【文章內(nèi)容簡介】 ） ，但通常認為其平均值 ??tm =0。 m ( t )A0c o s 2 π fctsA M( t ) 圖 AM 調(diào)制器模型 當滿足條件 ?? 0max Atm ? 時， AM 信號的包絡與調(diào)制信號成正比，所以用包絡檢波的方法很容易恢復出原始的調(diào)制信號，否則，將會出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn) 象而產(chǎn)生包絡失真。振幅調(diào)制信號一個重要的參數(shù)是調(diào)幅度 m ，調(diào)幅度 m 的定義為 ? ?? ? ? ?? ?? ?? ? ? ?? ?m inm a xm inm a x tAtA tAtAm ??? () m =1 稱為滿調(diào)幅，此時 ?? 0max Atm ? 。一般 m 小于 1，只有 ??mintA 為負值，出現(xiàn)過調(diào)幅時 ， m 才大于 1。這時不能用包絡檢波器進行解調(diào)，為保證無失真解調(diào)，可以采用同步解調(diào)。 AM 信號的頻譜 ? ??AMs 載頻分量由上、下兩個邊帶組成，上邊帶的頻譜結構與原調(diào)制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。因此， AM 信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬是基帶信號帶寬 Hf 的兩倍，即 HAM fB 2? 。 AM 信號在 1Ω 電阻上的平均功率應等于 ??tsAM 的均方值。當 ??tm 為確知信號時，??tsAM 的均方值即為其平方的時間平均，即 ? ? ? ?? ?? ? ? ? tftmAtftmtfAtftmAsdttsTPccccAMTT AMTAM????2c o s22c o s2c o s2c o s1lim2022220202222??????? ???? () 通常假設調(diào)制信號沒有直流分量，即 ??tm =0。因此 ? ? scAM PPtmAP ???? 22 220 () 式中 cP — 不帶信息的載波功率 ， 220APc ?； sP — 信號平均功率。 ??22 tmPs ? 沈陽理工大學學士學位論文 6 由此可見， AM 信號的總平均功率由不帶信息的載波功率和攜帶信息的邊帶功率兩部分組成。只有邊帶功率才與調(diào)制信號有關。通常把邊帶功率與總平均功率的比值稱為調(diào)制效率，用符號 AM? 表示 [5]。 AMsAM PP?? () 即使在 “ 滿調(diào)幅 ” 條件下，如果 ??tm 為矩形波形，則最大可得到 AM? =，而 ??tm 為正弦波時可得到 AM? =%。一般情況下， m 都小于 1，調(diào)制效率很低，即載波分量占據(jù)大部分信號功率，有信息的兩個邊帶占有的功率較小。因此， AM 信號的功率利用率比較低。但 AM 信號有一個很大的優(yōu)點，即可以采用包絡檢波法解調(diào) ，不需本地同步載波信號。 調(diào)幅信號的相干解調(diào)和抗噪聲性能 AM 信號的解調(diào)方法有兩種：包絡檢波和相干解調(diào)。本設計采用的是相干解調(diào)方法。 相干解調(diào)又稱同步檢波，必須采用一個與發(fā)射端載波同頻同相（或固定相位差）的本地載波，稱為同步信號 [6,7]。 同步檢波可由乘法器實現(xiàn)，其原理見圖 。 L P FsA M( t )sp( t ) so( t )cr( t ) = c o s ωct 圖 AM 信號的相干解調(diào)器模型 如圖所示，乘法器一端輸入為調(diào)幅信號 ??tsAM ，另一端輸入為同步信號，即? ? tftc cr ?2c o s? 則乘法器輸出為 ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?????? ????????????tffAtffAtfAtfAAktftfAAktftmAktctkstsmcmcmmcmmcmmcrAMp22c o s222c o s24c o s2c o s22c o s2c o s2c o s002020??????? () 其中 k 是乘法器增益。 可見，輸出信號中含有直流、 mf 、 cf2 、 mc ff ?2 幾個頻率分量。用低通濾波器來取出直流和 mf 分量，再去掉直流分量，就可以恢復原調(diào)制信號。 對于普通調(diào)幅信號，因其中包含有載波分量，故提取同步信號并不困難?？梢詫⑵丈蜿柪砉ご髮W學士學位論文 7 通調(diào)幅信號放大后限幅，使其成為等 幅 方波信號，然后用帶通濾波器取出它的基頻，就是同步信號了。 抗噪 聲 性能分析 輸入信號平均功率 ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?tmAtftmAtsS cAMi 220202 212c o s ????? ? () 輸入噪聲的功率為 BnNi 0? () 普通調(diào)幅信號與相 干載波相乘后，再經(jīng)低通濾波可得解調(diào)器輸出信號 ? ? ? ?tmtmo 21? () 因此，解調(diào)器輸出端的有用信號功率為 ? ? ? ?tmtmS oo 22 41?? () 經(jīng)乘法器再經(jīng)過低通濾波器后，最終的輸出噪聲功率為 io NBnN 4141 0 ?? () 于是普通調(diào)幅解調(diào)器的輸入信噪比為 ? ?? ? ? ?BntmABntmANSooii 221 220220 ???? () 輸出信噪比為 ? ? ? ?BntmBntmNSoooo224141?? () 因而制度增益為 ? ?? ?tmA tmNS NSG ii ooAM 22022// ??? () 則對于 100%的調(diào)制（即 0A = ??maxtm），這時 AM 的最大信噪比增益為 AMG =32 沈陽理工大學學士學位論文 8 雙邊帶幅度調(diào)制（ DSB） 雙邊帶調(diào)幅信號的產(chǎn)生 產(chǎn)生雙邊帶調(diào)幅信號的最直接方法就是將調(diào)幅信號與載波信號相乘。如圖 。 m ( t )sD S B( t )c o s 2 π fct 圖 DSB 調(diào)制器模型 設單頻調(diào)制信號 ? ? tfAtm mm ?2c o s? ，載波 ? ? tftc c?2c os? ，兩者相乘得DSB 信號為 ? ?? ? ? ?tffAtffAtftfAtsmcmmcmcmmD S B?????????2c os212c os212c os2c os () 可見，雙邊帶調(diào)幅信號中只包含兩個邊頻，無載頻分量，其頻帶寬度為調(diào)制信號帶寬的2 倍 [8,9]。 雙邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)原理和抗噪聲性能 雙邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)采用相干解調(diào)方法。同步檢波仍由乘法器實現(xiàn)，其原理見圖。 L P FsD S B( t )sp( t ) so( t )cr( t ) = c o s ωct 圖 DSB 信號的相干解調(diào)器模型 沈陽理工大學學士學位論文 9 如圖所示，乘法器一端輸入為雙邊帶調(diào)幅信號 ??tsDSB ，另一端輸入為同步信號? ? tftc cr ?2c os? 。則乘法器輸出為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?????? ????????tffAtffAtfAktftfAktftkmtctkstsmcmcmmmmcmmcrD S Bp22c o s222c o s22c o s22c o s2c o s2c o s 22?????? () 其中 k 是乘法器增益。 可見，輸出信號中含有 mf 、 cf2 、 mc ff ?2 幾個頻率分量。用低通濾波器來取出 mf分量，就可以恢復原調(diào)制信號，即實現(xiàn)了解調(diào)。 對于雙邊帶調(diào)幅信號要提取同步信號，可將雙邊帶信號取平方，則可得到頻率為 2 cf的分量，經(jīng)二分頻電路后就可以得到 cf 分量，這種提取同步信號的方法稱為平方法。 雙邊帶調(diào)幅信號的抗噪聲性能分析。 輸入信號平均功率為 ? ? ? ?? ? ? ?tmtftmtsScD S Bi 222 212c o s ??? ? () 輸入噪聲的功率為 BnNi 0? 雙邊帶信號與相干載波相乘后，再經(jīng)低通濾波可得解調(diào)器輸出信號 ? ? ? ?tmtmo 21? 因此，解調(diào)器輸出端的有用信號功率為 ? ? ? ?tmtmS oo 22 41?? () 經(jīng)乘法器再經(jīng)過低通濾波器后，最終的輸出噪聲功率同公式（ ）為 io NBnN 4141 0 ?? 于是雙邊帶解調(diào)器的輸入信噪比為 ? ? ? ?BntmBntmNSooii 221 22?? () 輸出信噪比為 ? ? ? ?BntmBntmNSoooo224141?? () 沈陽理工大學學士學位論文 10 因而制度增益 為 2// ?? ii ooDSB NS NSG () 由此可見， DSB 調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為 2。也就是說， DSB 信號的解調(diào)器使信噪比改善一倍。這是因為采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的一個正交分量被消除的緣故 [10]。 單邊帶調(diào)制（ SSB） 濾波法產(chǎn)生單邊帶信號 產(chǎn)生 SSB 信號最直觀的方法是，先產(chǎn)生一個雙邊帶信號，然后讓其通過一個邊帶濾波器，保留所需要的一個邊帶，濾除不要的邊帶，即可得到單邊帶信號。我們把這種方法稱為濾波法，它是最 簡單也是最常用的方法。其原理框圖如圖 所示。 m ( t )sD S B( t )c o s 2 π fctH ( ω )sS S B( t ) 圖 濾波法 SSB 信號調(diào)制器 圖中， ???H 為單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)，若它具有如下理想高通特性： ? ? ? ? ????? ????ccU S BHH ?? ???? 01 () 則可濾除下邊帶，保留上邊帶（ USB）；若 ???H 具有如下理想低通特性： ? ? ? ? ????? ????ccU S BHH ?? ???? 01 () 則可濾除上邊帶，保留下邊帶（ LSB）。 用濾波法形成 SSB 信號的技術難點是，由于一般調(diào)制信號都具有豐富的低頻成分，經(jīng)調(diào)制后得到的 DSB 信號的上、下邊帶之間的間隔很窄，這就要求單邊帶濾波器在 cf 附近具有陡峭截止特性，才能有效地抑制無用的一個邊帶。這就使濾波器的設計和制作很困難，有時甚至難以實現(xiàn)。為此，在工程中往往采用多級調(diào)制濾波的方法 [11]。 沈陽理工大學學士學位論文 11 用相移法形成單邊帶信號 SSB 信號的時域表示式的推導比較困難，一般需要借助希 爾伯特變換來表述。但我們可以從簡單的單頻調(diào)制出發(fā)，得到 SSB 的信號的時域表示式，然后再推廣到一般表示式。 設單頻調(diào)制信號 ? ? tfAtm mm ?2c os? ，載波 ? ? tftc c?2cos? ，兩者相乘得 DSB 信號如公式（ ）為 ? ?? ? ? ?tffAtffAtftfAtsmcmmcmcmmD S B?????????2c os212c os212c os2c os 保留上邊帶，則 ? ? ? ?tftfAtftfAtffAtscmmcmmmcmU S B?????2s i n2s i n212c os2c os212c os21???? () 保留下邊帶，則 ? ? ? ?tftfAtftfAtffAtscmmcmmmcmL S B?????2s i n2s i n212c os2c os212c os21???? () 把上、下邊帶合并起來可以寫成下式： ? ? tftfAtftfAts cmmcmmSSB ???? 2s i n2s i n212c o s2c o s21 ?? () 式中， “ ” 表示上邊帶信號， “ +” 表示下邊帶信號。 tfA mm ?2sin 可以看成是 tfA mm ?2cos相移 π/2，而幅度大小不變。即是希爾伯特變換，記為 “ ^” ，則 tfAtfA mmmm ?? 2s in2so?c ? () 因為任意一個