幅度調(diào)制:是正弦波的幅度隨調(diào)制信號(hào)線性變化。
幅度調(diào)制信號(hào)一般模型為
圖1 幅度調(diào)制器的一般模型
4.2.1 調(diào)幅波的時(shí)域分析(時(shí)間表達(dá)式和時(shí)間波形)
定義:載波的幅度隨調(diào)制信號(hào)線性變化。
由標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的定義可以得出標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的模型,如圖4.2.2所示。 圖4.2.2 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的模型 am信號(hào)的時(shí)域表示式 通常,設(shè)。
am信號(hào)的時(shí)域波形 圖4.2.3 am時(shí)域波形 由波形知am信號(hào)的特點(diǎn):
⑴ 幅度調(diào)制:將已調(diào)波am信號(hào)與調(diào)制信號(hào)相比,am信號(hào)的包絡(luò)是隨調(diào)制信號(hào)線性變化。
⑵ 頻率未變:將已調(diào)波am信號(hào)與載波相比,am信號(hào)的頻率與載波相同,也就是說,載波僅僅是幅度受到了調(diào)制,頻率沒有發(fā)生變化。
⑶ 線性調(diào)幅的條件 在情形下,am信號(hào)的包絡(luò)隨調(diào)制信號(hào)呈線性關(guān)系變化,此時(shí)是線性調(diào)幅。線性調(diào)幅的am信號(hào)的包絡(luò)中攜帶了基帶信號(hào)的全部信息。當(dāng)時(shí),am信號(hào)的包絡(luò)和調(diào)制信號(hào)相比,不再呈線性關(guān)系變化,此時(shí)仍然是調(diào)幅信號(hào),但不是線性調(diào)幅。 圖4.2.4 臨界調(diào)幅與過調(diào)幅am信號(hào)時(shí)域波形 通常,我們稱這種現(xiàn)象為過調(diào)現(xiàn)象,也稱這種情況下的調(diào)制為過調(diào)制。
為了衡量標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的調(diào)制程度,定義am信號(hào)的調(diào)制指數(shù) 線性調(diào)幅的條件為,當(dāng)時(shí)出現(xiàn)過調(diào)幅。
4.2.2 調(diào)幅波的頻譜
am信號(hào)的頻域表示式為 繪出am頻譜圖如圖4.2.5所示。 圖4.2.5 am信號(hào)的頻譜 am信號(hào)頻譜特點(diǎn):
(1)上、下邊帶均包含了基帶信號(hào)的全部信息。
通常我們把圖4.2.5(c)中的正頻率高于和負(fù)頻率低于的頻譜合稱為上邊帶(usb);
正頻率低于和負(fù)頻率高于的頻譜合稱為下邊帶( lsb)。
可見,上、下邊帶均包含了基帶信號(hào)的全部信息。無論是線性調(diào)幅還是過調(diào)幅,am信號(hào)的上、下邊帶都均包含了基帶信號(hào)的全部信息。
(2)幅度減半,帶寬加倍。 (3)線性調(diào)制。比較調(diào)制信號(hào)的頻譜與am信號(hào)的頻譜,可以發(fā)現(xiàn),am信號(hào)頻譜中的邊帶頻譜是由調(diào)制信號(hào)的頻譜經(jīng)過簡(jiǎn)單的線性搬移到和兩側(cè)構(gòu)成的。在這個(gè)頻譜搬移過程中,沒有新的頻率分量產(chǎn)生。因此,該調(diào)制為線性調(diào)制。
4.2.3 調(diào)幅波的功率分配與效率
am信號(hào)的時(shí)間表達(dá)式 第一項(xiàng)代表載波分量,第二項(xiàng)代表邊帶分量,該項(xiàng)包含的有用信號(hào),攜帶基帶信號(hào)的信息。
am信號(hào)在1ω負(fù)載電阻上的功率為 式中:為載波功率 為邊帶功率 可見,am信號(hào)的功率由載波功率和邊帶功率兩部分組成,其中邊帶功率為有用信號(hào)功率。
我們將邊帶功率與am信號(hào)總功率之比定義為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅的調(diào)制效率,即 當(dāng)為正弦波時(shí),最大為33.3%。
的最大值發(fā)生在調(diào)制信號(hào)是幅度為a的方波情況下,最大能達(dá)到50%。
4.2.4 調(diào)幅波的解調(diào)
把調(diào)制信號(hào)從無失真地恢復(fù)出來的過程叫解調(diào)(或檢波)。
顯然,解調(diào)是調(diào)制的逆過程,它是從已調(diào)波中還原出調(diào)制信號(hào)的過程。
am信號(hào)有兩種解調(diào)方法:相干解調(diào)和非相干解調(diào)。
重點(diǎn)介紹:非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波) 圖4.2.6 包絡(luò)檢波器 包絡(luò)檢波器的輸入、輸出信號(hào)如圖4.2.7所示。 圖4.2.7包絡(luò)檢波器輸入、輸出信號(hào) 適當(dāng)選擇包絡(luò)檢波器元件參數(shù),并且在的前提下,將am信號(hào)加入到包絡(luò)檢波器中,其輸出為 4.2.5 雙邊帶調(diào)幅(抑制載波雙邊帶調(diào)制dsbsc)
抑制載波雙邊帶調(diào)制就是將am信號(hào)中的載波分量抑制掉,僅發(fā)送邊帶分量。
1. dsb信號(hào)的時(shí)域分析
時(shí)域表達(dá)式為 雙邊帶信號(hào)的數(shù)學(xué)模型為 圖4.2.8 雙邊帶數(shù)學(xué)模型 雙邊帶信號(hào)的波形如圖4.2.9所示。 圖4.2.9 dsb信號(hào)的波形 2. dsb信號(hào)的時(shí)域分析
dsb信號(hào)的頻域表示式 dsb信號(hào)的頻譜如圖4.2.10所示。 圖4.2.10雙邊帶信號(hào)的頻譜圖 dsb信號(hào)的帶寬 dsb信號(hào)的功率 顯然,dsb信號(hào)的功率僅由邊帶功率構(gòu)成。因此,dsb信號(hào)的調(diào)制效率為 3.dsb信號(hào)的相干解調(diào)
解調(diào)模型如圖4.2.12所示 圖4.2.12 相干解調(diào)器 解調(diào)原理
a) 時(shí)域分析
若接收到的已調(diào)信號(hào)為 本地載波 乘法器的輸出信號(hào)為 經(jīng)截止頻率為的低通濾波器濾去高頻分量得到 4.同步誤差的影響
⑴ 頻率誤差的影響
若收到的dsb信號(hào)為 而本地載波為 即本地載波與發(fā)送端載波之間頻率相差,這時(shí)乘法器的輸出為 經(jīng)低通濾波器后,上式第二項(xiàng)是頻譜在附近的高頻分量,被濾除掉,這時(shí)同步檢波的輸出為 為了得到滿意的話音傳輸,通常要求。
⑵ 相位誤差的影響
若收到的dsb信號(hào)為 而本地載波為 即本地載波與發(fā)送端載波同頻不同相,相位差為,這時(shí)乘法器的輸出為 上式第二項(xiàng)是頻譜在附近的高頻分量,將被低通濾波器濾掉,因此,此時(shí)同步檢波器的輸出為 由于是固定值,解調(diào)后輸出信號(hào)的幅度減小,而不會(huì)產(chǎn)生失真;
如果,則輸出為零。
當(dāng)時(shí),不僅輸出信號(hào)幅度受到衰減,而且符號(hào)也要改變。