红外通信--副载波的调制(论文格式).doc

红外通信特性研究与应用副载波调制传输实验摘要：低频电磁波的辐射需要足够长的天线，且能量损失大，所以低频信号不能由天线发射。实际生活中，是利用高频无线电波作为“运输工具”，把所需传送的低频信号“装载”到高频信号上，再由天线发送出去。我们把被传送的低频信号叫做“调制信号”，把运载低频信号的高频信号叫做“载波”。使载波信号的某项参数（幅度、频率或相位）随调制信号的变化而变化，从而将调制信号“装载”到载波上的过程，叫做调制。调制的目的是利用高频信号把低频信号传送到远方。到达目的地后，还必须把低频信号从高频信号中“卸”下来。这种把低频信号从高频已调波中分离出来的过程，叫做解调。关键词： 调制与解调 变容二极管 LC振荡引言：调制的一般步骤：将待传输的信号经放大器进行放大后，送入调制器；同时高频振荡器产生高频等幅载波信号，也送入调制器；载波信号在调制器内被调制信号调制，得到高频调幅或调频信号，在由高频放大器进行放大，最后由天线发送出去。正文： 设调制信号为，载波振荡为。如果载波的瞬时频率偏移随调制信号m(t)线性变化，即：则称为调频，是调频系数，代表频率调制的灵敏度，单位为2赫兹/伏。所以调频波的瞬时相位为：调频信号可写成下列一般形式： （1） 式中为载波的角频率，为调频信号的瞬时相位偏移。下面考虑两种特殊情况：假设m(t)为电压为V的直流信号，则（1）式可以写为： （2）（2）式表明直流信号调制后的载波仍为余弦波，但角频率偏移了假设m(t)=Ucost，则（1）式可以写为： （3） 令A=1，将上式展开得：从上式可以看出，由简谐信号调制的调谐波，其频谱具有以下特点：载频分量上、下各有无数个边频分量，它们与载频分量相隔都是调制频率的整数倍。同时，振幅由对应的各阶贝塞尔函数值所确定。奇数次的上下边频分量相位相反。调制指数越大，具有较大振幅的边频分量就越多。调频有直接调频和间接调频两种方法，这里我们主要研究直接调频。直接调频是用调制信号去控制振荡器的工作状态，改变其振荡频率，使其频率随调制信号线性变化，以产生调频信号。 高频振荡器主要LC振荡电路组成，所以只要用调制信号去控制载波振荡器频率的元件参数，并使瞬时频偏按调制信号规律变化，就可以实现直接调频。因此，可以在LC回路中并入可变电抗元件，作为组成振荡回路的一部分，用调制信号去控制电抗元件的参数，即可产生振荡频率随调制信号变化的调频波。这里的电抗元件是电压控制的变容二极管。CjL1C1LLCjC1L1 C2+ m(t)- m(t) +UQ - +UQ m(t) 调制信号UQ 使二极管反偏C1 隔直，防止UQ通过L短路L1 高扼圈，对高频开路，对 m(t)短路，使其加在Cj上C2 高频旁路对变容二极管： （4）式中式中C0：UR=0时的电容值（零偏置电容）；UR为反向偏置电压；UB：PN结势垒电位差；：结电容变化指数，通常=1/2-1/3，经特殊工艺制成的超突变结电容 =1-5。 （5） 将（5）式带入（4）式，得： 式中：，由LC振荡器： 得： 当， ，实现了理想的线性调制。当，调制特性是非线性的。但调制信号足够小时，也可实现近似的线性调制。 调制的目的是利用高频信号把低频信号传送到远方。到达目的地后，还必须把低频信号从高频信号中“卸”下来。这种把低频信号从高频已调波中分离出来的过程，叫做解调。其中，调幅波的解调叫做检波；调频波的解调叫做鉴波。频-幅 变换器包络检波器鉴波的一般过程：通过频-幅变换器将等幅的调频波变换为调频调幅波，再通过包络检波器得到原调制波。副载波传输采用频率调制，解调电路的输出只与接收到的瞬时频率有关，可以观察到在一定的范围内，衰减对输出几乎无影响，表明调频方式抗外界干扰能力强，信号失真小。实验发现，当基带信号的幅度增加到14.1V时，输出信号才会出现失真现象（而基带调制的输出范围只有0.76V左右）。结束语： 调制主要分为调幅和调频两种。其中，调频因抗外界干扰能力强，信号失真小的特点，应用更广泛。调频的方式有很多种，各有其利弊。最常用的为变容二极管直接调频。在某些应用场合，例如有线电视需要在同一根光纤上同时传输多路电视信号，此时可用N个基带信号对频率为f1，f2fN的N个副载波频率进行调制，将已调制的N个副载波合成一个频分复用信号，驱动发光二极管在接收端，由光电二极管还原频分复用信号，再由带通滤波器分离出副载波，解调后得到需要的基带信号参考文献：1. 康华光 . 电子技术基础 . 北京：高等教育出版社，20082. 刘修文 .