1、1第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 第十一章第十一章 調制解調及調制解調及v/f-f/v變換變換 11 1 調制解調的概念調制解調的概念 11 2 幅度調制幅度調制11 4 角度調制角度調制11-6 11-6 解調器解調器2第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-1 調制解調的概念調制解調的概念 u調制：用有用的信息信號去控制或改變一個高頻振蕩信號的某些參數的過程。其中，信息信號稱為調制信號，高頻振蕩信號稱為載波，調制后的信號稱為已調信號u解調：是調制的逆過程，即從已調信號中還原出有用信息信號的過程。 調制的方

2、法：用正弦波作為載波信號的模擬調制方式； 用一組數字或脈沖串作為載波信號的脈沖調制方式。 11-1-1 模擬方法的三種基本調制方式模擬方法的三種基本調制方式 3第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 1振幅調制（調幅am）：用信息信號控制載波信號的振幅， 如 圖11-1(a)所示。 2頻率調制（調頻fm）：用信息信號控制載波信號的頻率，如圖11-1(b)所示。 3.相位調制（調相pm）：用信息信號控制載波信號的相位。4第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-1-2 數字調制（鍵控）數字調制（鍵控） 調制信號為數字信號

3、，一般稱“鍵控”。數字調制分為振幅鍵控（詢問）、移頻鍵控（fsk）、移相鍵控（psk），波形如圖11-2所示。 5第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-1-3 脈沖調制脈沖調制用脈沖串組成載波，用信息信號去改變脈沖串的幅度稱為脈沖幅度調制（pam）；用信息信號去改變脈沖串的寬度稱為脈沖寬度調制（pwm）；用信息信號去改變脈沖串出現的時間位置稱為脈沖位置調制（ppm）。圖11-3所示為這三種脈沖調制波形的示意圖。 6第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-1-4 多路調制和多路傳輸多路調制和多路傳輸模擬方式的多

4、路調制是建立在頻率分割制（頻分制）的基礎上 的。 頻分制：頻分制：即每個消息或信道分配一個頻帶，各個頻帶緊靠在一起。或者說將不同的消息信號調制到不同的載波上，然后混在一起用同一根電纜發送出去。在接收端用帶通濾波器將不同載波的已調信號分離出來。即：頻分多路復用系統。 脈沖式的數字多路調制系統是建立在時間分割制（時分制）的基礎上的。 時分制：時分制：即每個消息或信道分配一確定的時間間隔，每個間隔之間有一小延遲（保證各信號不受干擾）。由于各個信道之間采用了時間分割，所以每個信道在接收端都能被正確地分離出來。即：時分多路復用系統。 7第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變

5、換變換 11-2 幅度調制幅度調制幅度調制有四種：標準幅度調制；雙邊帶幅度調制（dsb am）；單邊帶幅度調制（ssb am）；殘留邊帶幅度調制（vsb am）。 11-2-1 標準調幅的基本特性標準調幅的基本特性一、am調幅波的表達式及波形圖設調制信號為： ；載波信號為： 已調波表達式為： tutussmscos tutuccmccos ttuuttuutucssmcmcscmamcoscoscos ttmuttuuutucsacmcscmsmcmamcoscos1coscos1式中 稱“調幅指數”或“調幅度”。ma1。波形圖如圖11-4所示。 cmsmauum8第第1111章章 調制解調及

6、調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 二、調幅波的頻譜二、調幅波的頻譜 tumtumtuttmutusccmasccmaccmcsacmamcos2cos2coscoscos19第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 “差頻”、“和頻”分別為下邊頻和上邊頻。 調幅波的帶寬為：ssamfbw222三、調幅波的功率三、調幅波的功率在1負載電阻上，信號的平均功率與電壓振幅的平方成正比。則，已調am波的功率分配為：載波功率：邊頻功率：總功率：可見，在am調制中，載波功率占了總功率中的絕大多數。因此，效率不高。221cmu22412212cmacmaumum

7、22222414121acmcmacmmuumu10第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 四、四、am調幅的實現調幅的實現 如圖11-5所示11-2-2 雙邊帶調幅雙邊帶調幅（dsb am）抑抑制載波調幅（平衡調制載波調幅（平衡調幅）幅） 將標準調幅波的載波分量濾除。 u 其表達式為：u 波形圖及頻譜圖：如圖11-6（下頁）所示。u 實現方法：如圖11-7（下頁）所示。 tututtututuscsmscsmcssmcsdsbcos2cos2coscoscos11第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 12第第1111章

8、章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-2-3 單邊帶調幅（單邊帶調幅（ssb am） 只保留雙邊帶調幅中的一個邊帶分量。如圖11-8（上頁）所示。 11-2-4 混頻混頻混頻又稱為變頻，即將一個頻率變為另一個所需的頻率。其實質是頻率的搬移的過程。13第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-4 角度調制角度調制 11-4-1 調頻波與調相波的數學表達式調頻波與調相波的數學表達式調頻波的特征是已調波的瞬時角頻偏 與 調制信號成正比，即 ，所以 。式是kf為調頻靈敏度。則調頻波的瞬時相位為： 為載波初相角。 tus t tukt

9、sf tukttsfcc tsfcdttuktt000所以，調頻波的一般表達式為：可見，調頻波的相位是隨調制信號的積分而變化的。 tsfccmcmfmdttuktututu00coscos14第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 設 ，則調頻波的表達式為： tutussmscos 0sincostuktutusssmfccmfm令調頻指數mf： 為最大頻偏，則smsmssmffffukmm 0sincostmtutusfccmfm波形如圖11-17所示。調頻波是等幅波，所以平均功率與載波相同。調相波的特征是已調波的瞬時相偏 與調制信號 成正比，即 ，所以調

10、相波的一般表達式為： t tus tuktsp 0coscostuktututuspccmcmpm15第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-4-2 調頻波頻譜調頻波頻譜單頻調制情況下，調頻波和調相波可分解為載波和無窮多對上下邊頻分量之和，各頻率分量之間的距離均等于調制頻率，各頻率分量的振幅均由貝塞爾函數值決定。mf越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多。如圖11-18（下頁）所示。 16第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-4-3 調頻波有效頻譜寬度估算調頻波有效頻譜寬度估算sffmfmbw1217第第1111

11、章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-6 解調器解調器 11-6-1 調幅波的解調調幅波的解調檢波器檢波器 一、包絡檢波器調幅波的解調也稱為“檢波”。電路及檢波波形如圖11-23所示18第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 d導通時，c充電，充電時間常數為 （小）d截止時，c放電，放電時間常數為 （大），但不能太大，否則會出現“惰性失真”，如圖11-23(c)所示。ldrrc1lcr2二、同步檢波器二、同步檢波器同步檢波器不僅適用于標準調幅波的檢波，也適用于雙邊帶和單邊帶調幅波的檢波。這種檢波器需要一個與載波頻率和相位完全相

12、同的同步參考信號（本機振蕩）。實現模型如圖11-25(a)所示。19第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 設ui(t)為雙邊帶調幅信號，參考信號ur(t)的頻率、相位與載波相同。即： ，則相乘器輸出為：其中第一項為被檢波器恢復出來的調制信號，第二項為二倍頻的dsb am波，可用低通濾波器濾除。 ttututucssmcsicoscoscos tutucrmrcos ttukutukututtkutucsrmsrmcrmcso2cos22coscos20第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-6-2 調頻波的解調調頻

13、波的解調 調頻波的解調稱為頻率檢波，簡稱鑒頻。調相波的解調稱為相位檢波，簡稱鑒相。 一、脈沖計數法（零交點鑒頻器）解調如圖11-27所示。21第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 調頻波（放大限幅）等幅不等寬方波（微分）尖脈沖（脈沖形成電路）等寬而疏密不同的脈沖序列（低通濾波器）得調頻脈沖序列的平均分量，即為調制信號。 二、波形變換法解調二、波形變換法解調 所謂波形變換法調頻解調，是將調頻波首先變換成調頻調幅波或調相波，然后通過包絡檢波或鑒相器恢復原來的調制信號。 1斜率鑒頻器（頻率振幅變換式鑒頻器）如圖11-28所示。使諧振回路工作在失諧狀態，如圖中q點。圖11-29為雙失諧鑒頻器及其特性，其具有較好的線性和較大的鑒頻范圍。22第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 23第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 2相位鑒頻器（頻率相位鑒頻器（頻率相位變換式鑒頻器）相位變換式鑒頻器） 將瞬時頻率的變化轉換為瞬時相位的變化，然后用相位檢波器檢出調制信號的頻率解調電路稱為相位鑒頻器。如圖11-30所示 24第第1111章章 調制解調及調制解調及v/f-f/vv/f-f/v變換變換 11-6-3 相敏檢波器（相敏檢波器（psd） 相敏檢波器又稱為相位檢波器或鑒相器。鑒相器的輸