南京邮电学院模拟电子技术基础第11章 调制、解调

1、1第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 第十一章第十一章 调制解调及调制解调及v/f-f/v变换变换 11 1 调制解调的概念调制解调的概念 11 2 幅度调制幅度调制11 4 角度调制角度调制11-6 11-6 解调器解调器2第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-1 调制解调的概念调制解调的概念 u调制：用有用的信息信号去控制或改变一个高频振荡信号的某些参数的过程。其中，信息信号称为调制信号，高频振荡信号称为载波，调制后的信号称为已调信号u解调：是调制的逆过程，即从已调信号中还原出有用信息信号的过程。 调制的方

2、法：用正弦波作为载波信号的模拟调制方式； 用一组数字或脉冲串作为载波信号的脉冲调制方式。 11-1-1 模拟方法的三种基本调制方式模拟方法的三种基本调制方式 3第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 1振幅调制（调幅am）：用信息信号控制载波信号的振幅， 如 图11-1(a)所示。 2频率调制（调频fm）：用信息信号控制载波信号的频率，如图11-1(b)所示。 3.相位调制（调相pm）：用信息信号控制载波信号的相位。4第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-1-2 数字调制（键控）数字调制（键控） 调制信号为数字信号

3、，一般称“键控”。数字调制分为振幅键控（询问）、移频键控（fsk）、移相键控（psk），波形如图11-2所示。 5第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-1-3 脉冲调制脉冲调制用脉冲串组成载波，用信息信号去改变脉冲串的幅度称为脉冲幅度调制（pam）；用信息信号去改变脉冲串的宽度称为脉冲宽度调制（pwm）；用信息信号去改变脉冲串出现的时间位置称为脉冲位置调制（ppm）。图11-3所示为这三种脉冲调制波形的示意图。 6第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-1-4 多路调制和多路传输多路调制和多路传输模拟方式的多

4、路调制是建立在频率分割制（频分制）的基础上 的。 频分制：频分制：即每个消息或信道分配一个频带，各个频带紧靠在一起。或者说将不同的消息信号调制到不同的载波上，然后混在一起用同一根电缆发送出去。在接收端用带通滤波器将不同载波的已调信号分离出来。即：频分多路复用系统。 脉冲式的数字多路调制系统是建立在时间分割制（时分制）的基础上的。 时分制：时分制：即每个消息或信道分配一确定的时间间隔，每个间隔之间有一小延迟（保证各信号不受干扰）。由于各个信道之间采用了时间分割，所以每个信道在接收端都能被正确地分离出来。即：时分多路复用系统。 7第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变

5、换变换 11-2 幅度调制幅度调制幅度调制有四种：标准幅度调制；双边带幅度调制（dsb am）；单边带幅度调制（ssb am）；残留边带幅度调制（vsb am）。 11-2-1 标准调幅的基本特性标准调幅的基本特性一、am调幅波的表达式及波形图设调制信号为： ；载波信号为： 已调波表达式为： tutussmscos tutuccmccos ttuuttuutucssmcmcscmamcoscoscos ttmuttuuutucsacmcscmsmcmamcoscos1coscos1式中 称“调幅指数”或“调幅度”。ma1。波形图如图11-4所示。 cmsmauum8第第1111章章 调制解调及

6、调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 二、调幅波的频谱二、调幅波的频谱 tumtumtuttmutusccmasccmaccmcsacmamcos2cos2coscoscos19第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 “差频”、“和频”分别为下边频和上边频。 调幅波的带宽为：ssamfbw222三、调幅波的功率三、调幅波的功率在1负载电阻上，信号的平均功率与电压振幅的平方成正比。则，已调am波的功率分配为：载波功率：边频功率：总功率：可见，在am调制中，载波功率占了总功率中的绝大多数。因此，效率不高。221cmu22412212cmacmaumum

7、22222414121acmcmacmmuumu10第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 四、四、am调幅的实现调幅的实现 如图11-5所示11-2-2 双边带调幅双边带调幅（dsb am）抑抑制载波调幅（平衡调制载波调幅（平衡调幅）幅） 将标准调幅波的载波分量滤除。 u 其表达式为：u 波形图及频谱图：如图11-6（下页）所示。u 实现方法：如图11-7（下页）所示。 tututtututuscsmscsmcssmcsdsbcos2cos2coscoscos11第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 12第第1111章

8、章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-2-3 单边带调幅（单边带调幅（ssb am） 只保留双边带调幅中的一个边带分量。如图11-8（上页）所示。 11-2-4 混频混频混频又称为变频，即将一个频率变为另一个所需的频率。其实质是频率的搬移的过程。13第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-4 角度调制角度调制 11-4-1 调频波与调相波的数学表达式调频波与调相波的数学表达式调频波的特征是已调波的瞬时角频偏 与 调制信号成正比，即 ，所以 。式是kf为调频灵敏度。则调频波的瞬时相位为： 为载波初相角。 tus t tukt

9、sf tukttsfcc tsfcdttuktt000所以，调频波的一般表达式为：可见，调频波的相位是随调制信号的积分而变化的。 tsfccmcmfmdttuktututu00coscos14第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 设 ，则调频波的表达式为： tutussmscos 0sincostuktutusssmfccmfm令调频指数mf： 为最大频偏，则smsmssmffffukmm 0sincostmtutusfccmfm波形如图11-17所示。调频波是等幅波，所以平均功率与载波相同。调相波的特征是已调波的瞬时相偏 与调制信号 成正比，即 ，所以调

10、相波的一般表达式为： t tus tuktsp 0coscostuktututuspccmcmpm15第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-4-2 调频波频谱调频波频谱单频调制情况下，调频波和调相波可分解为载波和无穷多对上下边频分量之和，各频率分量之间的距离均等于调制频率，各频率分量的振幅均由贝塞尔函数值决定。mf越大，具有较大振幅的边频分量就越多。如图11-18（下页）所示。 16第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-4-3 调频波有效频谱宽度估算调频波有效频谱宽度估算sffmfmbw1217第第1111

11、章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-6 解调器解调器 11-6-1 调幅波的解调调幅波的解调检波器检波器 一、包络检波器调幅波的解调也称为“检波”。电路及检波波形如图11-23所示18第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 d导通时，c充电，充电时间常数为 （小）d截止时，c放电，放电时间常数为 （大），但不能太大，否则会出现“惰性失真”，如图11-23(c)所示。ldrrc1lcr2二、同步检波器二、同步检波器同步检波器不仅适用于标准调幅波的检波，也适用于双边带和单边带调幅波的检波。这种检波器需要一个与载波频率和相位完全相

12、同的同步参考信号（本机振荡）。实现模型如图11-25(a)所示。19第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 设ui(t)为双边带调幅信号，参考信号ur(t)的频率、相位与载波相同。即： ，则相乘器输出为：其中第一项为被检波器恢复出来的调制信号，第二项为二倍频的dsb am波，可用低通滤波器滤除。 ttututucssmcsicoscoscos tutucrmrcos ttukutukututtkutucsrmsrmcrmcso2cos22coscos20第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-6-2 调频波的解调调频

13、波的解调 调频波的解调称为频率检波，简称鉴频。调相波的解调称为相位检波，简称鉴相。 一、脉冲计数法（零交点鉴频器）解调如图11-27所示。21第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 调频波（放大限幅）等幅不等宽方波（微分）尖脉冲（脉冲形成电路）等宽而疏密不同的脉冲序列（低通滤波器）得调频脉冲序列的平均分量，即为调制信号。 二、波形变换法解调二、波形变换法解调 所谓波形变换法调频解调，是将调频波首先变换成调频调幅波或调相波，然后通过包络检波或鉴相器恢复原来的调制信号。 1斜率鉴频器（频率振幅变换式鉴频器）如图11-28所示。使谐振回路工作在失谐状态，如图中q点。图11-29为双失谐鉴频器及其特性，其具有较好的线性和较大的鉴频范围。22第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 23第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 2相位鉴频器（频率相位鉴频器（频率相位变换式鉴频器）相位变换式鉴频器） 将瞬时频率的变化转换为瞬时相位的变化，然后用相位检波器检出调制信号的频率解调电路称为相位鉴频器。如图11-30所示 24第第1111章章 调制解调及调制解调及v/f-f/vv/f-f/v变换变换 11-6-3 相敏检波器（相敏检波器（psd） 相敏检波器又称为相位检波器或鉴相器。鉴相器的输