第6章幅度调制及解调

3.1.1 幅度调制的一般模型是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。

幅度调制器的一般模型如图3-1所示。

图3-1 幅度调制器的一般模型图中，为调制信号，为已调信号，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（3-1）（3-2）式中，为调制信号的频谱，为载波角频率。

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。

在图3-1的一般模型中，适当选择滤波器的特性，便可得到各种幅度调制信号，例如：常规双边带调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB-SC）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）信号等。

3.1.2 常规双边带调幅（AM）1. AM信号的表达式、频谱及带宽在图3-1中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号叠加直流后再与载波相乘，则输出的信号就是。

AM调制器模型如图3-2所示。

图3-2 AM调制器模型AM信号的时域和频域分别为（3-3）（3-4）式中，为外加的直流分量；可以是确知信号也可以是随机信号，但通常认为其平均值为0，即。

点此观看AM调制的Flash；AM信号的典型波形和频谱分别如图3-3（a）、（b）所示，图中假定调制信号的上限频率为。

显然，调制信号的带宽为。

由图3-3（a）可见，AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故用包络检波的方法很容易恢复原始调制信号。

但为了保证包络检波时不发生失真，必须满足，否则将出现过调幅现象而带来失真。

由Flash的可知，AM信号的频谱是由载频分量和上、下两个边带组成（通常称频谱中画斜线的部分为上边带，不画斜线的部分为下边带）。

上边带的频谱与原调制信号的频谱结构相同，下边带是上边带的镜像。

显然，无论是上边带还是下边带，都含有原调制信号的完整信息。

简述幅度调制的调制与解调的过程幅度调制（Amplitude Modulation，AM）是一种古老的且广泛使用的通信方式。

它通过改变载波信号的幅度来携带信息。

本文将详细介绍幅度调制的调制与解调的过程。

首先，我们需要了解什么是幅度调制。

幅度调制是指在载波信号上加入低频的信息信号，使得载波信号的幅度随着信息信号的变化而变化。

这样，我们就可以通过接收和检测这种幅度变化来恢复原始的信息信号。

这种方式简单易行，因此被广泛应用在广播、电视等领域。

接下来，我们来看看幅度调制的具体过程。

首先，我们需要一个载波信号，通常是高频正弦波。

然后，我们将要传输的信息信号乘以这个载波信号，得到的结果就是幅度调制后的信号。

在这个过程中，信息信号的频率远低于载波信号的频率，这就是所谓的“低频”信息信号。

最后，我们将这个幅度调制后的信号通过天线发送出去。

接收到幅度调制信号后，我们需要进行解调才能恢复出原始的信息信号。

解调的过程其实就是在幅度调制的逆过程。

首先，我们使用一个与发射端相同的载波信号，然后将接收到的幅度调制信号与这个载波信号相乘。

由于这两个信号都是正弦波，所以他们的乘积会是一个包含两个频率分量的信号：一个是两者的和，另一个是两者的差。

其中，两者的差就是我们要恢复的信息信号。

然而，在实际应用中，我们通常无法准确地知道发射端的载波信号是什么样的。

因此，我们需要采用一种叫做相干解调的方法。

这种方法需要先从接收到的幅度调制信号中提取出一个与载波信号同频同相的参考信号，然后再用这个参考信号进行解调。

这个提取参考信号的过程就叫做同步或锁定。

总的来说，幅度调制是一种非常实用的通信方式。

它的优点是实现简单，设备成本低，可以同时传输多个信息信号。

但是，它的缺点是抗干扰能力较差，而且对于信息信号的带宽要求较高。

尽管如此，幅度调制仍然在很多场合得到了广泛的应用。

以上就是关于幅度调制的调制与解调的过程的介绍。

希望对你有所帮助。

6—1 为什么调幅,检波和混频都必须利用电子器件的非线性特性才能实现？它们之间各有何异同之处? 分析 非线性器件可以产生新的频率分量，而调幅,检波和混频都为了产生新的频率分量.调幅、检波和混频不同点是输入的信号不同，输出的滤波器不同.解 由于调幅、检波和混频均属于频率变换，即输出信号中产生了新的频率分量，而线性器件不可能产生新的频率分量，只有利用非线性器件才能完成频率变换的功能。

调幅、检波和混频三者相同之处是都属于线性频率变换，即实现频谱搬移,它们实现的原理框图都可用下图表示。

非线性器件都可采用乘法器.调幅、检波和混频不同点是输入的信号不同，输出的滤波器不同。

调幅输入的是调制信号()v t Ω和载波()o v t ,即1v =()v t Ω，2v =()o v t ，滤波器是中心频率为载波频率ω0的带通滤波器。

检波输入的是已调制的中频信号()i v t 和本地振荡信号()o v t ,即1v = ()i v t ，2v =()o v t ，滤波器是RC 低通滤波器。

混频输入的是已调制信号vs(t ）和本地振荡信号()o v t ，即1v =()s v t ,2v =()o v t ，滤波器是中心频率为中频频率ωi 的带通滤波器。

6-2 为什么调幅系数m a 不能大于1？ 分析 调幅系数大于1，会产生过量调制。

解 若调幅系数ma>1,调幅波产生过量调制。

如下图所示，该信号传送到接收端经包络检波后使解调出的调制信号产生严重的失真。

6-3 试画下列调幅信号的频谱图，确定信号带宽，并计算在单位电阻上产生的信号功率. (1) )V )(t (102cos )t 32002cos 1.0t 4002cos 2.01(20)t (6⨯π⨯π+⨯π+=v (2） )V (t 102cos t 6280cos 4)t (6⨯π=v分析 根据信号带宽公式和信号功率即可求得.解(1）6()20(10.2cos24000.1cos23200)cos210()()t t t t V υπππ=+⨯+⨯⨯的信号频谱图如下图所示。

第六章 振幅调制、解调与混频6.1某调幅波表达式为u AM （t ）=（5+3cos2π×4×103t ）cos2π×465×103t (v)1、 画出此调幅波的波形2、 画出此调幅波的频谱图，并求带宽3、 若负载电阻R L ＝100Ω，求调幅波的总功率 解：1.2. BW ＝2×4kHz ＝8kHz3. Ucm=5 m a =0.6Pc ＝U 2cm/2 R L ＝125mW P Σ=(1+ m 2a /2 )P c ＝147.5mW6.2 已知两个信号电压的频谱如下图所示，要求：(1)写出两个信号电压的数学表达式，并指出已调波的性质； (2)计算在单位电阻上消耗的和总功率以及已调波的频带宽度。

解：u AM =2(1+0.3COS2π×102t) COS2π×106t(V) u DSB =0.6 COS2π×102t COS2π×106t (V)P C =2W ；P DSB =0.09W ；P AM =2.09W ；BW=200HZ6.3 已知：调幅波表达式为u AM （t ）=10（1+0.6cos2π×3×102t+0.3cos2π× 3×103t)cos 2π×106t (v) 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频带宽度BW 。

解：1.包含载波分量：频率为1000kHz ，幅度为10V上边频分量：频率为1003kHz ，幅度为1.5VkHz469465461上边频分量：频率为1000.3kHz ，幅度为3V 下边频分量：频率为997kHz ，幅度为1.5V2.带宽BW ＝2×3＝6kHz6.4 试用相乘器、相加器、滤波器组成产生下列信号的框图（1）AM 波；（2） DSB 信号；（3）SSB 信号。

数字信号与处理幅度调制和解调学生姓名学号实验三一、实验目的了解几种基本的调制解调原理，掌握用数字信号处理的方法实现模拟电路中信号的调制与解调的方法。

通过理论推导得出相应结论，再利用Matlab作为编程工具进行计算机验证实现，从而加深理解，建立概念。

二、基本要求1．了解调制解调的原理2. 会用Matlab实现各种不同的幅值调制3. 会用Matlab实现包络检波和同步检波4. 学会通过公式推导以及实验结果分析，验证调制解调前后信号的频谱变化三、实验内容1．利用Matlab实现信号的调制，过调制，欠调制等状态2．用高频正弦信号分别实现对（1）低频周期方波信号，（2）低频正弦信号（3）低频周期三角波信号的调制，观察调制后频率分布状态，实现抑制载波的幅度调制。

3．设计实验，实现含有载波的幅度调制。

观察调制和解调的结果，与抑制载波的幅度调制有何不同。

4．设计实验，观察待调制波信号幅度变化对调幅系数的影响。

5．模拟峰值检测（包络检波）电路中的二极管的功能。

6．了解峰值检波（包络检波）的原理，并编程实现。

7．了解同步检波的原理，并编程实现。

四、实验原理1．幅度调制用一个信号(称为调制信号)去控制另一个信号(称为载波信号)，让后者的某一特征参数如幅值、频率、相位，按前者变化的过程，就叫调制。

调制的作用是把消息置入消息载体，便于传输或处理。

调制是各种通信系统的重要基础，也广泛用于广播、电视、雷达、测量仪等电子设备。

在通信系统中为了适应不同的信道情况（如数字信道或模拟信道、单路信道或多路信道等），常常要在发信端对原始信号进行调制，得到便于信道传输的信号，然后在收信端完成调制的逆过程──解调，还原出原始信号。

用来传送消息的信号叫作载波信号，代表所欲传送消息的信号叫作调制信号，调制后的信号叫作已调信号。

用调制信号控制载波的参数，使之随调制信号而变化，就可实现调制。

受调信号可以是正弦波或脉冲波，所欲传送的消息可以是话音、图像或其他物理量，也可以是数据、电报和编码等信号。

幅度调制和频率调制
幅度调制和频率调制是模拟调制中两种常用的调制方式。

在工业、农业、医疗等领域中都有广泛应用。

它们分别通过改变信号的振幅和
频率来传递信息，下面我们分步骤来了解一下这两种调制方式。

1. 幅度调制
幅度调制（Amplitude Modulation, AM）利用基带信号的振幅来调制
载波的振幅，以产生调幅（AM）信号。

调制后的信号会在频域上出现
三个重要参数：载波频率f_c、基带频率f_m和调制指数m。

其中调制
指数m表示的是基带信号的最大振幅与载波的振幅之比。

2. 频率调制
频率调制（Frequency Modulation, FM）是一种利用基带信号的频率
来调制载波频率的调制方式，产生调频（FM）信号。

频率调制的信号
在经过解调后可以还原出原始的基带信号，因此频率调制具有更好的
抗干扰能力。

调制后的信号会在频域上出现三个重要参量：载波频率fc、基带频率fm和调制指数β。

这里的调制指数β是指频率偏移最
大的边际波偏移与基频频率之比。

在实际应用中，幅度调制和频率调制常常结合使用，称为载波波
包调制（carrier wave packet modulation, CWPM）或正交调幅（quadrature amplitude modulation, QAM）。

总之，无论是幅度调制还是频率调制，它们都是模拟电信号在传
输过程中的重要方式。

在音频、视频等方面有着广泛应用，在无线电、通信、广播等领域也有着重要的地位。

了解幅度调制和频率调制的基
本原理及应用，对于从事相关领域的人员具有重要的实际意义。