AM調(diào)制原理及DSP仿真實現(xiàn)*

郭曉君　李麗華　鄧　冉　陳　飛

(1.91150部隊　上海　200940)(2.海軍工程大學電子工程學院　武漢　430033)

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AM調(diào)制原理及DSP仿真實現(xiàn)*

郭曉君1李麗華2鄧冉2陳飛2

(1.91150部隊上海200940)(2.海軍工程大學電子工程學院武漢430033)

摘要信號的調(diào)制在通信系統(tǒng)的研究中起著重要作用。在無線通信中和其他大多數(shù)場合，調(diào)制一詞均被指載波調(diào)制。載波調(diào)制，就是用調(diào)制信號去控制載波的參數(shù)的過程，即使載波的某一個或某幾個參數(shù)按照調(diào)制信號的規(guī)律而變化。標準調(diào)幅是常規(guī)雙邊帶調(diào)制，簡稱AM調(diào)幅，其實質是頻譜搬移，頻域上將原信號的頻譜移動到某頻率處，以適合信道傳輸?shù)淖罴杨l率范圍。論文設計采用CCS5000實現(xiàn)信號的AM調(diào)制功能。

關鍵詞調(diào)制; AM; CCS5000

Class NumberTNT61

1　引言

信號的調(diào)制和解調(diào)廣泛應用于通訊及信息處理領域。調(diào)制其種類從大類上分[1]： 1) 模擬調(diào)制，其可分為(1)模擬調(diào)制：調(diào)幅AM、DSB、SSB，調(diào)頻FM，調(diào)相PM；(2)脈沖調(diào)制：脈沖幅度PAM，脈沖相位PWM，脈沖編碼PCM；(3)復合調(diào)制：正交幅度調(diào)制QAM。2) 數(shù)字調(diào)制，其可分為通斷鍵控ASK，頻移鍵控FSK，相移鍵控PSK。AM的優(yōu)點在于系統(tǒng)結構簡單，價格低廉，至今仍廣泛用于無線電廣播[2]。所以研究AM調(diào)制對于今后研究通信信息系統(tǒng)有重大幫助。

2　AM調(diào)制的基本原理

2.1AM信號的表達式、頻譜及帶寬

若假設濾波器為全通網(wǎng)絡，調(diào)制信號m(t)疊加直流A0后再與載波相乘，則輸出的信號就是常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM)信號[3～4]。AM調(diào)制器模型如圖1所示[5]。

圖1　AM調(diào)制器模型

AM信號的時域和頻域表示式分別為

sAM(t)=[A0+m(t)]cosωc(t)

=A0cosωc(t)+m(t)cosωc(t)

(1)

SAM(ω)=πA0[δ(ω+ωc)+δ(ω-ωc)]

(2)

AM信號的典型波形和頻譜分別如圖2所示，圖中假定調(diào)制信號m(t)的上限頻率為ωH。顯然，調(diào)制信號m(t)的帶寬為Bm=fH。

圖2　AM信號的典型波形和頻譜

由圖1可見，AM信號波形的包絡與輸入基帶信號m(t)成正比，故用包絡檢波的方法很容易恢復原始調(diào)制信號。但為了保證包絡檢波時不發(fā)生失真，必須滿足A0≥|m(t)|max，否則將出現(xiàn)過調(diào)幅現(xiàn)象而帶來失真。

AM信號的頻譜sAM(t)是由載頻分量和上、下兩個邊帶組成。上邊帶的頻譜與原調(diào)制信號的頻譜結構相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。顯然，無論是上邊帶還是下邊帶，都含有原調(diào)制信號的完整信息。故AM信號是帶有載波的雙邊帶信號，它的帶寬為基帶信號帶寬的兩倍，即BAM=2Bm=2fH。

2.2AM信號的功率分配及調(diào)制效率

AM信號在1Ω電阻上的平均功率應等于sAM(t)的均方值[3,6]。當m(t)為確知信號時，sAM(t)的均方值即為其平方的時間平均，即

(3)

(4)

由此可見，常規(guī)雙邊帶調(diào)幅信號的平均功率包括載波功率和邊帶功率兩部分。只有邊帶功率分量與調(diào)制信號有關，載波功率分量不攜帶信息[6]。定義調(diào)制效率

(5)

顯然，AM信號的調(diào)制效率總是小于1。

3　仿真結果

經(jīng)過CCS5000調(diào)試運行后[7～9]，得到的仿真結果如下。

調(diào)制前，信號輸出波形如圖3，調(diào)制后，信號調(diào)制波形如圖4。

圖3　調(diào)制前信號輸出波形

圖4　調(diào)制后信號輸出波形

4　結語

AM的系統(tǒng)結構簡單，價格低廉，廣泛用于中短無線電廣播。研究好AM調(diào)制對于研究其他調(diào)制方式有重要意義[10]。AM是指對信號進行幅度調(diào)制，先在原信號上疊加一個直流信號，以保證信號f(t)+A>0，然后乘上一個高頻的余弦信號，即得到g(t)=[f(t)+A]coswt，在頻域上將原信號的頻譜移動到w處，以適合信道傳輸?shù)淖罴杨l率范圍。

參 考 文 獻

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*收稿日期：2015年10月8日,修回日期：2015年11月28日

基金項目：海軍工程大學自然科學基金(編號:HGDQNJJ15017)資助。

作者簡介：郭曉君，女，工程師，研究方向：通信網(wǎng)絡指揮自動化。李麗華，女，碩士，講師，研究方向：通信理論與技術。

中圖分類號TNT61

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.04.023

Fundamental of AM Modulation and the Simulation on DSP

GUO Xiaojun1LI Lihua2DENG Ran2CHEN Fei2

(1. No. 91150 Troops of PLA, Shanghai200940)(2. College of Electronic Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan430033)

AbstractSignal modulation plays an important role in the study of communication system. In the wireless communication and most other occasions, modulation refers to the carrier modulation. Carrier modulation is the process of signal modulated to control the parameters of the carrier, which is also the carrier of a certain one or several parameters in accordance with the law of the modulation signal. Standard modulation is the conventional double sideband modulation, which is called “AM” modulation. Its essence is the spectrum shift. In the frequency domain, the original signal spectrum moves to a certain frequency, in order to suit the best channel transmission frequency range. In this paper, the AM modulation function of the signal is realized by using CCS5000.

Key Wordsmodulation, AM, CCS5000

鄧冉，男，碩士研究生，研究方向：數(shù)字通信理論與技術。陳飛，男，碩士研究生，工程師，研究方向：信號調(diào)制與編碼技術。