]cos(

ct+

c)c)+

e-j(

ct+

c)]已知f(t)的頻譜為F(),由付里葉變換F[A0]=2A0(

)F[f(t)ejct]=F(-C)F[f(t)e-jct]=F(+C)由此可得SAM(7/8/202214)=(1/2)[2A0

(

-

C)+F(

-C)]ejc+(1/2)[2A0

(

+

C)+F(

+

C)]e-jc令c

=0，則SAM()=

A0+

A0(

-

C)+(1/2)F((

+

C)+(1/2)F(-

)C+

C)調(diào)制前后的頻譜如圖3-2所示。7/8/2022157/8/2022167/8/2022177/8/202218我們也可以用頻域卷積來分析，得到與上式相同的結(jié)果。由付氏變換理論可知，時域相乘對應(yīng)于頻域卷積。因此，若c則有SAM(t)=[A0+f(t)]cosct=m(t)C(T)SAM(

)=(1/2

)[M(

)*C(

)]其中m(t)=[A0+f(t)]C(T)=cos

ct它們的付氏變換分別為7/8/202219M（）=F[m(t)]=2A0(

)+F()C（）=F[cosct]=[(

-

C)+(

+C)]所以7/8/202220SAM(

)=(1/2)[(

-

C)+(

+

C)]*[2

A0

(

)+F(

)]=

A0[

(+(1/2)[F(C)+F(-

C)+

(

+

C)]-

+

C)]3、功率分配常規(guī)雙邊帶調(diào)幅信號在1 電阻上的平均功率應(yīng)等于SAM7/8/202221（t）的均方制。當(dāng)f(t)為確知信號時，SAM（t）的均方值即為其平方的時間平均，即SAM=

E[S2

（t）]AM=

E{[A0+f(t)]2cos2

ct}0c=

E[A

2cos2

t]+

E[f2(t)cos2c20

ct]+E[2A

f(t)cos

t]設(shè)調(diào)制信號沒有直流分量，即E[f(t)]=07/8/202222E[cos2此外，cos2

ct=1/2[1+cos2

ct]ct]=0所以

SAM=（A02/2）+（f2(t)/2）=Sc+Sf其中Sc=為載波功率，Sf=為邊帶功率。為邊帶功率部分為有效功率，所以定義調(diào)制效率AM①當(dāng)調(diào)制信號為單頻余弦時，7/8/202223E[f2(t)]=E[Am2cos2(mt)]m2=E[A

]+

E[Am2mcos（2

t)]m=A

2/2在臨界調(diào)制條件下，AM=1

A0=AmAM=（A

2/2）/（A

2+A

2/2）=（1/3）m

m

m②在各種調(diào)制信號中，調(diào)制效率最高的是幅度為A0的方波，7/8/202224AM=0.5。4、調(diào)制信號為隨機(jī)信號時已調(diào)信號的功率譜密度7/8/202225一般情況下，調(diào)制信號是隨機(jī)信號，所以要討論隨機(jī)信號的情況。通信中，調(diào)制信號通常是平穩(wěn)隨機(jī)過程。其功率譜

密度與自相關(guān)函數(shù)之間是一對付氏變換關(guān)系。二.常規(guī)雙邊帶調(diào)幅的調(diào)制過程1.幅度調(diào)制的基本模型2.調(diào)制方式7/8/2022267/8/202227平衡調(diào)制器,可以完成乘法器運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)制。7/8/202228環(huán)行調(diào)制器也可以完成乘法運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅。7/8/2022297/8/202230五.解調(diào)1、相干解調(diào)7/8/202231采用相位相干(Phase-coherent)/同步(Synchronous)解調(diào)，鎖相環(huán)技術(shù)。1)

相位差乘法器的輸入是：SAM(t)=[A0+f(t)]cos(ωct+θc)

；Cd(t)=cos(ωct+φ)乘法器的輸出是：Sp(t)=SAM(t)Cd(t)=[A0+f(t)]cos(ωct+θc)cos(ωct+φ)=[A0+f(t)][cos(θc-φ)+cos(2ωct+θc+φ)]/2用LPF

濾除2ωc

的分量：Sd(t)={[A0+f(t)]cos(θc-φ)}/27/8/2022322)

頻率差本地載波Cd(t)=cos(ωct+⊿ωt+θc)輸出

Sd(t)={[A0+f(t)]cos⊿ωt}/22.非相干解調(diào)—包絡(luò)檢波(Envelope

Detection)7/8/2022337/8/202234常規(guī)雙邊帶調(diào)幅信號的頻譜中，存在著載波

分量，這一部分載波不傳遞任何信息，傳輸效率低，能量耗費(fèi)大，并干擾其它信道的信號，通常只在對線性要求較高的模擬通信中使用。為了提高效率，較少干擾，引出了抑制載波7/8/202235§3.2

抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB-AM)一. 時、頻域表示時域SDSB(t)=f(t)cos(ωct+θc)7/8/2022362.頻域7/8/2022371)線性搬移USB/LSB帶寬BDSB=2B=2fm7/8/202238雙邊帶調(diào)幅信號的頻譜

1.調(diào)制SDSB(t)=f(t)cos(ωct+θc)乘法器—平衡調(diào)制器(Balanced

Modulation)7/8/202239例：若非線性器件的輸入-輸出特性為:y=a1x+a2x2解：由圖x1=f(t)+cosωct;x2=-f(t)+cosωcty1=a1[f(t)+cosωct

]+a2[f(t)+cosωct]2y2=a1[-f(t)+cosωct

]+a2[-f(t)+cosωct]2∴

y=y1-y2=2a1f(t)+4a2f(t)cosωct7/8/202240經(jīng)過BPF，得到第二項(xiàng)4a2f(t)cosωct為輸出2.

解調(diào)—相干解調(diào)：Sd(t)=f(t)cos(θc-φ)/27/8/202241傳輸雙邊帶調(diào)幅信號，所需的帶寬是原調(diào)制信號的兩倍。常規(guī)調(diào)幅和抑制載波調(diào)幅具有相同的帶寬。7/8/202242在帶寬資源緊張的情況下，采用

幅。內(nèi)容總結(jié)現(xiàn)代通信原理。單邊帶調(diào)制（SSB）中只傳輸雙邊帶調(diào)幅信號中的一個邊帶，因而頻道利用率提高一倍。殘留邊帶調(diào)制（VSB）從頻域上來看是介于DSB-SC與SSB之間的一種調(diào)制方式，它保留了一個邊帶和另一邊帶的一部分。（5）