幅度调制和解调汇总Word格式文档下载.docx
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调制是各种通信系统的重要基础,也广泛用于广播、电视、雷达、测量仪等电子设备。
在通信系统中为了适应不同的信道情况
如数字信道或模拟信道、单路信道或多路信道等),常常要在发信端对原始信号进行调制,
解调,还原出原始信号。
得到便于信道传输的信号,然后在收信端完成调制的逆过程
用来传送消息的信号叫作载波信号,代表所欲传送消息的信号叫作调制信号,调制后的信号叫作已调信号。
用调制信号控制载波的参数,使之随调制信号而变化,就可实现调制。
受调信号可以是正弦波或脉冲波,所欲传送的消息可以是话音、图像或其他物理量,也可以是数据、电报和编码等信号。
前者是模拟信号,后者是数字信号。
调制是一种非线性过程。
载波被调制后产生新的频率分量,通常它们分布在载频fC的两
着消息的有用信号。
调制的目的是实现频谱搬移,即把欲传送消息的频谱,变换到载波附近的频带,使消息更便于传输或处理。
调制的种类很多,分类方法也不一致。
按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。
用模拟信号调制称为模拟调制;
用数据或数字信号调制称为数字调制。
按被调信号的种类可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制(如对非相干光调制)等。
调制的载波分别是脉冲,正
弦波和光波等。
正弦波调制有幅度调制、频率调制和相位调制三种基本方式,后两者合称为角度调制。
此外还有一些变异的调制,如单边带调幅、残留边带调幅等。
脉冲调制也可以按类似的方法分类。
此外还有复合调制和多重调制等。
不同的调制方式有不同的特点和性能。
幅度调制是一种广泛使用的模拟调制方式。
正弦载波幅度随调制信号而变化的调制,叫
如下
做正弦波幅度调制,简称调幅(AM)。
它是用低频调制电压去控制高频载波信号的幅度,
播、小型无线电话、电报等电子设备中。
图3-1低频信号经高频载波信号调制波形图
既然高频载波的幅度随低频调制波而变,所以已调波同样随时间而变。
即有
V=(乙(1+—cosC^)COEGJ^=COSOJ^
式中n是调幅波的调制系数(调幅度)。
叫+呦,眄^皿产ACl-呦,Z=
同时当m<
1时,实现了不失真的调制,而当m>
1时,调制后的波形包络线,将与调制波
不同,即产生了失真,或称超调。
利用三角公式将调制波表达式展开,可得
V=比(1+WCOScosCCS0^+—+财f+竺人cos(叫一朝f
22
上式表明,载波信号经单一信号调制后将出现三个频率分量,
即载波频率分量fc,上边
频分量fc+F,下边频分量fc-F。
其频谱图如图所示:
幅度
调制信号频诰
载波信号频谙
<
/
「己调谀频谱vn
|4讥
图3-2载波信号经单一信号调制后的频谱图
由频谱图可见,幅度调制在频域上是将调制信号F搬移到了载频的两边,其实质是一种
频率变换。
其带宽为:
册‘"
F(虽)。
在实际应用中,调制信号不是单一频率,例如:
我们的讲话的语音信号,其信号频率为
几百至几千赫,经调制后,各个频率产生了各自的上边频和下边频,叠加后形成了上边带和
下边带,如图所示:
图3-3实际调制信号
图中上下边频幅度相等,对称出现,这时调幅波的带宽为:
网=2F隔是调制信号频
率的二倍。
由于载波只是一运动载信息的工具,不包含有用信息。
所以在发送时为节约功率,可以
只发送边带信号,而不发送载波。
这种情况称为抑制载波的双边带
(DSB)信号发送。
V=+Q)『+gS(q-0)『]
它可以看成是调制信号和高频载波信号相乘得到:
v=%cos叫=-K巴j喀,[“用傀++心(叫-。
”]
K为乘法系数。
由于上下边带对称,为节省频带,采用抑制载波的单边带(
SSB信号发送,其表达式
为:
或¥
=匕cosg-C"
。
2.解调(检波)
将音频信号调制到载波上去就可以达到发送声音的目的,
可是我们的最终目的是实
现声音的远距离传送,所以还必须在接收一侧将已调制的信号解读出来,
这个解调的过程就
叫检波,过去的书里有个很形象的比喻:
将书信绑在箭上射出去的过程叫调制和发射,找到
箭后取下书信就叫接收和检波。
调幅波的解调过程(不失真地还原信息)通常称为检波,实现该功能的电路也称振幅检波
器(简称检波器),它仍然是一种频谱搬移过程。
从原理上讲,要将包含调制波信息的已调波
中还原出调制波信息,必须要有非线性器件,使之产生新的频率分量,并把高频载波的高频
分量滤除,因此,振幅检波器的组成框图如图所示:
图3-4振幅检波器的组成框图
在各种幅度调制中,由于波形差异和频谱结构的不同,其调制方法也不同,但最基本的调制方法是两种:
包络检波和同步检波。
2.1包络检波:
由图3-1可以看出,调制后的信号是一个以载波为其频率,振幅与音频信号同步变化的
上下对称的波,也即其振幅变化的包络就是我们需要的音频信号,
包络检波也得名于此。
因
为这个包络是上下对称互相抵消,为了得到它就必须将AM言号削去一半,这个目的可以通过
使用具有单向导电特性的半导体二极管等整流元件来得到,
只许AM言号的正半周或负半周通
过,即可得到半个AM!
号,再用电容等将细密振动的载波成分旁路吸收,最终得到音频信号,
完成整个检波过程,因只使用简单的二极管就能达到目的,所以一般收音机都采用这种检波
方式。
五、主要实验仪器及材料
微型计算机、Matlab
六、实验步骤及结果分析
1利用Matlab实现信号的调制,过调制,欠调制等状态
0.5
-06
"
為20004000
1.5
05
-05
-1.5
'
^020004000
0.9
0.3
0.6
06
04
02
0.1
01000200030004000
2.用高频正弦信号分别实现对低频周期方波信号,低频正弦信号和
低频周期三角波信号的调制,画图,观察调制后频率分布状态;
-%
调制函数
■0.5
*15
1'
002003004005006007003009001000
1000
600
■
3.设计实验,实现含有载波的幅度调制。
观察调制和解调的结果,
与抑制载波的幅度调制有何不同。
Edc2=4调制信号
信号
调制函数幅频特性
SOOO
4000
2000
200400600
4,设计实验,观察待调制波信号幅度变化对调幅系数的影响。
Eac2=2il9制信号
y1信号
1500
Eac3^信号
E日由=4调制信号
1£
OiO
500
1
200400
5,模拟峰值检测
6,峰值检测
□15
02
■JI
01
02&
305
20
7,仿真
Sin电V/flvet
附录:
代码
1信号的调制,过调制,
欠调制
Ts=4000;
Tf=100;
t=0:
1:
4000;
f1=sin(2*pi*t/Ts).*sin(2*pi*t/Tf);
f2=f1.*f1;
figure;
subplot(1,2,1),plot(t,f1),axis([0,4000,-1,1]);
subplot(1,2,2),plot(t,f2),axis([0,4000,0,1]),;
m1=0.5;
m2=1;
m3=2;
fm2=(1+m2*cos(2*pi*t/Ts)).*cos(2*pi*t/Tf);
fm3=(1+m3*cos(2*pi*t/Ts)).*cos(2*pi*t/Tf);
fm1=(1+m1*cos(2*pi*t/Ts)).*cos(2*pi*t/Tf);
subplot(1,3,1),plot(fm1),axis([0,4000,-1.5,1.5]);
subplot(1,3,2),plot(fm2),axis([0,4000,-2,2]);
subplot(1,3,3),plot(fm3),axis([0,4000,-3,3]);
2,正弦信号对低频的载波影响
0.01:
10;
x1=2*square(2*pi*t/5,50);
%占空比50%的方波信号
x3=2*sawtooth(2*pi*t/3,0.5);
%占空比50%的三角波信号
k=0:
1000;
fs=5000;
y=2*sin(2*pi*1000*k/fs);
y1=x1.*y;
y2=x2.*y;
y3=x3.*y;
X1=fftshift(fft(x1));
X2=fftshift(fft(x2));
X3=fftshift(fft(x3));
Y1=fftshift(fft(y1));
Y2=fftshift(fft(y2));
Y3=fftshift(fft(y3));
figure
(1),
plot(k,y);
title('
调制函数'
);
figure
(2);
subplot(2,2,1),plot(t,x1),axis([0,10,-2.2,2.2]);
title('
方波信号'
subplot(2,2,2),plot(k,y1);
方波调制'
figure(3);
subplot(2,2,1),plot(t,x2);
正弦信号'
subplot(2,2,2),plot(k,y2);
正弦波调制'
figure(4);
subplot(2,2,1),plot(t,x3);
三角波信号'
subplot(2,2,2),plot(k,y3);
三角波调制'
3,高频信号与低频信号的调制
500;
F=10000;
f=500;
fs=50000;
Eo=5;
Eac=2;
Edc1=
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