第三章模拟调制技术.docx

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第三章模拟调制技术

重庆工程学院

教　案

课程名称：

　数字通信技术

课程代码：

201303011

****　****

授课班级：

1301001、1303201

授课时间：

2014－2015学年第1学期

重庆工程学院教案

周课次

第3周第5次课

学时

2学时

教学地点

第六教学楼113

教学任务

名称

调制的基本概念

教学目标

【含知识、技能、素养目标】

掌握调制的基本概念

教学条件

多媒体教学

教学重点

调节的基本概念

教学难点

调节的基本概念

主要教学环节、方法及内容设计

时间（分）

一、调制的引入

学生首次接触到调制的概念，比较陌生，用数学的方法引入调制的图形，直观形象的描述。

二、调制的基础概念

让载波的某个参数（或几个）随调制信号（原始信号）的变化规律而变化的过程或方式称为调制。

如何对信号进行调制呢?

在傅里叶变换中我们知道,若一个信号ƒ（t）与一个正弦型信号cosωct相乘,从频谱上看,相当于把ƒ（t）的频谱搬移到ωc处。

设ƒ（t）的傅里叶变换（也可称为频谱）为F（ω）,则有

这称为调制定理,是调制技术的理论基础。

其示意图如下图所示。

图3-1调制的示意图

三、调制的功能

调制的功能主要体现在以下几个方面:

四、调制的分类

教学小结：

调制的基本概念。

作业布置：

教学后记

重庆工程学院教案

周课次

第3周第6次课

学时

2学时

教学地点

第六教学楼113

教学任务

名称

模拟线性调制

教学目标

【含知识、技能、素养目标】

掌握模拟线性调制中的幅度调制

教学条件

多媒体教学

教学重点

幅度调制

教学难点

幅度调制

主要教学环节、方法及内容设计

时间（分）

一、幅度调制的一般模型

图3-2幅度调制的一般模型

m（t）为调制信号,sm（t）为已调信号,h（t）为滤波器的冲激响应,则已调信号的时域和频域一般表达式分别为

由以上表达式可见,对于幅度调制信号,在波形上,它的幅度随基带信号规律而变化;在频谱结构上,它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。

由于这种搬移是线性的,因此幅度调制通常又称为线性调制,相应地,幅度调制系统也称为线性调制系统。

二、常规双边带调幅（AM）

1.AM信号的调制

若假设滤波器为全通网络（H（ω）=1）,调制信号m（t）叠加直流A0后再与载波相乘,则输出的信号就是常规双边带调幅（AM）信号。

AM调制器模型

图3-3AM调制的模型

AM信号的典型波形和频谱分别如图3-5（a）、（b）所示,图中假定调制信号m（t）的上限频率为ωH。

显然,调制信号m（t）的带宽Bm=ƒH。

图3-4AM调制频谱

AM信号是带有载波的双边带信号,它的带宽为基带信号带宽的两倍,即

2．AM信号的解调

调制过程的逆过程叫做解调。

AM信号的解调是把接收到的已调信号SAM（t）还原为调制信号m（t）。

AM信号的解调方法有两种:

相干解调和包络检波解调。

（1）相干解调，如图3-5所示

（2）包络检波解调，如图3-6所示。

图3-5AM信号的相干解调

图3-6AM信号的非相干解调

将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波,得

由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以讲第1项与第2项分离，五失真的恢复出原始的调制信号。

图3-7为串联型包络检波器的具体电路及其输出波形，电路有二极管VD、电阻R和电容C组成。

图3-7AM信号的包络检波

三、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）

1.DSB信号的调制

DSB调制器模型如图3-8所示：

图3-8DSB调制的模型

可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表达式分别为

DSB信号是不含载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，即

式中:

Bm=ƒH,为调制信号m（t）的带宽;ƒH为调制信号的最高频率。

2.DSB信号的调解

乘法器输出

经低通滤波器滤除高次项得

即无失真地恢复初始电信号。

教学小结：

幅度调制的一般模型，常规双边带调幅，抑制载波双边带调幅

作业布置：

教学后记

重庆工程学院教案

周课次

第4周第7次课

学时

2学时

教学地点

第六教学楼113

教学任务

名称

调频信号的产生与解调

教学目标

【含知识、技能、素养目标】

理解调频信号的产生与解调

教学条件

多媒体教学

教学重点

调频信号的产生与解调

教学难点

调频信号的产生与解调

主要教学环节、方法及内容设计

时间（分）

一、内容引入

日常生活中信号的产生、传播、消失

二、调频信号的产生

对比生活中信号产生的方法，产生调频信号的方法通常有两种

1.直接法

直接法就是利用调制信号直接控制振荡器的频率，使其按调制信号的规律线性变化。

振荡频率由外部电压控制的振荡器叫做压控振荡器（VCO）,它产生的输出频率正比于所加的控制电压，即

式中：

ωc是外加控制电压为0时压控振荡器的自由振荡频率，也就是压控振荡器的中心频率；Kf为比例常数。

若用调制信号作控制电压，产生的就是FM波。

直接法的主要优点和缺点：

优点是实现线性调频的要求下，可以获得较大的频偏。

缺点是频率稳定度不高，往往需要附加稳频电路来稳定中心频率。

2.间接法

间接调频法是先对调制信号积分，在对载波进行相位调制，从而产生调频信号。

但这样只能获得窄带调频信号。

为了获得宽带调频信号，可利用倍频器再把NBFM信号变换成WBFM信号。

其原理框图如图3-9。

图3-9间接调频

三、调频信号的调解

1.非相干调解

由于调频信号的瞬间频率正比于调制信号的幅度，因而调频信号的调解必须能产生正比于输入频率的输出电压，也就是当输入调频信号为

最简单的解调器是具有频率-电压转换作用的鉴频器。

理想的鉴频器可看成是微分器与包络检波器的级联。

微分器的输出是一个调幅调频（FM-AM）信号，器幅度和频率皆包含调制信息。

用包络检波器取出其包络，并滤去直流后输出

上述调解方法称为包络检测，又称为非相干调解。

这种方法的缺点是包络检波器对于由信道噪声和其他原因引起的幅度起伏也有反应。

因而，使用中常在微分器之前加一个限幅器和带通滤波器。

2.相干解调

由于窄带调频信号可分解成正交分量与同相分量之和，因而可以采用线性调制中的相干解调法来进行解调。

相干解调可以恢复原调制信号，这种解调方法与线性调制中的相干解调一样，要求本地载波与调制载同步，否则将使解调信号失真。

教学小结：

调频信号的产生与解调

作业布置：

教学后记

重庆工程学院教案

周课次

第7周第8次课

学时

2学时

教学地点

第六教学楼113

教学任务

名称

调频信号的产生与解调

教学目标

【含知识、技能、素养目标】

各种模拟调制方式的总结与比较

教学条件

多媒体教学

教学重点

各种模拟调制方式比较

教学难点

各种模拟调制方式比较

主要教学环节、方法及内容设计

时间（分）

一、各种模拟调制方式总结

如表所示

二、各种模拟调制方式性能比较

就抗噪性能而言，WBFM最好,DSB、SSB、VSB次之,AM最差,NBF与MAM接近。

图3-10展示出各种各种模拟调制系统的性能曲线。

图3-10各种模拟调制系统的性能曲线

三、各种模拟调制方式的特点与应用

AM调制的优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差，信号带宽较宽，频带利用率不高。

DSB调制的优点是功率利用率高，但带宽与AM相同，频带利用率不高，接受要求同步解调，设备较复杂。

只用于点对点的专用通信及低带宽信号多路复用系统。

SSB调制的优点是功率利用率和频带利用率较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。

VSB调制性与SSB相当，原则上也需要同步解调，但在某些VSB系统中，附加一个足够大的载波，形成（VSB+C）合成信号，就可以包络检波法进行解调。

这种（VSB+C）方式综合了AM、SSB和DSB三者的优点。

FM波的幅度恒定不变，这使得它对非线性器件不甚敏感，给FM带来了抗快衰落能力。

利用自动增益控制和带通限幅还可以消除快衰落造成的幅度变化效应。

这些特点使得NBFM对微博中继喜用颇具吸引力。

WBFM的抗干扰能力强，可以实现带宽与信噪比的互换。

WBFM的缺点是频带利用率低，存在门限效应。

教学小结：

各种模拟调制方式比较

作业布置：

作业布置：

1、调制的作用是什么？

2、常见的模拟线性调制技术有哪些？

它们各有何特点？

3、常见的模拟非线性调制技术有哪些？

它们各有何特点？

教学后记