信号的调幅与解调
幅度调制与解调
幅度调制与解调实验一、实现目的1、通过本次实验，起到理论联系实际的作用，将理论课中学到的调幅、检波电路的分析方法用到实验电路的分析和实验结果的分析中，使理论真正地用在实际电路中，落到实处。
要求学生必须从时域、频域对调制和解调过程中信号的变换分析清楚。
2、本次采用的实验电路既能实现普通调幅，又能实现双边带调幅，通过实验更进一步理解普通调幅（AM）和双边常调幅（DSB）在理论上、电路中的联系和区别。
3、实验中所测量的各种数据、曲线、波形是代表电路性能的主要参数，要求理解参数的意义和测量方法，能从一组数据中得出不同的参数并衡量电路的性能。
二、实验仪器1、数字示波器 TDS210 0~60MHz 1台2、频谱分析仪 GSP-827 0~2.7GHz 1台3、直流稳压电源 SS3323 0~30V 1台4、实验电路板自制 1块三、实验电路及原理1、实验电路介绍实验所采用的电路为开关调幅电路，如图所示。
既能实现AM调制，又能实现DSB调制，是一种稳定可靠，性能优良的实验电路，其基本工作原理是：调制信号经耦合电容C1输入与电位器输出的直流电压叠加，分别送到同相跟随器U1A 和反相跟随器U1B，这样在两个跟随器的输出端就得到两个幅度相等，但相位相反的调制信号（U+和U-）。
再分别送到高速模拟开关的两个输入端S1和S2，由开关在两个信号之间高频交替切换输出（由载波控制），在输出端就得到调幅波，通过调整电位器可以改变直流电压达到改变调制度m，当电位器调到中心位置时就得到了双边带的调幅信号。
放大器为高精度运放AD8552，开关为二选一高速CMOS模拟开关ADG779。
另外，为防止实验过程中由于调制信号幅度过大而损坏电路，特加了保护二极管D1、D2；由于运算放大器和模拟开关是单电源轨至轨型，只能单5V供电，在使用时所有信号是叠加在2.5V直流电平上的，电路中R7、R8就是提供该直流偏置电平的，R12、R13、T1是用来抵销直流电平的，以免对检波电路产生影响；R8、C5、C7、L1和R9、C6、C8、L2起到导通直流和低频信号、阻止高频信号的作用，防止开关泄露的高频载波信号对运算放大器产生影响；高频载波信号（1MHz,方波）由有源晶体振荡器X1产生。
普通调幅信号的产生和调制解调方法
移动通信原理课程设计报告
（MATLAB/SIMULINK仿真实训）
项目名称：普通调幅信号的产生和调制解调方法姓名：
学号：11015435
班级：通信11301
指导教师：朱里奇
电信学院
一.概述
1 普通调幅信号的产生
将调制信号与直流相加，再与载波信号相乘，即可实现普通调幅。
相应的原理框图如图所示。
由于乘法器输出电平不太高，所以这种方法称为低电平调幅方法。
图低电平调幅原理图
利用丙类谐振功率放大器的调制特性也可以产生不同调幅信号。
由于功率大器(功放i的喻出电压很高，故这种方法称为高电平调幅方法
2 普通调幅信号的解调方法
⑴包络检波
利用普通调幅信号的包络反映调制信号波形变化这一特点，如能将包络提取出来，就可以恢复原来的调制信号。
这就是包络检波的原理。
包络检波的原理图如图所示。
⑵同步检波
同步检波必须采用一个与发射端载波同频同相(或固定相位差)的信号，这个信号称为同步信号。
同步检波可由乘法器和低通滤波器来实现，其原理如图所示。
二.实训内容
根据实训资料可画出实图，如下所示：
得到如下波形图：
三. 总结
这次仿真加深了我们对私simulink软件的了解，了解了调制解调的仿真过程，加深了对调制解调的认识。
这次仿真可以很好地锻炼我们的实际动手能力，可以很好的把理论知识结合实际，有利于我们的学习和发展。
幅度调制与解调电路
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4. 4混频器
4.互调干扰(互调失真) 互调干扰是指两个或多个干扰信号同时作用在混频器输入端.经
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4. 4混频器
2.外来干扰与本振的组合频率干扰(副波道干扰) 这种干扰是指在混频器输入回路选择性不好的条件下.外来强干
扰信号进入了混频器。这些干扰信号与本振信号同样也会形成接近中 频的组合频率干扰。 3.交叉调制干扰(交调失真)
如果接收机前端电路的选择性不够好.使有用信号与干扰信号同 时加到接收机输入端.而且这两种信号都是受音频调制的.就会出现交 叉调制干扰现象。这种现象就是当接收机调谐在有用信号的频率上时. 干扰电台的调制信号也能听得清楚.而当接收机的有用信号消失时.干 扰也消失。
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4. 3幅度解调电路
4.负峰切割失真 为把检波器的输出电压藕合到下一级电路.需要有一个容量较大
的电容C与下级电路相连。下级电路的输入电阻作为检波器的负载.电 路如图4-23(a)所示。负峰切割失真指藕合电容公通过电阻R放电.对二 极管引入一个附加偏置电压.导致二极管截止而引入的失真。失真波 形如图4-23(b)、图4-23(c)所示。
可得实现普通调幅的电路模型如图4-4所示.关键在于用模拟乘法 器实现调制信号与载波的相乘。
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4.1概述
2.双边带调幅(DSB) 1)双边带调幅信号数学表达式
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4.1概述
2)双边带调幅信号波形与频谱 图4-5所示为双边带调幅信号的波形与频谱图。双边带信号的包
信号调制解调
由上式可见，除了由于载波分量而在处形成两个冲激函数之外，这个频谱与抑制载波的AM的频谱相同。
2。幅度调制在中、短波广播和通信中使用甚多。幅度调制的不足是抗干扰能力差，因为各种工业干扰和天电干扰都会以调幅的形式叠加在载波上，成为干扰和杂波
四．解调的原理
解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。解调是调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不一样。与调制的分类相对应，解调可分为正弦波解调（有时也称为连续波解调）和脉冲波解调。正弦波解调还可再分为幅度解调、频率解调和相位解调，此外还有一些变种如单边带信号解调、残留边带信号解调等。同样，脉冲波解调也可分为脉冲幅度解调、脉冲相位解调、脉冲宽度解调和脉冲编码解调等。对于多重调制需要配以多重解调。
过程：
输入信号经过乘法器与cos0t相乘，得到已调信号fS(t)=m(t)cos0t，其频谱为FS(j)=½{F[j(-0)]+F[j(+0)]}
而h(t)为一带阻滤波器，仅保留有效的频带。
输出得到频谱为 的信号
由此可见，原始信号的频谱被搬移到了频率较高的载频附近，达到了调制的目的。
已调信号的频谱表明原信号的频谱中心位于上，且关于对称。它是一个带通信号。
解调过程除了用于通信、广播、雷达等系统外还广泛用于各种测量和控制设备。例如，在锁相环和自动频率控制电路中采用鉴相器或鉴频器来检测相位或频率的变化，产生控制电压，然后利用负反馈电路实现相位或频率的自动控制。
五．调制解调的应用
调制在无线电发信机中应用最广。图1为发信机的原理框图。高频振荡器负责产生载波信号，把要传送的信号与高频振荡信号一起送入调制器后，高频振荡被调制，经放大后由天线以电磁波的形式辐射出去。其中调制器有两个输入端和一个输出端。这两个输入分别为被调制信号和调制信号。一个输出就是合成的已调制的载波信号。例如，最简单的调制就是把两个输入信号分别加到晶体管的基极和发射极，集电极输出的便是已调信号。
调幅与解调
ω0-Ω ω0+Ω
3ω0-Ω 3ω+Ω
从频谱可见斩波调幅产生的也是 抑制载波的双边带的调幅波（DSB-SC）
作业
教材398页 习题9.5 习题9.6
是有调幅作用的，请回答“为什么？”
§9.3.3 模拟乘法器调幅
v
k • v • v0
k(V cos t)(V0 cos0t)
v0
k 2
VV0
§9.1.1 调制的作用
调制的作用主要有2个
作用1：在无线通信中，为了便于信号发射 （天线不能太长，而只有当天线长度与波长相 当时才能将电磁波辐射出去），将低频短的原 始信息（如语音）调制到高频段；
作用2：提高信道的利用率
通过频域复用（如一个空间可传多个电台） 通过先进的调制技术（如日益提高的上网速率）
t
§9.2.1 调幅指数（又称调幅度）的概念
maV0
V0
maV0
Vmax V0 (1 ma ) Vmin V0 (1 ma )
从图上可以看出
ma
1 2
(Vm
a
x
Vm
in
)
V0
Vmax V0 V0 Vmin
V0
V0
已调波表达式为 (V0 kaV cos t) cos0t
V0 (1
kaV V0
+
vb(t)
VBB – +–
v
+–
–
+
VBB(t)
L
Vcc
–+ Vcc
C vo(t)
基极调幅示意图
基极调幅的优缺点
优点：
调制信号vΩ经过功放的放大再输出，因此不需 要很高的注入功率，对调制器的小型化有利；
信号的幅度调制与解调
载波信号的频谱
解调后的频谱 还原后的信号
内容（1）调制器的设计思路
∗ 把原信号模拟为一具体函数,如:x(t)=10*cos(t)，t在(-10*pi,10*pi) 之间,然后再通过调制器g(t)=cos((100)*t)把这信号调制为另一个 频率的信号y=x(t).*g(t) 中去。
内容（2）解调器的设计思路
把已调制出的信号y（t）在解调器中加信号m(t)=cos(100*t), 把信号频率还原，然后通过门函数h(t)=sin(100*t)./(pi*t)滤波 并调整幅度，使信号还原为原信号。
原理（总）
放射器： 放射器：y(t)=x(t).*g(t) 接收器：1.z(t) 接收器：1.z(t)=y(t).*m(t) 2.h为滤波器 2.h为滤波器 zz(t)=z*h zz(t)=z*h
原理（发射器）
原信号频谱图 输入信号 载波信号的频谱图 输出信号 调制后的信号
原理（接收器）
调制后的信号的频谱 调制后的信号的频谱
实际应用背景（2）详例
∗ 在大气层中，音频范围（10Hz—20KHz）的信号传输将急 剧衰减，而较高频率的信号将传播到很远的距离。 ∗ 因此，要想在依靠通过大气层来进行传播的通信信道上 传输像语言或音乐这样的音频信号，就必须首先在发射 机中通过适当处理把这些信号嵌入到另一个较高频率的 信号中去。然后在接收端把信号提取出来。 ∗ 这也就是日常生活中，收音机的AM调幅按钮。
mt2h为滤波器zztzh原理发射器输入信号输入信号输出信号输出信号原信号频谱图载波信号的频谱图调制后的信号原理接收器还原后的信号还原后的信号调制后的信号的频谱载波信号的频谱解调后的频谱
信号的幅度调制与解调
∗ 通信xx班
∗ 课程老师： ∗ 小组成员：
信号的调幅与解调
（2）为了实现信道复用。如果多个同频率范围的信 号同时在一个信道中传输必然会相互干扰，若将它们 分别调制在不同的载波频率上，且使它们不发生频谱 重迭，就可以在一个信道中同时传输多个信号了，这 种方式，称为信号的频分复用。
三、怎样进行调制
调制就是用调制信号控制载波的某个参数, 并使其与 调制信号的变化规律成线性关系。
2.已知：Umax＝12，Ucm＝10，求Ma。
3.已知：Ucm＝10，Umin＝6，求Ma。若fc＝200kHz。 F＝5kHz，写出表达式。
4.已知：u (t) 1( 1 0 0 .4 c2 o 3 s 13 t) 0 c2 o 1 s6 t0
求：Ma，Ucm, fc，F。
三.调幅信号的频谱
例题三
已知频谱图，写出表达式。
u
8v
3v 4v
4v 3v
0 470 490 500 510 530
f（kHz）
四、调幅波的功率分配
1.载波的功率
Pc
1
U
2 cm
2 RL
2.上、下边频功率
P1
P2
1 2
(12MaUcm)2 RL
1 4
Ma2
1 2
Uc2m RL
1 4
M
a 2 Pc
PP1P212Ma2Pc
调幅过程只是改变载波的振幅，使载波振幅与调制信号成 线性关系，
调幅
U cm
Ucm kaU mco ts
调幅波表达式为
幅度变化量
u A( t M ) ( U c m k a U m c o t)cso c t s
Ucm (1kU aU c m mco ts)cocst
调幅系数
U c( m 1 M ac o t)c so c ts
信号调幅原理与方法
调幅（Amplitude Modulation，AM），一种基带调制方式，既通常所说的中波。
这是一种用声音的高低变为幅度变化的电信号，频率范围503~1060KHz，传输距离较远，但受天气因素影响较大，适合省际电台广播。
早期VHF频段的移动通信电台大都采用调幅方式，由于信道衰落会使模拟调幅产生附加调幅，造成失真，在传输的过程中也很容易被窃听，目前已很少采用。
目前在简单通信设备中还有采用，如收音机中的AM波段就是调幅波，音质和FM波段调频波相比较差。
编辑摘要调幅- 调幅一种调制方式，属于基带调制。
比较调频调幅使高频载波的频率随信号改变的调制（AM）。
其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变换而变化。
例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出，电视的图像信号使用调幅。
调频的抗干扰能力强，失真小，但服务半径小。
调幅- 简介调幅，英文是Amplitude Modulation（AM）。
调幅也就是通常说的中波，范围在503---10 60KHz。
调幅是用声音的高低变为幅度的变化的电信号。
距离较远，受天气因素影响较大，适合省际电台的广播。
调幅- 调幅方式调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。
也就是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含入高频信号之中，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。
这时候在接收端可以把调制信号解调出来，也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了。
调幅波的形成早期VHF 频段的移动通信电台大都采用调幅方式，由于信道快衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真，目前已很少采用。
调频制在抗干扰和抗衰落性能方面优于调幅制，对移动信道有较好的适应性，现在世界上几乎所有模拟蜂窝系统都使用频率调制。
图中是是调制信号叠加在高频信号中的波形，从图中可以看出，高频信号的幅度随着调制信号作相应的变化，这就是调幅波。
由于高频信号的幅度很容易被周围的环境所影响。
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实用模拟集成相乘 器举例：BG314内 部电路
U
2 cm
RL
1 4
M
2 a
Pc
功下率边频PP1P21 Nhomakorabea2M
2 a
Pc
功3.总率P
Pc
P1
P2
Pc
1 2
M
2 a
PC
(1
1 2
M
2 a
)Pc
平4.最均大Pmax
(1
M
a
)2
U
2 cm
2RL
例题四
设载波功率PC=150W， 问由调本幅例系可数以为得1及出0如.3下 时 （结，1）论总调：边幅频信功号率的，边总频 平 功（均率2）功与在率调实及幅际已系的调数通波有信最关系， 大 调统幅瞬中系时，数功由越率于大各信，为号边多的频少幅？ 功度（率是3）越变由大化于。的有，用平信均息的
三、怎 样调进制行就是用调制信号 调控 并 对 调制模制制使u方拟载其(t)信式波与U：号的调m co具调某制s有幅个信ct 三、参号种调数的, 变 频调和化幅调规振相律幅。成随线调性制关信系号。改变
调频 频率随调制信号改变
3.2调幅信号分析
一.调幅
信号的 波形
二.调幅信
号设的载波数uu学c (t)C表U(ctm)co的sct 表达式
达和 达 调式式调幅分制过别信程u (t) 为号只 U m：u是cos改t(t)变的载表波
的调振幅幅，使载波振幅与 Ucm
Ucm kaUm cos t
调调制幅信波号表成达线式性为关幅系度，变 uAM (t) (Ucm kaUm cost)cosct
U cm (1
kaU m U cm
cos t) cosct
三.调幅 uAM (t) Ucm(1 M a cos t) cos ct
信号的频 Ucm cosct UcmMa cos t cosct
谱
Ucm
cosct
1 2
M aUcm
co s (c
)t
1 2
M aUcm
co s (c
)t
载频上边下频边
载频 上边频 下边频
例题一
已 知 ： uAM (t) 10(1 0.5cos 2 100t)cos 2 1000t
uAM（t） =10(1+0.6cos2π×3×102t+0.3cos2π×
3×103t)cos2π×106t (v)
例题五
求：1、调幅波中包 含的频率分量与各分 量的振幅值。
2、画出该调幅 波的频谱图并求出其
五.双 边由于带载波不包含有用信 信息号，但又占据很大的功 uAM (t) Ucm(1 Ma cos t)cosct 率分配，因此，为了提 Ucm cosct UcmMa cos t cosct
制载 信已波
电高信频号振，荡如信声号音是 信等用受号，来调称携后、图为带的调低信像信制频号号信信
二、为什 （ 么要1）进为行了提高信号的 频 调制率 ， 以 便 更 有 效 地 将信号从天线辐射出 去。由天线理论可知， 只有当辐射天线的尺 寸与辐射的信号波长
（2）为了实现信道 复用。如果多个同频 率范围的信号同时在 一个信道中传输必然 会相互干扰，若将它 们分别调制在不同的
Ucm(1 Ma cos t)cosct
Umax表示调幅波包络的 最大值，Umin表示调幅 波包络的最小值。
Ma表明载波振幅受调 制控制的程度，一般
不同Ma时的已调波波形
问题与思考
1. 已 知 ： Umax ＝ 1求21求3Uf54已知c求f..k.02cm已已MMH，＝，，u：i：(zaant知知)F，U。。U＝210。Mc：：(0m1写6m0a0i.，U4Uk出nc，o＝Hscm＝2求表mz1aU3M60达x。＝1c0，， ＝3amt式)1c。Fos0,2。，若＝106t
3.3 调幅电路
一、调幅电路的实现模型
调幅过程是频谱的线性搬移过程，在这个过程 中，有新的频率分量出现，这个过程也称为频率变 换，显然，频率变换不可能由线性电路实现，而必 须由非线性电路才能完成。
有新的 频线率性产电 生路非线性
频率 变没换有新 作的有用频新率的
1.非线性元 件的一频个率信变号通过 换作线用性元件和非
uAM (t) 12(1 0.4cos 2 3103t) cos 2 106 t
画出它们的频谱图。
例题二
已知频谱图，写出表
达u式。 1
4 04
0 v91v 1v
f
50 0
（k
05
Hz）
复杂调制信号调幅的频谱
调幅波的频带宽 下边带 上边带 调度制为过：程为频谱的线 性搬移过程，即将调
复杂调制信号调幅的频谱
高功率的有效利用率， uDSB(t) Ku (t)uc (t)
在传输时，可以仅传输
1 2
KUmUcm cos(c
)t
cos
(c
)t
上双、边下带边信带号，的而频将谱载波
1.双边带信号的包络 不反映调制信号变化
问题与思考
1.为什么说普通调幅波 的功率利用率低？要 提高功率利用率，可 以采用什么方法？
1.调幅的实质是频谱的线性搬移 2.调幅必须采用非线性电路实现
例题三
已知频谱图，写出表
达u式。 8
0
3 4 v4 4v 4v 5 5v
3 5v
f
7 9 0 1 3 （k
四、调幅
波1.载的功率 Pc
1
U
2 cm
2 RL
分波2.配上的、P1
P2
1 2
(1 2
M aUcm)2 RL
1 4
M
2 a
1 2
任务3 调幅与检波
3.1调制概述 3.2调幅信号分析 3.3 调幅电路 3.4 收音机中的检波电路
调
幅
信高频 放大
混频
中频 放大
检波
低频 放大
号
本机 振荡
收音机中必不可少的电路
3.1调制概述
一、
什 调调频号调几解高么制信制上个调频是：号。概：信所装将念将号要要载低上传的传频还输高输信原的频的号出原u信低从来始(t) 。
线性元件 产生频率：
两个信号通过 线性元件和非 线性元件
产生组合频率： ω =|±pω1 ±qω2| (p
结论
1.一个正弦信号通
过生产非基生线波频性和率元多：件ω产次，2ω，
2线谐产.两性生波个元组。信件合号产频通生率过组：非 合ω频=|率±。pω1 ±qω2| (
2. 调
幅电路
模F型f f =|±pfc ±qF| c
fc ±F, fc
调幅关键在于获得调 制信号与载波的相乘项， 而相乘项的获得，必
3.集成 模模拟拟相相乘器是实现两 乘个器模拟信号瞬时值相 乘功能的电路，它通 常具有两个输uo入=K端和 一集个成输模出拟端相，u乘x是u器y一是个实 三现端频网率络变。换的重要部
差分电路是模 拟相乘器的基 本电路单元