信号调制的基本原理ppt课件

第四章和第四章中信号调制的基本原理要求理解调制的基本概念，掌握三种模拟调制的基本原理，推导它们的表达式、波形和频谱图，并正确分析和比较不同调制波的异同。了解三种数字调制信号的基本原理和实现方法，第4章信号调制的基本原理，知识点调幅(调幅、DSB、单边带、VSB)数字调制(ASK、FSK、PSK)调制信号的表达式、波形和频谱图，第4章信号调制的基本原理，各种调幅电路的特点、原理和分析方法，数字调制信号的基本原理，4.1概述，4.1.1信号调制和变换无线电通信使用电磁波作为信息载体。调制信号具有低频、宽频带和相互重叠的特点。所谓调制是将待传输的基带信号加载到高频振荡信号上的过程。信号调制本质上是将基带信号移动到高频载波上的过程，即频谱移动的过程。4.1.2信号调制方法和分类正弦波一般可表示为(4-1)正弦波有三个参数：振幅、频率和相位。所谓调制是指将调制信号加载到三个参数中的一个参数上的过程，或者幅度、频率或相位随调制信号的幅度线性变化的过程，4.1.2信号调制的方法和分类，有三种基本的调制方法：一是将调制信号加载到载波信号的幅度上，二是将调制信号加载到载波的频率上，这叫做调幅(AmplitudeModulation， 第三种是将调制信号加载到载波的相位上，这叫做相位调制，这叫做相位调制，4.1.2信号调制的方法和分类。 当载波被数字量调制时，根据调制参数的不同有三种调制方式，加载的参数是幅度，这种调制称为幅度键控调制。简而言之，当加载的参数是频率时，ASK调制被称为频移键控调制。简而言之，当加载的参数是相位时，FSK调制被称为相移键控调制。它简称为PSK调制，(4.1.2)信号调制方式和分类，(4.2)调幅原理和特点，(4.2.1)普通调幅(AM)1。普通调幅信号的数学表达式首先讨论了当调制信号为单频余弦波时的情况，假设调制信号为(4-2)而载波信号为(4-3)，(4.2.1普通调幅，根据调幅的定义，调幅是用基带信号控制载波的幅度，使载波的幅度随基带信号的规律而变化。因此，调制后形成的调制波可以表示为(4-4)，调制信号的振幅部分也可以表示为(4-5)，4.2.1普通调幅。因此，在公式中，普通调幅信号可以表示为(4-6)。从上述公式可以看出，普通调幅信号的电路模型可以由乘法器和加法器组成。如图4-4所示。4.2.1普通调幅(am)，图4-4普通调幅电路模型，4.2.1普通调幅(am)，2.2普通调幅信号波形和频谱根据上述简单分析，只要基带信号和载波已知，就可以画出调制波形。在一个信号周期内，它的最大幅度是(4-7)，4.2.1正常调幅(AM)，图4-5正常调幅信号的波形和频谱，4.2.1正常振幅调制(AM)，其最小振幅为(4-8)，可从上述两个方程(4-9)中获得。振幅调制波的外包络的凹陷越大越深，即调制越深。在图4-61中，普通调幅信号的波形如图4-61所示。在图4.2.1中，公式(4-6)用三角函数公式(4-10)展开。从上述公式可以看出，普通调幅信号的频谱包括三个频率分量：(载波)，(高频)，(低频)，4.2.1普通调幅，4.2.1普通调幅。从频谱图可以看出，原始调制信号的频带宽度为，调制信号的频谱被普通调幅信号移动到载波的上侧和下侧。频带宽度，4.2.1普通调幅，3。普通调幅信号的功率关系可以从等式(4-10)中得到，以获得单位电阻载波功率(4-11)侧频率功率(4-12)上的载波和上、下侧频率的平均功率。在一个周期中，4.2.1普通调幅(AM)，(4-13)当=1时，包含有用信息的上、下侧频率功率仅占总功率的1/3，不包含有用信息的载波功率占总功率的2/3。在实际应用中，调幅系数小于1。因此，调幅能量的利用率很低。目前，调幅系统主要用于中短波广播系统，因为普通调幅系统解调电路简单。双边带调幅信号(DSB)的数学表达式是(4-14)或(4-15)，4.2.2双边带调幅信号(DSB)本质上是一个乘法器，其电路模型如图所示。4.2.2双边带调幅信号(DSB)，图4-9 DSB调幅信号的波形图和频谱图，4.2.2双边带调幅信号(DSB)。从上面的频谱图可以看出，双边带调制信号的频谱宽度是(4-16)。与普通调幅相比，双边带调幅信号具有以下特征：4.2.2双边带调幅信号(DSB)。1.从波形图来看，DSB调幅信号的包络不随调制信号规则而变化，而调幅信号的包络则随调制信号规则而变化。2.从高频相位开始，DSB波的高频相位在调制信号过零点前后突然变化。3.从频谱图来看，DSB调幅信号不含载波成分，发射机有效功率利用率高，而调幅调幅信号含有载波成分。发射机的有效功率利用率低。4.从频域来看，DSB调幅信号和调幅调幅信号的带宽是相同的，因此信道的利用率仍然是不经济的。4.2.3单边带调幅信号(SSB)从等式(4-15)获得的单边带调幅信号的数学表达式是，当取上边带(4-17)而取下边带(4-18)时。4.2.3单边带调幅信号(SSB)，从方程(4-17)和方程(4-18)可知，单边带调幅信号是单频调制中的等幅波。其幅度与调制信号的幅度成正比，其频率随调制信号的变化而变化。因此，它包含信息特征。图4-10SSB调幅信号波形图和频谱图，4.2.3单边带调幅信号(SSB)。图4-10SSB调幅信号波形图和频谱图，4.2.3单边带调幅信号(SSB)，单边带调幅的带宽为(4-19)单边带调幅电路有两种实现方法：滤波移相法、4.2.4残留边带调幅信号(VSB)单边带调幅法有其优点，但也有接收机解调电路复杂、调谐困难等缺点。为了克服这些困难，提出了一种残留边带幅度调制方法。所谓的残留边带幅度调制(VSB)是指包括完整边带、载波和另一边带的一小部分(即残留小部分)的传输信号。4.2.5调幅电路、图4-18MC1596构成的普通调幅电路和4.3角度调制电路的原理和特点是让单个音频调制信号为(4-23)。根据频率调制的定义，载波信号的瞬时频率随调制信号和(4-24)，线性变化。4.3.2调频信号分析是与调频电路相关的比例常数。单位为弧度/秒。也称为频率调制灵敏度，表示瞬时频率的线性变化部分，称为瞬时频率偏移，简称角频率偏移。如果最大值由表示，则(4-25)，4.3.2调频信号分析指示瞬时角频率偏离中心频率的最大值。传统上，最大频率偏移称为频率偏移。根据瞬时相位和瞬时角频率之间的关系，可以通过积分方程(4-24)获得调频波的瞬时相位(4-26)(4-27)，该方程表示调频波的瞬时相位和载波信号的相位之间的偏移，即相移、4.3.2调频信号分析，调频波的数学表达式为(4-28)。上述分析表明瞬时角频率的变化与调制信号成线性关系，瞬时相位的变化与调制信号的积分成线性关系让调制信号被单音频(4-29)、4.3.2调频信号分析，并将上述公式代入瞬时角频率(4-30)、瞬时相位(4-31)调频信号数学表达式(4-24)、(4-26)、(4-28)，并分别求出调频波的最大相移，也称为调频指数。该值可以大于1以给出调制信号、瞬时频率偏移、瞬时相位偏移和相应的波形图、4.3.2调频信号分析，图4-19调频信号波形图，4.3.3相位调制信号分析根据相位调制波的定义，载波信号的瞬时相位随调制信号线性变化，即(4-33)，这是与rad/v中的相位调制电路相关的比例常数，凌的意思是瞬时相位随调制信号线性变化的部分称为瞬时相位的相位偏移，简称相移。如果表示最大相移，那么根据瞬时频率和瞬时相位之间的关系，可以通过在等式(3.3-12)的两边求导来获得、4.3.3相位调制信号分析，(4-34)相位调制指数称为相位调制波，并且相位调制波的瞬时频率(4-35)相位调制信号的数学表达式是、4.3.3相位调制信号分析。(4-36)将单个音频调制信号分别代入方程(4-33)、(4-35)和(4-36)的相位调制波，相位调制信号分析，相移(4-37)，角频率偏移(4-38)，数学表达式(4-39)，4.3.4角度调制信号的频谱和频带宽度。角度调制信号的频谱结构特征由频率调制信号(4-40)的数学表达式解释。上述公式扩展为傅立叶级数，省略了级数展开中的数学推导。调频波的展开式可以得到：(4-41)，(4.3.4角度调制信号的频谱和频带宽度。所谓的窄带频率调制意味着最大频率偏移小于基带频率。所谓的宽带频率调制意味着最大频率偏移大于基带频率。根据调频波频谱结构的特点，角度调制信号的有效频谱宽度可由卡森公式给出：调频波(4-41)调相波(4-42)，4.3.5调频信号生成方法1。直接调频法，图4-24变容二极管直接调频原理图，4.3.5调频信号产生方法，2。间接调频法，图4-25间接调频法原理框图，4.3.6调频器是调频电路读取产生调频信号的电路，简称调频器1。调频电路的质量指标(1)调制特性(2)调制灵敏度(3)中心频率稳定性(4)频率偏移。4.3.6调频电路读数，2。变容二极管二极管嘿。嘿。4.4.2数字基带信号表示方法，如图4-33(a)所示的单极性波形和双极性波形是用单极性波形来表示二进制数，其特征在于宽度为Tb的码位有两种状态，即低电平和高电平，高电平用平