1、精選文檔高頻電子線路振幅調制電路(AM,DSB,SSB)調制與解調 目錄摘要（3）引言（4）原理說明（5）實驗分析（10）總結（20）參考文獻（21）摘要解調是調制的逆過程，它的作用是從已調波信號中取出原來的調制信號。對于幅度調制來說，解調是從它的幅度變化提取調制信號的過程。對于頻率調制來說，解調是從它的頻率變化提取調制信號的過程。而在在實際應用當中大型、復雜的系統直接實驗是十分昂貴的，而采用仿真實驗，可以大大降低實驗成本。在實際通信中，很多信道都不能直接傳送基帶信號，必須用基帶信號對載波波形的某些參量進行控制，使載波的這些參量隨基帶信號的變化而變化，即所謂正弦載波調制。利用仿真軟件對系統進行

2、仿真可以彌補真實的實驗設備所不能滿足的條件，減少實驗成本。 引言  調制在通信系統中有十分重要的作用。通過調制，不僅可以進行頻譜搬移，把調制信號的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調制信號轉換成適合于傳播的已調信號，而且它對系統的傳輸有效性和傳輸的可靠性有著很大的影響，調制方式往往決定了一個通信系統的性能。振幅調制的方法分為包絡檢波和同步檢波，本文選用乘積型同步檢波。 原理說明AM調制與解調首先討論單頻信號的調制情況。如果設單頻調制信號Uo=UOMtcoswot，載波uc=Ucmcoswct,那么調幅信號（已調波）可表示為 uAM=UAM（t）coswct式中，UAMt為已調波的瞬時振

3、幅值。由于調幅信號的瞬時振幅與調制信號成線性關系，即有 UAMt=Ucm+kaUomcoswot =Ucm1+kaUwomUcm=Ucm1+macoswot由以上兩式可得uAM=Ucm1+macoswotcoswct包絡檢波是指檢波器的輸出電壓直接反應輸入高頻調幅波包絡變化規律的一種檢波方式。由于AM信號的包絡與調制信號成正比，因此包絡檢波只適用與AM波的解調，其原理方框圖如圖1：低通濾波器非線性電路 圖1包絡檢波器的輸入信號為振幅調制信號Ui=Uim1+macoswotcoswct,其頻譜由載頻wc和邊頻wc+wo，wc-wo組成，載頻與上下邊頻之差就是wo。因而它含有調制信號的信息。DSB

4、調制與解調在AM調制過程中，如果將載波分量抑制掉，就可形成抑制載波雙邊帶信號。雙邊帶信號可以用載波和調制信號直接相乘得到，即 UDSB=kutuot式中，常數k為相乘電路的相乘系數。如果調制信號為單頻信號uwo=Ucoswot,載波uc=Ucmcoswct，則 UDSB=kUwomUcmcostcoswct =12kUmUcmcoswc+t+coswc-t同步檢波分為乘積型與疊加型兩種方式，這兩種檢波方式都需要接收端恢復載波支持。乘積型同步檢波是直接把本地回復的借條載波和接收信號相乘，然后用低通濾波器將低頻信號提取出來。在這種檢波器中，要求本地的解調載波和發送端的調制載波同頻同相。如果其頻率或

5、相位有一定的偏差，將會使恢復出來的調制信號產生失真。圖2示出了乘積型同步檢波的原理方框圖。設輸入已調波信號ui=Uimcoswotcoswct,本地解調載波uo=Uomcos(wot+),則兩信號相乘后的輸出為 uiuo=kUimUomcostcoswctcoswot+ =12kUimUomcostcoswc+wo+coswc-wo+式中，k為乘法器的相乘系數。令wc-wo=wo,且低通濾波器的傳輸系數為1，則經低通濾波器后的輸出信號為 U=12kUimUomcostcoswo+=Ucoswot+cost =Utcost當恢復的本地載波與發射端的調制載波同步（同頻，同相），即wo=0，=0時，

6、有u=Ucost.即表明同步檢波器能無失真地將調制信號恢復出來。低通濾波器乘法器 ui uo 圖2SSB調制與解調對雙邊帶調幅信號，只要取出其中的任一個邊帶部分，即可成為單邊帶調幅信號。其單頻調制時的表示式為 上邊帶信號 USSBUt=12kUmUcmcoswc+t 下邊帶信號 USSBL(t)=12kUmUcmcoswc-t單邊帶信號的頻譜寬度BSSB=max，僅為雙邊帶振幅信號的一半，從而提高了頻帶使用率。由于只發射一個頻帶，因此大大節省了發射功率。本文選用下邊帶信號進行解調，采用乘積型同步檢波方式。設輸入已調波信號為ui=Uimcoswc-t, 本地解調載波uo=Uomcos(wot+)

7、,則兩信號相乘后的輸出為 uoui=kUimUomcoswc-t coswot+ =12kUimUomcoswc-t+wot+coswc-t-wot-式中，k為乘法器的相乘系數。令wc-wo=wo,且低通濾波器的傳輸系數為1，則經低通濾波器后的輸出信號為 U=12kUimUomcoswc-t-wot-=Ucoswot-t-當恢復的本地載波與發射端的調制載波同步（同頻，同相），即wo=0，=0時，有u=Ucost.即表明同步檢波器能無失真地將調制信號恢復出來。 仿真及分析AM調制與解調源程序：clear;%將工作空間數據清空ma=0.3;%調制系數omega_c=2*pi*8000;omega=

8、2*pi*400;t=0:5/400/1000:5/400;u_cm=1;fam=1;fcm=1;fc=fcm*cos(omega_c*t);%高頻載波fa=fam*(cos(omega*t)+cos(2*omega*t);%調制信號u_am=u_cm*(1+ma*fa).*fc;%已調信號U_c=fft(fc,1024);%對高頻載波進行傅里葉變換U_o=fft(fa,1024);%對調制信號進行傅里葉變換U_am=fft(u_am,1024);%對已調信號進行傅里葉變換figure(1);subplot(3,2,1);plot(t,fa,'k');title('調制

9、信號');grid;axis(0 2/400 -2.5 2.5);xlabel('t');ylabel('fa');subplot(3,2,3);plot(t,fc,'k');title('高頻載波');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('fc');subplot(3,2,5);plot(t,u_am,'k');title('已調信號');grid;axis(0 2/400 -3 3);xlabel(

10、't');ylabel('u_am');fs=5000;w1=(0:511)/512*(fs/2)/100;subplot(3,2,2);plot(w1,abs(U_o(1:512)'),'k');title('調制信號頻譜');grid;axis(0 7 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');subplot(3,2,4);plot(w1,abs(U_c(1:512)'),'k');title('高頻載

11、波頻譜');grid;axis(0 7 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');subplot(3,2,6);plot(w1,abs(U_am(1:512)'),'k');title('已調信號頻譜');grid;axis(0 7 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');fa_o=abs(hilbert(u_am);%對u_am進行hilbert變換，求絕對值得到瞬時幅度f

12、a_o2=(fa_o-1)*10/3;%調整已調波振幅使其與調制信號一致figure(2);subplot(2,1,1);plot(t,fa,'k');title('調制信號');grid;axis(0 2/400 -2.5 2.5);xlabel('t');ylabel('fa');w=(0:1000)/1000*5/400;subplot(2,1,2);plot(w,fa_o2,'k');title('已解調信號');grid;axis(0 2/400 -2.5 2.5);xlabel('

13、;t');ylabel('fa_o2');仿真： 圖3 圖4分析：AM調幅波的振幅隨調制信號變化，而且包絡的變化規律與調制信號波形一致，表明調制信號已記載在調幅波的振幅中。為了避免產生過量調幅失真，保證已調波的包絡真實地反映出調制信號的變化規律，調制系數必須滿足0<ma<1。利用包絡檢波后的波形與調制信號的基本一致。DSB調制源程序：clear;%將工作空間數據清空omega_c=2*pi*8000;omega=2*pi*400;t=0:5/400/1000:5/400;u_cm=1;u_m=1;k=1;fc=u_cm*cos(omega_c*t);%高頻載

14、波fa=u_m*cos(omega*t);%調制信號u_am=k*fc.*fa;%已調信號U_c=fft(fc,1024);%對高頻載波進行傅里葉變換U_o=fft(fa,1024);%對調制信號進行傅里葉變換U_am=fft(u_am,1024);%對已調信號進行傅里葉變換figure(1);subplot(3,2,1);plot(t,fa,'k');title('調制信號');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('fa');subplot(3,2,3);plot(t,f

15、c,'k');title('高頻載波');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('fc');subplot(3,2,5);plot(t,u_am,'k');title('已調信號');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('u_am');fs=5000;w1=(0:511)/512*(fs/2)/100;subplot(3,2,2);plot(w1,abs(

16、U_o(1:512)'),'k');title('調制信號頻譜');grid;axis(0 7 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');subplot(3,2,4);plot(w1,abs(U_c(1:512)'),'k');title('高頻載波頻譜');grid;axis(0 7 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');subplot(3

17、,2,6);plot(w1,abs(U_am(1:512)'),'k');title('已調信號頻譜');grid;axis(0 7 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');仿真： 圖5DSB解調源程序：clear;%將工作空間數據清空omega_c=2*pi*8000;omega=2*pi*400;t=0:5/400/1000:5/400;u_cm=1;u_m=1;u_om=1;k=1;%相乘系數%二階低通濾波器r=1.0e4;c=1.0e-8;omega_d=1:

18、(250000-1)/511:250000;fs=5000;w=(0:511)/512*(fs/2)/100;m=r*c*omega_d;h_=(m.*m+1);hh=ones(1,512);h=hh./h_;%二階低通濾波器濾波特性方程fc=u_cm*cos(omega_c*t);%載波fa=u_m*cos(omega*t);%調制信號u_i=k*fc.*fa;%已調波信號u_o=u_om*cos(omega_c*t);%解調載波u_am=k*u_i.*u_o;%載波信號與已調波信號相乘，k為相乘系數U_i=fft(u_i,1024);%對已調波信號進行傅里葉變換U_o=fft(u_o,10

19、24);%對解調載波進行傅里葉變換U_am=fft(u_am,1024);%對相乘信號進行傅里葉變換U_o2=h.*abs(U_am(1:512) h(512:-1:1).*abs(U_am(513:1024) ;%低通濾波輸出figure(1);subplot(4,2,1);plot(t,u_i,'k');title('已調波信號');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('u_i');subplot(4,2,3);plot(t,u_o,'k');title

20、('本地解調載波');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('u_o');subplot(4,2,5);plot(t,u_am,'k');title('相乘信號');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('u_am');subplot(4,2,7);plot(w,h,'k');title('二階低通濾波器');xlabel('X104

21、 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');w1=(0:511)/512*(fs/2)/100;subplot(4,2,2);plot(w1,abs(U_i(1:512)'),'k');title('已調波信號頻譜');grid;axis(0 7 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');subplot(4,2,4);plot(w1,abs(U_o(1:512),'k');title('本地解調載波頻譜

22、9;);grid;axis(0 7 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');subplot(4,2,6);plot(w1,abs(U_am(1:512),'k');title('相乘信號頻域');grid;axis(0 15 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');subplot(4,2,8);plot(w1,U_o2(1:512),'k');title('已解調信

23、號');grid;axis(0 15 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');仿真： 圖6 圖7分析：在AM調制過程中，如果把載波分量抑制掉，就可以形成抑制載波的雙邊帶信號。DSB的包絡正比于調制信號|u0(t)|，當調制信號為零時，DSB波的幅度也為零。DSB信號的高頻載波相位在調制電壓零交點處要突變180°，在調制信號正半周期，已調波于原載頻同相，相位差為0，在負半周期內，已調波于原載頻同相，相位差為180。DSB已調波的頻帶寬度是未調幅前限帶信號頻帶的2倍。SSB調制源程序：clea

24、r;%將工作空間數據清空omega_c=2*pi*8000;omega=2*pi*400;t=0:5/400/1000:5/400;u_cm=1;u_m=1;k=1;fc=u_cm*cos(omega_c*t);%高頻載波fa=u_m*cos(omega*t);%調制信號u_am=1/2*k*u_cm*u_m*cos(omega_c-omega)*t);%已調信號U_c=fft(fc,1024);%對高頻載波進行傅里葉變換U_o=fft(fa,1024);%對調制信號進行傅里葉變換U_am=fft(u_am,1024);%對已調信號進行傅里葉變換figure(1);subplot(3,2,1)

25、;plot(t,fa,'k');title('調制信號');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);subplot(3,2,3);plot(t,fc,'k');title('高頻載波');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);subplot(3,2,5);plot(t,u_am,'k');title('已調信號');grid;axis(0 2/400 -1 1);fs=5000;w1=(0:511)/512*(fs/2)/1000;subplot(3,2,2);pl

26、ot(w1,abs(U_o(1:512)'),'k');title('調制信號頻譜');grid;axis(0 0.7 0 500);subplot(3,2,4);plot(w1,abs(U_c(1:512)'),'k');title('高頻載波頻譜');grid;axis(0 0.7 0 500);subplot(3,2,6);plot(w1,abs(U_am(1:512)'),'k');title('已調信號頻譜');grid;axis(0 0.7 0 500);仿真：

27、圖8SSB解調源程序：clear;%將工作空間數據清空omega_c=2*pi*8000;omega=2*pi*400;t=0:5/400/1000:5/400;ma=0.3;%調制系數u_cm=1;u_m=1;u_om=1;k=1;%相乘系數%二階低通濾波器r=1.0e4;c=2.5e-8;omega_d=1:(250000-1)/511:250000;fs=5000;w=(0:511)/512*(fs/2)/100;m=r*c*omega_d;h_=(m.*m+1);hh=ones(1,512);h=hh./h_;%二階低通濾波器濾波特性方程fc=u_cm*cos(omega_c*t);%

28、載波fa=u_m*cos(omega*t);%調制信號u_i=1/2*k*u_cm*u_m*cos(omega_c-omega)*t);%已調波信號u_o=u_om*cos(omega_c*t);%解調載波u_am=k*u_i.*u_o;%載波信號與已調波信號相乘，k為相乘系數U_i=fft(u_i,1024);%對已調波信號進行傅里葉變換U_o=fft(u_o,1024);%對解調載波進行傅里葉變換U_am=fft(u_am,1024);%對相乘信號進行傅里葉變換U_o2=h.*abs(U_am(1:512) ;%低通濾波figure(1);subplot(4,2,1);plot(t,u_i

29、,'k');title('已調波信號');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('u_i');subplot(4,2,3);plot(t,u_o,'k');title('本地解調載波');grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('u_o');subplot(4,2,5);plot(t,u_am,'k');title('相乘信號'

30、);grid;axis(0 2/400 -1.5 1.5);xlabel('t');ylabel('u_am');subplot(4,2,7);plot(w,h,'k');title('二階低通濾波器');xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');fs=5000;w1=(0:511)/512*(fs/2)/100;subplot(4,2,2);plot(w1,abs(U_i(1:512)'),'k');title('已調波信號頻譜');grid;axis(0 7 0 500);xlabel('X104 w(Hz)');ylabel('abs(H(jw)');subplot(4,2,4);plot(w1,abs(U_o(1:512),'k');title('本地解調載波頻譜');grid;axis(0 7 0 500);xlabel('