振幅調(diào)制及解調(diào)第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六5.1概述

5.1.1連續(xù)波模擬調(diào)制連續(xù)波模擬調(diào)制的載波是連續(xù)的等幅高頻正弦波，用uC表示

uC=UCmcos(ωCt+φ)

將調(diào)制信號uΩ寄載在載波上的方法有三種：

振幅調(diào)制，簡稱調(diào)幅(AM)。

頻率調(diào)制，簡稱調(diào)頻(FM)。

相位調(diào)制，簡稱調(diào)相(PM)。第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.1載波、調(diào)制信號和已調(diào)波的波形

(a)載波；(b)調(diào)制信號；(c)已調(diào)波

第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.2調(diào)頻波波形圖第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六

5.1.2脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制的載波是脈沖序列信號。它又分成兩種，一種是脈沖模擬調(diào)制，另一種是脈沖數(shù)字調(diào)制。脈沖模擬調(diào)制是利用脈沖序列信號對調(diào)制信號進(jìn)行采樣，得到一個時間上離散的調(diào)制信號；之后用各離散時刻調(diào)制信號的采樣值去控制脈沖序列信號的參量。第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.3各種脈沖模擬調(diào)制波形第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六由于描述一個脈沖序列信號的基本參量有脈沖幅度、脈沖寬度和相鄰脈沖的間隔，因此，脈沖模擬調(diào)制又可分成為 脈沖幅度調(diào)制(PAM)、脈沖寬度調(diào)制(PWM)、脈沖相位調(diào)制(PPM)、脈沖頻率調(diào)制(PFM)。 它們分別如圖5.3所示。第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.3各種脈沖模擬調(diào)制波形第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六脈沖數(shù)字調(diào)制簡稱PCM調(diào)制。這種調(diào)制方式的系統(tǒng)框圖如圖5.4所示。由圖可見，這種調(diào)制方式是將時間上和取值上都是連續(xù)的模擬信號經(jīng)過采樣變成時間上離散的信號；再通過量化變成取值上離散的數(shù)字信號。對這種數(shù)字信號進(jìn)行編碼處理就變成脈沖數(shù)字調(diào)制信號，把這種脈沖數(shù)字序列信號簡稱為PCM信號。通過信道傳輸，在接收端通過解碼和重現(xiàn)濾波器，恢復(fù)形成原來的模擬調(diào)制信號。第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.4脈沖數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)框圖第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六脈沖調(diào)制信號的傳輸方式有兩種。 一種是直接將脈沖調(diào)制信號送入信道進(jìn)行傳輸，這種方式叫基帶傳輸。這種傳輸方式適用于短距離通信。 另一種是載波傳輸。載波傳輸是兩次調(diào)制方式。第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六5.2振幅調(diào)制信號分析

5.2.1普通調(diào)幅波(AM)

為了便于分析，首先假設(shè)調(diào)制信號是一個單一頻率的余弦信號uΩ=UΩmcosΩt。載波uC=UCmcosωCt，載波的角頻率Ωc>>Ω。普通調(diào)幅波的表示式為

uAM=Um0(1+macosΩt)·cosωCt(5.2-1)其中第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六

K為比例常數(shù)，ma為調(diào)幅度。普通調(diào)幅波時域波形如5.1所示。由圖可見，已調(diào)波振幅變化的包絡(luò)與調(diào)制信號的變化規(guī)律相同，這就說明調(diào)制信號已被寄載在已調(diào)波的幅度上了。調(diào)幅度ma通常都小于1，最大等于1。若ma大于1，已調(diào)波振幅變化的包絡(luò)就不同于調(diào)制信號，這是不允許的。根據(jù)式(5.2―1)可以畫出形成普通調(diào)幅波的框圖，如圖5.5所示。第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.1載波、調(diào)制信號和已調(diào)波的波形

(a)載波；(b)調(diào)制信號；(c)已調(diào)波

第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六AM波波形第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六把普通調(diào)幅波的表示式展開，可以得到普通調(diào)幅波的各個頻譜分量。式(5.2―1)的展開式為上式中包含有三個頻率成分，即載波頻率ωC、載波與調(diào)制信號的和頻ωC+Ω、差頻ωC-Ω。調(diào)制信號uΩ、載波uC和已調(diào)波uAM的頻譜如圖5.6所示。第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.6AM調(diào)制的頻譜關(guān)系第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六普通調(diào)幅波中各個頻率成分所占有的能量大小可根據(jù)帕塞瓦爾公式求得。已調(diào)波UAM在單位電阻上消耗的平均功率Pav應(yīng)當(dāng)?shù)扔诟鱾€頻率成分所消耗的平均功率之和，即等于載波功率PC和邊頻功率PSB之和(5.2―2)(5.2―3)載波功率第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六邊帶功率PSB等于上邊頻功率PSB上與下邊頻功率PSB下之和。PSB上與PSB下相等，且(5.2―4)(5.2―5)邊頻功率等于所以，已調(diào)波在單位電阻上消耗的平均功率(5.2―6)第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.5普通調(diào)幅波形成框圖實現(xiàn)方法：第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六上面分析的調(diào)制信號uΩ是單一頻率的信號，實際上調(diào)制信號都是由多頻率成分組成的。如語音信號的頻率主要集中在300~3400Hz范圍，所以廣播電臺播送這樣的語音信號，已調(diào)波的帶寬等于6800Hz，相鄰兩個電臺載波頻率的間隔必須大于6800Hz，通常取為10kHz。多頻調(diào)制情況下，調(diào)制信號的通用表示式為(5.2―7)第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六其中，f(t)是uΩ歸一化的變化規(guī)律表示式，A是幅值。相應(yīng)的已調(diào)波uAM時域波形如圖5.7所示，其頻譜如圖5.8所示。由于調(diào)制信號占有一定的頻帶，所以載波頻率兩邊的頻譜分別叫做上邊帶和下邊帶。已調(diào)波的帶寬BAM=2Ωmax。上、下邊帶包含的信息是相同的，從信息傳送的角度出發(fā)，只傳送一個邊帶信息就可以了。第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.7多頻調(diào)制的AM調(diào)幅波第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.8多頻調(diào)制ＡM信號頻譜第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六性能特點：

1、抗干擾能力差。

2、頻譜和功率利用率低。

3、解調(diào)簡單。第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六

5.2.2雙邊帶調(diào)制(DSB)

雙邊帶調(diào)制是僅傳送上、下邊帶而抑制載波的一種調(diào)制方式。雙邊帶信號可以直接通過調(diào)制信號與載波信號相乘的方法得到，如圖5.9所示。雙邊帶信號的表示式為

uDSB=KuΩuC(5.2―8)K為常數(shù)。uDSB的時域波形如圖5.10所示，頻譜如圖5.11所示。由此兩圖可見，雙邊帶信號時域波形的包絡(luò)不同于調(diào)制信號的變化規(guī)律。第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.9DSB信號形成框圖第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.10DSB調(diào)制信號波形圖第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.11DSB調(diào)制信號的頻譜第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六

5.2.3單邊帶調(diào)制(SSB)

單邊帶調(diào)制是僅傳送一個邊帶的調(diào)制方法。只傳送上邊帶信號叫上邊帶調(diào)制，只傳送下邊帶信號叫下邊帶調(diào)制。若調(diào)制信號為單一頻率信號時，上邊帶調(diào)制信號表達(dá)式為

uSSB(t)=Um0cos(ωC+Ω)t(5.2―9)

下邊帶調(diào)制信號表達(dá)式為

uSSB(t)=Um0cos(ωC-Ω)t(5.2―10)第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六時域波形和頻域的頻譜分別如圖5.12和5.13所示。從圖中可看出，單邊帶信號的包絡(luò)不再反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，但與調(diào)制信號幅度的包絡(luò)形狀相同。單邊帶信號的頻率隨調(diào)制信號頻率的不同而不同，也就是說，調(diào)制信號頻率信息已寄載到已調(diào)波的頻率之中了。因此可以說單邊帶調(diào)制是振幅和頻率都隨調(diào)制信號改變的調(diào)制方式，所以它的抗干擾性能優(yōu)于AM調(diào)制。第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.12單頻調(diào)制SSB信號波形圖第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.13單頻調(diào)制SSB信號的頻譜第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六單邊帶信號的產(chǎn)生方法有兩種。一種是濾波法，如圖5.14所示。這種方法首先是將載波信號與調(diào)制信號相乘，之后用帶通濾波器取出一個邊帶，抑制掉另一個邊帶。這種方法要求濾波器過渡帶很陡，當(dāng)調(diào)制信號中的低頻分量越豐富時，濾波器的過渡帶要求越窄，實現(xiàn)起來就越困難。因此往往要在載頻比較低的情況下經(jīng)過幾次濾波取出單邊帶信號。之后再將載波頻率提高到要求的數(shù)值。另一種方法叫相移法。這種方法可以直接由單邊帶信號的表示式得到，如單一頻率調(diào)制的下邊帶信號的展開式為第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六圖5.14濾波法框圖第三十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期六第一項是載波與調(diào)制信