高频电子线路中的调制原理详解

高频电子线路中的调制原理详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/2301_79288228/article/details/143455745

高频电子线路中的调制技术是通信系统中的核心内容之一。本文详细介绍了调制的基本原理、原因、分类以及具体的调幅、检波、混频等技术细节，适合对通信原理感兴趣的读者深入学习。

调制

调制的原因

第一个原因

是为了要做出切实可行的天线。

• 无线电波能够从天线发射出去，以及正常的接收，需要要求天线的集合尺寸与信号的波长相当。具体的，天线的几何尺寸需要大于1/4的信号波长。（频率和波长的计算可看：“频率和波长换算”）
• 可见天线的尺寸极大，即使是3.75km也极难实现，所以需要用调制来提升信号频率。需要把要发射的音频信号的频率加载到频率较高的载波上，需要调制。

第二个原因

是频分复用，因为频带资源很宝贵，所以我们希望频分复用。

• 频分复用具体就是采用调制，将频谱从低频搬到不同的载波频率，从而实现频分复用。
• 那么调制所完成的功能就是一个频谱的搬移，也可以把调制理解为就是一个频谱的搬移。
• 如果要搬移的过程中频谱的结构不变，那么就叫作线性搬移，或者叫作线性调制。
• 如果搬移的过程中频谱的结构发生了变化，那么就叫作非线性调制。
• 频谱结构指的是它们频率成分之间的幅度、相对幅度不变。

第三个原因

是要有可实现的回路带宽——“相对带宽”

• 以低频的音频为例，20Hz~20kHz，其绝对带宽20k，中心频率在10kHz左右，相对带宽为2。
• 将音频信号调制到高频后，例如调幅广播的高频，在这样一个频带，选其中间的一个频率点，就是f0选取1000k，音频信号调制到高频后，其绝对带宽不变，还是20kHz，相对带宽算出来就是1/50 = 0.02，相对带宽小了100倍。
• 对于低频信号而言，在低频的时候是属于低频的宽带信号。宽带信号不好处理，20Hz到20kHz的频率，要想处理到一致是非常困难的。
• 对于高频信号而言，其相对带宽比较小，相当于高频窄带信号。那么对于这样的高频的载频，可以处理到1000kHz，那么处理20kHz带宽信号不是问题。故也是要用上调制的原因。

调制的定义、三要素

• 三要素：调制信号、被调制信号、已调制信号。
• 定义：调制信号（消息信号）去改变被调制信号（载波）的参数。
• 调制就是把要发送的消息信号加载到载波上，载波的频率一般比较高。
• 通过用消息信号去改变载波的某些参数，包括幅度、频率、相位，因此消息信号就是调制信号，其去改变载波的参数，那么载波就是被调制信号。

调制的分类

• 从载波是连续波还是离散波可以分为连续波调制和脉冲波调制。
• 本课主要学习模拟调制，数字调制会在通信原理里面详细学习。
• 调频FM和调相PM属于非线性的调制，因为在搬运过程中，频谱结构发生变化。
• 而对于调幅AM而言，其频谱结构没有发生变化，属于线性调制。

重点和难点

• 左边是发端，右边是收端。在发端当然是调幅，在收端有一个混频，混频之后就是检波，检波就是解调，调幅的解调又叫作检波。
• 重点就是需要了解调幅的电路、检波的电路，以及混频的电路。
• 难点就是在混频中存在混频干扰；其次，在包络检波中存在失真也是一个难点.

调幅、检波、混频（频谱搬移）

• 对于调幅、检波、混频而言，都属于调制，检波实际上属于是调幅的逆过程。
• 对于调幅而言，相当于把低频的信号调到高频的信号上面；从频谱搬移的角度来说，就是把低频的频率搬移到高频的频率，是线性调制。
• 相应的在接收端的检波，无非就是把高频的频率搬移回到低频的频率，是非线性调制。
• 从混频的位置中可以看到，它是从高频小放出来以后，就是混频。也就是把高频的频段挪到中频的频段，这就是混频所完成的功能。所以混频也是频谱的搬移，是非线性调制。

频谱搬移小结

• 调幅、检波、混频它们的框图基本上相同，主要因为非线性器件可以实现频率变换，然后再用滤波器选出想要的频率。
• 对于频域而言，实际上就是一个线性的频谱搬移。无非对于混频而言，是从高频搬到中频；对于检波而言，从中频搬到低频，所以都属于频谱的搬移。
• 那么从时域上面来说，频谱的线性搬移实际上就是成了一个cos或sin的函数。

小结

信号调制的本质是通过改变载波信号的某些特性（如幅度、频率或相位）来传输信息，以便在传输过程中提高抗干扰能力和有效利用频谱。