【文章內(nèi)容簡介】 什么是調(diào)制？ 調(diào)制 ：用基帶信號去改變高頻振蕩信號的某個參數(shù)，使其隨基帶信號作有規(guī)律的變化。 調(diào)制信號、載波、已調(diào)信號（已調(diào)波） 調(diào)制的分類： 調(diào)幅 AM、調(diào)頻 FM、調(diào)相 PM 一、幅值調(diào)制 概述 幅值調(diào)制：用基帶信號 f(t)去改變高頻載波信號的幅值，使高頻載波信號的幅值作線性變化。 其時域表示式可寫為 1/2[A0+F(t)]COS(ω 0t+θ 0) ω 0:載波的角頻率； θ 0:載波的起始相位； A0:載波的幅值。 物理意義 ： 在未被調(diào)制前，載波信號是一個幅值為 A0、角頻率為 ω 0和起始相位為 θ 0的等幅簡諧信號。 c(t)=A0COS(ω 0t+θ 0) 通過幅值調(diào)制， c(t)的角頻率 ω 0及起始相位 θ 0保持不變而其幅值隨基帶信號 f(t)作線性變化。 調(diào)制后的載波幅值變化包絡(luò)與基帶信號 f(t)的形狀一樣。 把（ 51）式展開 SAM(t)=A0COS(ω 0t+θ 0)+f(t)COS(ω 0t+θ 0) 由此式不難得出完成幅值調(diào)制的方案：首先必需產(chǎn)生一個角頻率為ω0 的載頻簡諧信號。該信號分為兩部分，一部分通過增益為 Ao的放大器，另一部分通過一個乘法器 (也被稱為平衡調(diào)制器 )與基帶信號f(t)相乘。兩部分信號再經(jīng)加法器相加就可得到標準的調(diào)幅信號。圖52所示為一個幅值調(diào)制器。 依據(jù)尤拉公式將式 (51)寫成指數(shù)形式 (54) 設(shè)基帶信號存在傅立葉變換。將式 (54)進行傅立葉變換，可得其頻譜表達式為 0 0 0 0( ) ( )0[ ( ) ] 2j t j tAMeeS A f t ? ? ? ?? ? ??? ???????000 0 0 0 0 0[ 2 ( ) ( ) ] [ 2 ( ) ( ) ]22jjAMeeS A F A F??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?圖 53表示了調(diào)幅信號 SAM(t)的頻譜結(jié)構(gòu) 從圖中可看出： 1)幅值調(diào)制過程是頻譜 搬移過程 。 由于在搬移過程中頻譜結(jié)構(gòu)沒有變化，通常幅值調(diào)制也稱為線性調(diào)制。 2)注意到在正頻率區(qū)間，基帶信號的頻譜 F(ω) 的頻帶是 (0， Ω max)，調(diào)幅信號的頻譜卻把 F(ω) 一變?yōu)槎?，成為兩個頻帶： (ω oΩ max， ω o)和 (ω o， ω o+Ω max)。稱前者為下邊帶，稱后者為上邊帶。 3)在 177。 ω o處出現(xiàn)沖激，它表明載波分量的存在。值的注意的是 載波 分量幅值雖然大，但并不攜帶信息。 4)如基帶信號 f(t)的最高頻率為 Ω max，由圖 5— 3中可知，幅值調(diào)制后調(diào)幅信號的 帶寬為 2Ω max。 為了分析方便我們把基帶信號 f(t)稱為調(diào)制信號并設(shè)它為單頻信號，即 f(t)=AmCOSΩt 56 將 56代入 51可得 mA稱為調(diào)制系數(shù) ，也稱調(diào)制度。如果 mA大于 l，調(diào)制后的調(diào)幅信號的包絡(luò)將產(chǎn)生失真，該失真稱為過調(diào)制。為了不產(chǎn)生過調(diào)制，要求 mA小于等于 l。 從頻譜分析知道調(diào)幅波頻譜是由調(diào)制信號 f(t)產(chǎn)生的邊帶及載波產(chǎn)生的沖擊函數(shù)組成。 0 0 00 0 0( ) [ c o s ] c o s ( )[ 1 c o s ] c o s ( )A M mAS t A A t tA m t t????? ? ? ?? ? ? ?它們之間的功率關(guān)系可通過對式 (53)均方值給出 式中第一項是載波功率 Pc，第二項是調(diào)制信號產(chǎn)生的邊帶功率 Ps，第三項是交叉功率。如果 f(t)是交流信號，均值為零，第三項為零。式(59)可簡化為 22 2 2 2 20 0 0 0 0 0 0 0c os ( ) ( ) c os ( ) 2 ( ) c os ( )AM AMPSA t f t t A f t t? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?2201 [ ( ) ]2A M c sP P P A f t? ? ? ?由式 (510)可知， AM信號的總功率由載波功率 Pc和邊帶功率 Ps兩部分構(gòu)成。顯然載波功率 Pc并沒有攜帶信息，信息是由邊帶功率 Ps所攜帶。我們定義邊帶功率 Ps與總功率之比為 調(diào)制效率 由式 (511)可知 η AM1。為了使 AM信號不產(chǎn)生過調(diào)制， ┃ f(t)┃≤A 0，即調(diào)制效率不大于 50％ 。 2220()()ssAMA M c sPP ftP P P A f t? ? ? ?? ? （ 1）相干解調(diào)方法 圖 5— 4是相干解調(diào)的方框圖。 幅值調(diào)制信號的解調(diào)器由模擬乘法器、本地振蕩器和低通濾波器組成。 乘法器輸入一個標準調(diào)制信號及頻率與載波頻率相同的本地載波。它們在乘法器內(nèi)相乘后其輸出為 即 式中的高頻分量經(jīng)低通濾波器濾除得 0 0 0 0 0( ) [ ( ) ] c o s( ) c o s( )pS t A f t t t? ? ? ?? ? ? ?0 0 0 01 [ ( ) ] [ c o s ( ) c o s ( 2 ) ]2PS A f t t? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?001( ) [ ( ) ] c o s ( )2dS t A f t ??? ? ?可知解調(diào)器的輸出 Sd(t)較原調(diào)制信號多了一個系數(shù) cos(ω 0φ) 。如果(ω 0φ) 是一個固定的相位差，則 cos(ω 0φ) 只改變解調(diào)后的輸出 Sd(t)幅值的大小，不會出現(xiàn)失真。 如果 θ 0=φ 則解調(diào)輸出 Sd(t)幅值達到最大值，此時稱為同步 —— 同步解調(diào)。 當 θ 0φ= 177。 π/2 時，解調(diào)輸出 Sd(t)為零。 如果 θ 0φ= 177。 π 時，解調(diào)輸出 Sd(t)將改變符號，即解調(diào)后得到的 f(t)將改變符號。 注意 ： 當 f(t)的符號不影響結(jié)果時 (如語音信號 )符號的改變不必注意。 當 f(t)是數(shù)字信號或視頻信號時，符號的改變就會導(dǎo)致嚴重后果。 上邊討論了本地載波與發(fā)射載波只存在相位差而沒有頻率差的情況。如果二者間存在頻率差，即本地載波為 cos(ω 0t+Δωt+θ 0) 可以證明解調(diào)器輸出為 顯然，解調(diào)器的輸出除了 f(t)原有的頻率分量外，多產(chǎn)生了 Δω 頻率分量。即出現(xiàn)了失真，降低了通信質(zhì)量。解決的方法是在接收機本地振蕩加入鎖相環(huán)，鎖相環(huán)可跟蹤發(fā)射機載波，使 Δω 0 。 01 [ ( ) ] c o s2dS A f t t?? ? ?(2)非相干解調(diào)法 非相干解調(diào)也稱包絡(luò)檢波，它的優(yōu)點是簡單。廣播接收機中多采用這種方法。包絡(luò)檢波器 (圖 55)由一個半導(dǎo)體二極管 V和一個 RC低通濾波器構(gòu)成。在 大信號檢波時二極管 V可認為是理想的，即正向偏置阻抗為零，反向偏置阻抗為無窮大。 若把 sAM(t)看作電壓源，由于電壓源內(nèi)阻 rAM很小，正半周時，二極管 V導(dǎo)通，信號源以時間常數(shù) rAMC對電容器 C充電。負半周時，二極管 V截止，電容器反過來通過電阻 R放電。 如果元件得選擇滿足 式中為載波信號頻率；為基帶信號得最高頻率分量。包絡(luò)檢波器能從調(diào)幅信號中不失真地得到 Sd(t)=A0+f(t) (517) 00 m a x111AMrCfRCfF其波形如圖 5— 6