第4章模拟调制系统技巧.ppt

4.1 幅度调制（线性调制）的原理 4.2 线性调制系统的抗噪声性能 4.3 非线性调制（角调制）的原理 4.4 调频系统的抗噪声性能 4.5 各种模拟调制系统的性能比较 ; 4.1　幅度调制（线性调制）的原理 　幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅,使其按照调制信号的规律而变化的过程。幅度调制器的一般模型如图4-1所示。该模型由一个相乘器和一个冲激响应为h(t)的滤波器组成。 设调制信号m(t)的频谱为M(ω)，则该模型输出已调信号的时域和频域一般表示式为;式中,ωc为载波角频率,H(ω) h(t)。 由以上表示式可见，对于幅度调制信号，在波形上，它的幅度随基带信号规律而变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱结构在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。 由于这种搬移是线性的，因此幅度调制通常又称为线性调制。 　　图4-1之所以称为调制器的一般模型,是因为在该模型中,只要适当选择滤波器的特性H(ω),便可以得到各种幅度已调信号。例如,调幅(AM)、双边带(DSB)、单边带(SSB)和残留边带(VSB)信号等。 ;图 4 – 1　幅度调制器的一般模型;4.1.1　调幅(AM) 　　在图4-1中,选择滤波器H(ω)为全通网络,即h(t)=δ(t),并假设调制信号m(t)的平均值为0。将m(t)叠加一个直流偏量A0后与载波相乘(见图4-2),即可形成调幅(AM)信号。其时域和频域表示式分别为 ;图 4 - 2 AM调制器模型;图 4 - 3AM信号的波形和频谱; 由图4-3 的时间波形可知，当满足条件|m(t)|max≤A0 时AM信号的包络与调制信号成正比，所以用包络检波的方法很容易恢复出原始的调制信号，否则，将会出现过调幅现象而产生包络失真。这时不能用包络检波器进行解调，为保证无失真解调，可以采用同步检波器。 由图4-3 的频谱图可知，AM信号的频谱SAM(ω)由载频分量和上、下两个边带组成，上边带的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。因此，AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽是基带信号带宽fH的两倍，即; AM信号在1Ω电阻上的平均功率应等于sAM(t)的均方值。当m(t)为确知信号时，sAM(t)的均方值即为其平方的时间平均， 即; 式中， PC= /2为载波功率，PS= /2为边带功率。  由此可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率才与调制信号有关。也就是说，载波分量不携带信息。即使在“满调幅”（|m(t)|max=A0时，也称100％调制）条件下，载波分量仍占据大部分功率，而含有用信息的两个边带占有的功率较小。因此，AM信号的功率利用率比较低。 ;4.1.2　抑制载波双边带调制（DSB-SC） 　　将图4-2中直流A0去掉, 则可产生抑制载波的双边带信号, 简称双边带信号(DSB)。其时域和频域表示式分别为;图 4-4DSB信号的波形和频谱 ;　　由图4-4的时间波形可知, DSB信号的包络不再与调制信号的变化规律一致, 因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号, 需采用相干解调(同步检波)。另外, 在调制信号m(t)的过零点处, 高频载波相位有180°的突变。 　　由图4-4的频谱图可知, DSB信号虽然节省了载波功率, 功率利用率提高了, 但是它的频带宽度仍是调制信号带宽的两倍, 与AM信号带宽相同。由于DSB信号的上、 下两个边带是完全对称的, 它们都携带了调制信号的全部信息, 因此传输其中的一个边带即可, 这就是单边带调制能解决的问题。;4.1.3　单边带调制(SSB) 1. 用滤波法形成单边带信号 产生SSB信号最直观的方法是让双边带信号通过一个边带滤波器，保留所需要的一个边带，滤除不要的边带。这只需将图 4 - 1 中的形成滤波器H(ω)设计成如图 4 - 5 所示的理想低通特性HLSB(ω)或理想高通特性HUSB(ω)，就可分别取出下边带信号频谱SLSB(ω)或上边带信号频谱SUSB(ω)，如图4-6 所示。 ;图 4 –5 　 形成SSB信号的滤波特性;图 4 - 6SSB信号的频谱; 滤波法形成SSB信号的技术难点是,由于一般调制信号都具有丰富的低频成分,经调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄,这要求单边带滤波器在fc附近具有陡峭的截止特性,才能有效地抑制无用的一个边带。这就使滤波器的设计和制作很困难,有时甚至难以实现。为此,在工程中往往采用多级调制滤波的方法。 ;