《实用环境工程手册大气污染控制工程》少年文学教育丛书.pdf

调制与解调的原理与应用

调制就是使一个信号(如光、高频电磁振荡等)的某些参数(如振幅、频率等)按照另一个欲传输的信号(如声音、图像等)的特点变化的过程。例如某中波广播电台的频率为 540kHz ,这个频率是指载波的频率,它是由高频电磁振荡产生的等幅正弦波频率。用所要传播的语言或音乐信号去改变高频振荡的幅度,使高频振荡的幅度随语言或音乐信号的变化而变化,这个控制过程就称为调制。其中语言或音乐信号叫做调制信号,调制后的载波就载有调制信号所包含的信息,称为已调波。
解调是调制的逆过程,它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。对于幅度调制来说,解调是从它的幅度变化提取调制信号的过程。即从调制后的载波中分离出音乐或语言信号。

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。

此处介绍正弦波的调幅,调频,调相的原理。
根据所控制的信号参量的不同,调制可分为:
·调幅,使载波的幅度随着调制信号的大小变化而变化的调制方式。调幅的技术和设备比较简单,频谱较窄,但抗干扰性能差,广泛应用于长中短波广播、小型无线电话、电报等电子设备中
·调频,使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变,而幅度保持不变的调制方式。
·调相,利用原始信号控制载波信号的相位。
这三种调制方式的实质都是对原始信号进行频谱搬移,将信号的频谱搬移到所需要的较高频带上,从而满足信号传输的需要
抑制载波的AM
最简单的调幅方案是利用带有信息的信号即调制信号对载波进行调制。
原理图:
m(t)为调制信号,cosw0t为载波信号,sm(t)= m (t)cosw0t
过程:
输入信号经过乘法器与cosw0t相乘,得到已调信号fS (t)= m (t)cosw0t,其频谱为 FS(jw)=½{F[j(w- w0)]+F[j(w+ w0)]}
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。
调制信号的频谱载波信号的频谱
w
得到已调信号的频谱:
由上可看出,得到的已调信号的频谱与调制信号的频谱幅度是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。
幅度调制的特点是载波的频率始终保持不变,它的振幅却是变化的。其幅度变化曲线与要传递的低频信号是相似的。它的振幅变化曲线称之为包络线,代表了要传递的信息,见图
极性与包络的关系
(a) 单极性信号(粗线)及已调信号(b) 双极性信号(粗线)及已调信号
可见,只有当调制信号f(t)的振幅总为正时,已调信号的包络才对应于原信号f(t)。
2,发射载波的AM
为了使已调信号的包络是跟随调制信号变化,必须将双极性信号变成单极性信号。其方法是在发送信号中加入一定强度的载波信号,如图所示。于是发送的信号为
上式中,对于全部t,A选择得足够大,有,其频谱为
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

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。
原理介绍:
1. 抑制载波的AM 解调
其中
图示:
此信号的频谱通过理想低通滤波器,其截止频率,幅值为2,就可取出,