AM幅度调制解调
3.1.1 幅度调制的一般模型
幅度调制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，则输出的信号就是常规双边带调幅（AM）信号。AM调制器模型如图3-2所示。
图3-2 AM调制器模型
AM信号的时域和频域表示式分别为
（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的频谱图可知，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。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即
（3-5）式中，为调制信号的带宽，为调制信号的最高频率。
2. AM信号的功率分配及调制效率
AM信号在1电阻上的平均功率应等于的均方值。当为确知信号时，的均方值即为其平方的时间平均，即
因为调制信号不含直流分量，即，且，所以
（3-6）
式中，为载波功率；为边带功率，它是调制信号功率的
一半。
由此可见，常规双边带调幅信号的平均功率包括载波功率和边带功率两部分。只有边带功率分量与调制信号有关，载波功率分量不携带信息。我们定义调制效率
（3-7）
显然，AM信号的调制效率总是小于1。
3. AM信号的解调
调制过程的逆过程叫做解调。AM信号的解调是把接收到的已调信号还原为调制信号。AM信号的解调方法有两种：相干解调和包络检波解调。
（1）相干解调
由AM信号的频谱可知，如果将已调信号的频谱搬回到原点位置，即可得到原始的调制
信号频谱，从而恢复出原始信号。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。相干解调的原理框图如图3-4所示。
将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波，得
由上式可知，只要用一个低通滤波器，就可以将第1项与第2项分离，无失真的恢复出原始的调制信号
（3-8）
点此观看AM相干解调的Flash
相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。如果同频同相位的条件得不到满足，则会破坏原始信号的恢复。
（2）包络检波法
由的波形可见，AM信号波形的包络与输入基带信号成正比，故可以用包络检波的方法恢复原始调制信号。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成，如图3-5所示。
图3-5 包络检波器一般模型
图3-4为串联型包络检波器的具体电路及其输出波形，电路由二极管D、电阻R和电容C 组成。当RC满足条件
时，包络检波器的输出与输入信号的包络十分相近，即
（3-9）包络检波器输出的信号中，通常含有频率为的波纹，可由LPF滤除。
图3-6 串联型包络检波器电路及其输出波形
点此观看AM包络检波的Flash
包络检波法属于非相干解调法，其特点是：解调效率高，解调器输出近似为相干解调的2倍；解调电路简单，特别是接收端不需要与发送端同频同相位的载波信号，大大降低实现难度。故几乎所有的调幅（AM）式接收机都采用这种电路。
综上所述，可以看出，采用常规双边带幅度调制传输信息的好处是解调电路简单，可采用包络检波法。缺点是调制效率低，载波分量不携带信息，但却占据了大部分功率，白白浪费掉。如果抑制载波分量的传送，则可演变出另一种调制方式，即抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）。
3.1.3 抑制载波的双边带调幅（DSB-SC） 1. DSB信号的表达式、频谱
及带宽
在幅度调制的一般模型中，若假设滤波器为全通网络（＝1），调制信号中无直流分量，则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号，或称抑制载波双边带（DSB-SC）调制信号，简称双边带（DSB）信号。
DSB调制器模型如图3-7所示。可见DSB信号实质上就是基带信号与载波直接相乘，其时域和频域表示式分别为
（3-10a）
（3-10b）
点此观看DSB调制的Flash，由Flash可见，DSB信号的包络不再与成正比，故不能进行包络检波，需采用相干解调；除不再含有载频分量离散谱外，DSB信号的频谱与AM 信号的完全相同，仍由上下对称的两个边带组成。故DSB信号是不带载波的双边带信号，它的带宽与AM信号相同，也为基带信号带宽的两倍，即
（3-11）
式中，为调制信号带宽，为调制信号的最高频率。
2. DSB信号的功率分配及调制效率
由于不再包含载波成分，因此，DSB信号的功率就等于边带功率，是调制信号功率的一半，即
（3-12）
式中，为边带功率，为调制信号功率。显然，DSB信号的调制效率为100%。
3. DSB信号的解调
DSB信号只能采用相干解调，其模型与AM信号相干解调时完全相同，如图3-4所示。此时，乘法器输出
经低通滤波器滤除高次项，得
（3-13）
即无失真地恢复出原始电信号。
点此观看DSB解调的Flash
抑制载波的双边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；调制电路简单，仅用一个乘法器就可实现。缺点是占用频带宽度比较宽，为基带信号的2倍。
3.1.4 单边带调制（SSB）
由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就够了。这就又演变出另一种新的调制方式――单边带调制（SSB）。
1. SSB信号的产生
产生SSB信号的方法很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。
（1）用滤波法形成SSB信号
用滤波法实现单边带调制的原理图如图3-9所示，图中的为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性
的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。
图3-9 SSB信号的滤波法产生
显然，SSB信号的频谱可表示为
（3-14）点此观看SSB信号产生的Flash
用滤波法形成SSB信号，原理框图简洁、直观，但存在的一个重要问题是单边带滤波器不易制作。这是因为，理想特性的滤波器是不可能做到的，实际滤波器从通带到阻带总有一
个过渡带。滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值愈小，分割上、下边带就愈难实现。而一般调制信号都具有丰富的低频成分，经过调制后得到的DSB 信号的上、下边带之间的间隔很窄，要想通过一个边带而滤除另一个，要求单边带滤波器在
附近具有陡峭的截止特性――即很小的过渡带，这就使得滤波器的设计与制作很困难，有时甚至难以实现。为此，实际中往往采用多级调制的办法，目的在于降低每一级的过渡带归一化值，减小实现难度。限于篇幅，本书不作详细介绍。
（2）用相移法形成SSB信号
可以证明，SSB信号的时域表示式为
（3-15）
式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把的所有频率成分均相移，称是的希尔伯特变换。
根据上式可得到用相移法形成SSB信号的一般模型，如图3-12所示。图中，为希尔伯特滤波器，它实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移。
图3-12 相移法形成SSB信号的模型
相移法形成SSB信号的困难在于宽带相移网络的制作，该网络要对调制信号的所有频率分量严格相移，这一点即使近似达到也是困难的。
2. SSB信号的带宽、功率和调制效率
从SSB信号调制原理图中可以清楚地看出，SSB信号的频谱是DSB信号频谱的一个边带，其带宽为DSB信号的一半，与基带信号带宽相同，即
（3-16）
式中，为调制信号带宽，为调制信号的最高频率。
由于仅包含一个边带，因此SSB信号的功率为DSB信号的一半，即
（3-17）
显然，因SSB信号不含有载波成分，单边带幅度调制的效率也为100%。
3. SSB信号的解调
从SSB信号调制原理图中不难看出，SSB信号的包络不再与调制信号成正比，因此SSB信号的解调也不能采用简单的包络检波，需采用相干解调，如图3-13所示。
图3-13 SSB信号的相干解调
此时，乘法器输出
经低通滤波后的解调输出为
（3-18）
因而可得到无失真的调制信号。
综上所述，单边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；频带宽度只有双边带的一半，频带利用率提高一倍。缺点是单边带滤波器实现难度大。
3.1.5 残留边带调制（VSB）
1. 残留边带信号的产生
残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种调制方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的问题，又解决了单边带滤波器不易实现的难题。
在残留边带调制中，除了传送一个边带外，还保留了另外一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号，用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上的困难。
用滤波法实现残留边带调制的原理图如图3-14所示。
图3-14 VSB信号的滤波法产生
图中的为残留边带滤波器，其特性应按残留边带调制的要求来进行设计。稍后将会证明，为了保证相干解调时无失真地得到调制信号，残留边带滤波器的传输函数必须满足
（3-19）
它的几何含义是，残留边带滤波器的传输函数在载频附近必须具有互补对称性。图3-15示出的是满足该条件的典型实例：残留部分上边带时滤波器的传递函数如图3-15（a）所示，残留部分下边带时滤波器的传递函数如图3-15（b）所示。
图3-15所示的滤波器，可以看作是对截止频率为的理想滤波器的进行“平滑”的结果，习惯上，称这种“平滑”为“滚降”。显然，由于“滚降”，滤波器截止频率特性的“陡度”变缓，实现难度降低，但滤波器的带宽变宽。
由滤波法可知，VSB信号的频谱为
（3-20）点此观看VSB信号的Flash
2. 残留边带信号的解调
残留边带信号显然也不能简单地采用包络检波，而必须采用图3-16所示的相干解调。
图3-16 VSB信号的相干解调
由图3-16，得乘法器输出
相应的频域表达式为
将式（3-20）代入上式，得
经LPF滤除上式第二项，得解调器输出
由上式可知，为了保证相干解调的输出无失真地重现调制信号，必须要求在
内，而这正是残留边带滤波器传输函数要求满足的互补对称条件（式3-19）。若设k=1，则
（3-21）由于VSB基本性能接近SSB，而VSB调制中的边带滤波器比SSB中的边带滤波器容易实现，所以VSB调制在广播电视、通信等系统中得到广泛应用。
点此观看VSB解调的Flash
由上式可知，为了保证相干解调的输出无失真地重现调制信号，必须要求在
内，而这正是残留边带滤波器传输函数要求满足的互
补对称条件。
由于VSB基本性能接近SSB，而VSB调制中的边带滤波器比SSB中的边带滤波器容易实现，所以VSB调制在广播电视、通信等系统中得到广泛应用。
KQ-100E型电力载波通信模块(载波调制解调模块)
KQ-100E型电力载波通信模块（载波调制解调模块） 本模块以低压电力线作为信号（数据）传输的媒体。也适用于平行线或双绞线等传输媒体。 模块按电力部“低压电力用户集中抄表系统技术条件”标准进行设计和制造，适用于供电局集中抄表系统﹑铁路信息监测系统﹑石化﹑税控﹑海轮﹑航标灯﹑路灯﹑智能监控﹑家庭智能化等系统；也适合于其它远程数据传输系统和远距离模拟数据遥测，遥控应用领域。 信号或数据用50KHz-350KHz之间的载波频率进行调频，此高频信号通过低压电力线向远方传送，载波中心频率为127KHZ(KQ-100E) ;212KHZ(KQ-100C)等多种频点的产品由生产厂预设，也可按用户要求选择。 模块外形图如下： AC端为信号输入端，直接接220V低压电力线上。 为外接直流电源，可选用+5V～+15V，电压调高，发送功率大，信号传送距离V AA 远。最好不要超过18V使用。 +5V为模块内部电路工作电源，在4.5-5.5V范围内能正常工作，模块内有防过压和防瞬变抑制电路，以防过电压和雷电对模块的损坏。 RXD是数据接收端，HCMOS信号。 TXD是数据发送端，欲发向远端的信号或数据应从此端接入。 R/T为控制端，高电平时为R（接收），低电平时为发送（T） 模块技术指标如下： 载波中心频率：127KHZ；212KHZ 带宽： 8.77KHz 接收灵敏度 <1mV 低电平最大值 高电平最小值 TX，R/T（输入） 0.8V 3.8V RX（输出） 0.8V 3.8V 接口输入多数同HCMOS电平接口标准。
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GFSK的调制解调原理
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幅度调制与解调
幅度调制与解调实验 一、实现目的 1、通过本次实验，起到理论联系实际的作用，将理论课中学到的调幅、检波电 路的分析方法用到实验电路的分析和实验结果的分析中，使理论真正地用在实际电路中，落到实处。要求学生必须从时域、频域对调制和解调过程中信号的变换分析清楚。 2、本次采用的实验电路既能实现普通调幅，又能实现双边带调幅，通过实验更 进一步理解普通调幅（AM）和双边常调幅（DSB）在理论上、电路中的联系和区别。 3、实验中所测量的各种数据、曲线、波形是代表电路性能的主要参数，要求理 解参数的意义和测量方法，能从一组数据中得出不同的参数并衡量电路的性能。 二、实验仪器 1、数字示波器 TDS210 0~60MHz 1台 2、频谱分析仪 GSP-827 0~2.7GHz 1台 3、直流稳压电源 SS3323 0~30V 1台 4、实验电路板自制 1块 三、实验电路及原理 1、实验电路介绍 实验所采用的电路为开关调幅电路，如图所示。既能实现AM调制，又能实现DSB调制，是一种稳定可靠，性能优良的实验电路，其基本工作原理是：调制信号经耦合电容C1输入与电位器输出的直流电压叠加，分别送到同相跟随器U1A 和反相跟随器U1B，这样在两个跟随器的输出端就得到两个幅度相等，但相位相反的调制信号（U+和U-）。再分别送到高速模拟开关的两个输入端S1和S2，由开关在两个信号之间高频交替切换输出（由载波控制），在输出端就得到调幅波，通过调整电位器可以改变直流电压达到改变调制度m，当电位器调到中心位置时就得到了双边带的调幅信号。放大器为高精度运放AD8552，开关为二选一高速CMOS模拟开关ADG779。另外，为防止实验过程中由于调制信号幅度过大而损坏电路，特加了保护二极管D1、D2；由于运算放大器和模拟开关是单电源轨至轨型，只能单5V供电，在使用时所有信号是叠加在2.5V直流电平上的，电路中R7、R8就是提供该直流偏置电平的，R12、R13、T1是用来抵销直流电平的，以免对检波电路产生影响；R8、C5、C7、L1和R9、C6、C8、L2起到导通直流和低频信号、阻止高频信号的作用，防止开关泄露的高频载波信号对运算放大器产生影响；高频载波信号（1MHz,方波）由有源晶体振荡器X1产生。 幅度解调电路是一个二极管峰值包络检波器，输入的调幅波经二极管D3检波，由电阻电容C15、R15、C17交流耦合，输出解调信号。在该电路中通过跳线JP1、JP2可以接入或断开C16、R16来改变滤波回路的时间常数，加大滤波回路的时间常数时，可以观察到惰性失真（也叫对角失真），通过JP2、JP3可以接入或
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利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调
课程设计论文 姓名：姜勇 学院：机电与车辆工程学院 专业：电子信息工程2班 学号：1665090208
安徽科技学院学年第学期《》课程···················装···············订················线···················专业级班姓名学号 内容摘要： 教师评语：
利用MATLAB实现信号的幅度调制与解调 专业：电子信息工程（2）班姓名：姜勇学号：1665090208 一、设计摘要： 现代通信系统要求通信距离远、信道容量大、传输质量好。在信号处理里面经常要用到调制与解调，而信号幅度调制与解调是最基本，也是经常用到的。用AM调制与解调可以实现很多功能，制造出很多的电子产品。本设计主要研究内容是利用MATLAB实现对正弦信) fπ =进行双边带幅度调制，载波信号频率为100Hz，在MATLAB中 t sin( (t 40 ) 显示调制信号的波形和频谱，已调信号的波形和频谱，比较信号调制前后的变化。并对已调信号解调，比较了解调后的信号与原信号的区别。信号幅度调制与解调及MATLAB 中信号表示的基本方法及绘图函数的调用，实现了对连续时间信号的可视化表示。本文采用MATLAB对信号的幅度进行调制和解调。 二、关键词：幅度、调制、解调、 MAT LAB 三、设计内容 1. 调制信号 调制信号是原始信息变换而来的低频信号。调制本身是一个电信号变换的过程。调制信号去改变载波信号的某些特征值（如振幅、频率、相位等），导致载波信号的这个特征值发生有规律的变化，这个规律是调制信号本身的规律所决定的。 1.1 matlab实现调制信号的波形 本设计的调制信号为正弦波信号) fπ =，通过matlab仿真显示出其波形图 t (t sin( ) 40 如图1-1所示
QPSK调制解调的simulink仿真
QPSK 调制解调的simulink 仿真与性能分析 一、 设计目的和意义 学会使用MATLAB 中的simulink 仿真软件，了解其各种模块的功能，用simulink 实现QPSK 的调制和仿真过程，得到调制信号经高斯白噪声信道，再通过解调恢复原始信号，绘制出调制前后的频谱图，分析QPSK 在高斯信道中的性能，计算传输过程中的误码率。通过此次设计，在仿真中形象的感受到QPSK 的调制和解调过程，有利于深入了解QPSK 的原理。同时掌握了simulink 的使用，增强了我们学习通信的兴趣，培养通信系统的仿真建模能力。 二、 设计原理 （一）QPSK 星座图 QPSK 是Quadrature Phase Shift Keying 的简称，意为正交移相键控，是数字调制的 一种方式。它规定了四种载波相位，分别为0, 2π, π,32π (或者4 π，34π，54π，74π)，星座图如图1（a ）、（b ）所示。 图1 QPSK 星座图 （二）QPSK 的调制 因为输入信息是二进制序列，所以需要将二进制数据变换成四进制数据，才能和四进制的载波相位配合起来。采取的办法是将二进制数字序列中每两个序列分成一组，共四种组合（00,01,10,11），每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制 （a ） （b ）
信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK 每次调制可传输两个信息比特。图2的（a ）、(b)、(c)原理框图即为QPSK 的三种调制方式，本次课程设计主要采用的是正交调制方式。 （三）QPSK 的解调 QPSK 信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调，它的相干解调器如图3所示，正交路分别设置两个匹配滤波器，得到I （t ）和Q （t ），经电平判决和并转串即可恢复出原始信息。 （a ）正交调制法 （b ）相位选择法 （c ）脉冲插入法 图2 QPSK 的主要调制方式
AM幅度调制解调
3.1.1 幅度调制的一般模型 幅度调制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，则输出的信号就是常规双边带调幅（AM）信号。 AM调制器模型如图3-2所示。 图3-2 AM调制器模型 AM信号的时域和频域表示式分别为
（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的频谱图可知，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。故AM信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍，即 （3-5）式中，为调制信号的带宽，为调制信号的最高频率。 2. AM信号的功率分配及调制效率 AM信号在1电阻上的平均功率应等于的均方值。当为确知信号时，的均方值即为其平方的时间平均，即
PSK的调制解调要点
1 引言 通信按照传统的理解就是信息的传输。在当今高度信息化的社会，信息和通信已成为现代社会的命脉。信息作为一种资源，只有通过广泛的传播与交流，才能产生利用价值，促进社会成员之间的合作，推动社会生产力的发展，创造出巨大的经济效益。而通信作为传输信息的手段或方式，与传感技术，计算机技术相互融合，已为21世纪国际社会和世界经济发展的强大推动力。 1.1 数字通信系统的模型 按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，模拟信号有时也称连续信号。而数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。数字信号有时也称为离散信号。近年来数字通信的发展远远超过模拟通信，数字通信在各个领域的应用也越来越广泛。本文讨论的也是数字通信中调制解调原理。数字通信系统的一般模型如图1所示。 图1 数字通信系统模型 其中，信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即设法减少码元数目和降低码元速率。二是完成数/模转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，信源译码是信源编码的逆过程。信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力，信道译码是信道编码的逆过程。加密和解密是为了保证所传信息的安全。数字调制就是将数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。图1为数字通信系统的一般化模型，实际的数字通信系统不一定包含图中的所有环节。模拟信号经过数字编码后也可以在数字通信系统中传输。 1.2 数字通信的特点 目前，数字通信在不同的通信业务中都得到了广泛的应用，究其原因也是数字通信相较于模拟同通信具有以下的一些优点。 （1）数字通信系统抗干扰能力强，且噪声不积累。数字通信系统中传输的 信息源 信源编码 加密 信道编码 数字调制 信道 数字解调 信道译码 解密 信源译码 受信者 躁声源
种高速GMSK调制解调器实现方法的研究
种高速GMSK调制解调器实现方法的研究 【摘要】GMSK信号具有很好的频谱和功率特性，特别适用于功率受限和信道存在非线性、衰落以及多普勒频移的移动突发通信系统。本文提出了基于CMX909B调制芯片和8051控制芯片的GMSK无线调制解调器的软、硬件设计方案，接收/发送速率可达38.4kbps，对G MSK调制进行了性能仿真。该设计成本低，操作灵活，具有应用意义。 【关键词】数字调制解调器，GMSK，单片机 【Abstract】As a bandwidth-efficient and power-efficient modulation method, Gaussian mi nimum shift keying(GMSK)is important for power-limited digital mobile communication sy stems having nonlinear channel with fading and Doppler frequency shift. This paper prese nts a new design for wireless MODEM application including software and hardware schem e, and then simulates the performance of the system. The system has the advantages such as low cost and flexible operation. 【KEYWORDS】：digital MODEM ,GMSK ,simulation and debug 一．引言 为了适应无线信道的特性，由该调制方式所产生的已调波应具有以下两个特点：第一，包络恒定或包络起伏很小。第二，具有最小功率谱占用率。高斯最小频移键控（GMSK）调制方式正好具有上述特性。GMSK调制使在给定的带宽和射频信道条件下数据吞吐量最大。GMSK是当前现代数字调制技术领域研究的一个热点。 二．GMSK原理和性能特点 采用高斯滤波器作调制前基带滤波器，将基带信号成型为高斯脉冲，再进行MSK调制，这种调制方式称为GMSK。由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，经调制后的已调波在MSK的基础上进一步得到平滑其相位路径如图1所示。因此它的频谱特性优于MSK，但误比特率性能不如MS K（1）。 图1 GMSK平滑相位路径
GFSK的调制解调原理
GFSK 的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK (Gauss frequency Shift Keying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency- shift keying)。但FSK 带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz 频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK 调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK 调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK 调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调 频。由于通常调制信号都是加在PLL 频率合成器的VCO 上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK 调制特性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。 uc 图一 两点调制：调制信号被分成2部分，一部分按常规的调频法加在PLL 的VCO 端,另一部分则加在PLL 的主分频器一端（基于PLL 技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO 进行分频 ）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK 信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量, 鉴频器 PD 环路低通滤波器LF 压控振荡器VCO 载波信号 调制信号ui 调频信号uo 主分频器
AM幅度调制解调-(4712)
3.1.1幅度调制的一般模型 幅度调制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（相乘，则输出的信号就是常规双边带调幅（ ＝ 1），调制信号叠加直流后再与载波AM）信号。 AM 调制器模型如图3-2所示。
图3-2 AM 调制器模型 AM 信号的时域和频域表示式分别为 （ 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 的频谱图可知， 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。故AM 信号是带有载波的双边带信号，它的带宽为基带信号带宽的两倍， 即 （3-5）
基本的调制解调方法
2.5.1基本的调制解调方法 由于正弦交流信号的载波可以用A sin(2πf(t)+ φ)表示，即参数振幅A、频率?和相位φ的变化均会影响信号波形，故振幅A、频率?和相位φ 都可作为控制载波特性的参数，并由此产生出三种基本的调制形式，分别为幅度调制、频率调制和相位调制。 Wireless and Mobile Networks Technology Zhenzhou Tang @ Wenzhou University 3 6
2.5.1基本的调制解调方法 - ASK 幅度调制：频率和相位为常量，幅度随发送的数字数据而变化。 S ASK (t) = As (t ) c os(ωc t + ?0 ) cos ωc t ASK 的调制原理 s (t ) s (t ) 乘法器 e (t ) o 开关电路 载波 A cos ωc t e o (t ) 37
2.5.1基本的调制解调方法- ASK 输入带通滤 波器全波或半 波整流 低通滤 波器 抽样判 决器 输出 波器 输入带通滤 波器 (a)非相干解调 乘法器低通滤 定时脉冲 抽样判输出 决器 S i (t) = As(t) cosωc t +n0 S i (t) ?cosωc t cosωc t (b)相干解调 =[As(t) c osωc t +n0 ]?c osωc t 定时脉冲 =1 As(t) + 1 As(t) c os(2ω t)+n cosωt 2 2 c 0 c 低频信号高频信号 3 8
2.5.1基本的调制解调方法 - FSK ? 2 频率调制也叫频率键控(FSK ，Frequency Shift Keying)：振幅和相位为常量，频率为变量。 S FSK (t ) = = As (t ) cos ω1t + As (t ) cos ω2t As (t ) cos 2πf 1t + ? A c os 2πf 1t As (t ) cos 2πf 2 t s (t ) = 1 = ? A c os 2πf t s (t ) = 0 s (t ) 在接收端，可以采用过零检测、非相干解调或者相干解调等方式完成已调信号的解调。 Wireless and Mobile Networks Technology Zhenzhou Tang @ Wenzhou University 载波 A cos2πf 1t 开关电路 e o (t ) 载波 A cos2πf 2t 39
FM调制解调原理
频率调制信号的表示式为：()cos[()]t m c S t A t kfm d ωττ-∞ =+ ? 其中，kf 为 调频灵敏度，m(t)为调制信号。从公式出发即可完成频率调制的程序。 调频信号的解调方法通常是采用鉴频法。方框图如图所示 其中鉴频器包括微分电路和包络检波。 在模拟信号的调频程序中，先对输入参量的个数做出判断，少于则运行默认的。然后对信号进行调制，这里采样的调制信号是最简单的正弦信号，当然也可以为其他信号。调制过程中，积分是根据积分的定义编写的一段程序。在对已调信号进行解调前加入了噪声。解调过程中的微分同样的根据定义编写的，当然也可以采用MATLAB 里自带的函数diff 。在经过包络检波后对幅值做出了一定的修正。 下图是调频信号的时域频域波形。经过调频之后的信号频谱不仅发生了频谱搬移还增加了频率分量。
下图绿色的是小信噪比条件下的解调波形，可以发现信噪比对解调的影响。 而在语音信号的调频中，积分采用cumsum来完成，微分采用diff。因为经过调试发现，采用根据定义编写的程序由于循环运行需
要很多时间。另外，在经过微分器后，包络检波和低通这段和幅度调制的非相干解调一样，所以也可以在经过微分后调用AM包络检波的程序。对于调频信号来说，都会存在门限效应，使之在小信噪比情况下无法恢复出原来的调制信号。所以语音信号的调制解调是在很大信噪比情况下。
下面是语音信号调制解调的时域频域图。观看频谱可以看到调制信号的频谱相对于输入信号，发生了频谱搬移，还有在fc处多了一个冲激。 另外还有一个需要注意的问题，读入语音信号时所输入的路径必须和存放语音信号的路径相同。否则无法打开。 参考文献： [1]樊昌信，曹丽娜。通信原理。国防工业出版社。 [2] Santosh, the LNM IIT Jaipur (India).陈丽丹。FM调制解调系统设计与仿真
通信原理实验QPSK调制解调实验
HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告 题目：十QPSK调制解调实验 指导教师： 学生： 学生学号： 专业班级：
实验10 QPSK调制解调实验 一、实验目的 1. 掌握QPSK调制解调的工作原理及性能要求；了解IQ调制解调原理及特性 2. 进行QPSK调制、解调实验，掌握电路调整测试方法了解载波在QPSK相干及非相干时的解调特性 二、实验原理 1、QPSK调制原理 QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。 用调相法产生QPSK调制原理框图如图所示，QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串行变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I（t）和Q（t），然后对Acosωt和Asinωt进行调制，相加后即可得到QPSK信号。
二进制码经串并变换后的码型如图所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正交支路，即Q支路 2、QPSK解调原理 由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其原理框图如图 三、实验步骤 在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、IQ调制解调模块（以下简称
IQ模块）、码元再生模块（以下简称再生模块）和PSK载波恢复模块。 1、QPSK调制实验 a、关闭实验箱总电源，用台阶插座线完成连接 * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。 b、按基带成形模块上“选择”键，选择QPSK模式（QPSK指示灯亮）。 c、用示波器观察基带模块上“NRZ-I,I-OUT,NRZ-Q,Q-OUT”的信号;并分别与“NRZ IN”信号进行对比，观察串并转换情况。 NRZ-I 与NRZ IN I-OUT与NRZ IN NRZ-Q 与NRZ IN Q-OUT与NRZ IN d、观测IQ调制信号矢量图。 e、观测IQ调制载波信号。
通信原理2DPSK调制与解调实验报告
通信原理课程设计报告
一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)
PSK调制解调实验报告范文
PSK调制解调实验报告范文 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控
（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一）PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端（1 脚）、模拟开关B：CD4066 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关B 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关 B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输
关于高速相干光纤通信调制解调技术分析
关于高速相干光纤通信调制解调技术分析 发表时间：2016-11-09T11:26:23.387Z 来源：《低碳地产》2016年8月第15期作者：韦昌荣袁加强[导读] 近年来，由于我国通信行业发展较为迅速，因此加大了传输宽带技术的要求，高速相干光纤传输系统的建立可以有效提高通信宽带速度。 惠州市道勤通信设备有限公司广东 516000 【摘要】近年来，由于我国通信行业发展较为迅速，因此加大了传输宽带技术的要求，高速相干光纤传输系统的建立可以有效提高通信宽带速度。我国现阶段通信业务越来越繁重，为了能够有效解决通信宽带速度问题，高速相干光纤通信技术（High speed coherent optical fiber communication technology）应运而生。笔者将根据相关工作经验，简要分析高速相干光纤通信调制解调技术，继而提出相应的解决方案。 【关键词】高速相干；光纤通信；调制解调技术；解决方案随着HDTV（高清电视）与P2P应用的快速发展，互联网宽带业务要求越来越高，有效应对传输带宽增加要求，高速光纤传输系统逐渐成为解决问题的重中之重[1]。传统光纤传输系统主要采取的是直接解调的调制结构，此种结构较为简单，其传输链路具有偏振膜色散特点。为了能够有效应对上述问题，逐渐发展出一下调制格式：（1）VSB Modulation——残留边带调制格式；（2）CRZ Modulation—— 预啁啾归零调制格式；（3）RZ Modulation——归零调制格式；（4）CSR Z Modulation——载波抑制归零调制格式。上述调制格式在一定程度上有效缓解了高速传输困境，但是不能从根本上解决传输系统无法适应告诉传输的基本情况。相比起传统通信系统而言，高速相干光纤通信传输系统在实际应用中具有更大的价值和优势。高速相干光纤通信传输系统对各种系统的光传输损伤更为敏感，在传统光传输系统中不会影响到偏振膜色散和色度色散。 高速相干光纤通信的调制解调技术在一定程度上能够提高我国通信的效率，使得覆盖面越来越广泛[2]。面对日益增大的通信系统流量需求，为了充分满足实际业务的基本需求，有效降低运行成本和系统功能损耗等需要重点研究高速光纤传输系统，尤其是高速相关光纤通信调制解调技术。 1.不同高速相干光纤通信方法对比分析 1.1高速相干光纤通信的相位调制解调技术分析 在进行相位调制解调时，首先需要确保载波频率具有稳定性而且载波的幅度保持在固定数值之内；其次，进行光波相位调制过程中，相位调制的过程对信号光进行了一定的调制，光强输出过程职工继续保持恒定数值。在通信技术的应用过程中，在接收相关信号时，功率可以保持在较大范围内。相位调制过程中，最为重要的是需要根据相位的范围来选择合适的调制器，尤其是晶体上作用电压过程中，在一定程度上使得晶体的折射信号发生相关变化，此时晶体的光就会产生影响，此时不需要分析不同调制器的具体功能便可以选择最为理想的调制器。 1.2高速相干光纤通信频率调整分析 高速相干光纤在调制平率的过程中，首先需要将载波的频率进行适度的改变，继而最终实现调制[3]。通信操作过程中，可以应用波导调制器，改变频率可以应用波导调制器。改变频率可以通过运用波导解调器使得载波发生相移变化，使得调制器上能够形成波浪形的电压脉冲。在调制器上收集频率调制的载波信号，在高速相干光纤维通信技术的应用过程中，采用上述方法来控制通信频率是不太容易实现的。基于此，进行频率调制过程中，可以采用声音调制解调器和激光调制解调器，使得两者之间互相配合使用。 2.高速相干光纤通信系统分析 应用相干光通信技术对提高通信系统的运行效率而言有着重要的价值和意义，光纤通信技术主要是利用了以下两种检测技术：（1）外差检测技术；（2）相干调制技术[4]。从相干调制技术角度来看，通过传输信号对光载波的频率、光载波的频率以及光载波的相位等进行相应改变，是一种对于不同强度检测对光强度的改变方法。从外差检测技术角度来看，主要是通过束本机振荡来产生输入信号光与激光信号光等，光混频器中最终能够与信号的频率与信号相位等振幅拜年话规律中找寻到中频信号。为了满足通信业务的基本需求，现阶段已经建立了高速相干光纤通信系统。相比起传统光传输系统，运行过程中对各种系统的传输损伤的敏感度更高，而影响光传输性能的关键因素有以下几种：（1）色度色散；（2）各种非线性效应。为了能够进一步提高高速相干光纤通信系统的运行效率，需要重点研究调制解调技术。现阶段所使用的调制技术有以下几种：（1）正交相位键控调制技术（Quadrature phase keying modulation）；（2）相位键控调制技术（Phase keying modulation technique ）；（3）高阶相位键控调制技术（High order phase shift keying modulation）。从解调技术来看，主要是由自相干检测以及外差相干检测技术等。 3.高速相干光纤通信解调技术 随着相干光检测技术的不断发展，在通信系统中应用延时自相干检测技术以及外差相关检测技术等。在零差相干检测过程中，以光锁相环类型为基础依据可以分为以下几种：（1）科斯塔斯锁相环；（2）平衡锁相环；（3）驱动判决锁相环[5]。在外差相干检测技术过程中，根据已经调解的中频电信号，又可以区分出同步与异部调节两种。 3.1自相干解调技术 在实际应用过程中，外差相干检测技术与零差检测技术相比要求更高，系统复杂度也更高。为了能够提高解调综合效果，在原有基础上研究出自相干解调方法，能够实现接收光信号继而通过延时自相干技术，解调光信号相位以及光频率信息等。应用自相干解调技术，将输出信号通过光滤波器等能够立即进入到干涉仪中，利用4dB分数器将光信号分为上支与下支两条路。基于此，根据解调器的不同相位信号能够将光纤延迟，通过延时信号在4dB耦合器中的输出信号时，能够将光相位信号调解为光强度信号。 3.2零差与外差相关检测方法 区别零差与外差检测方法主要在于能偶分析清楚相位与传输光信号的相位与频率之间的关系。将输出信号通过光滤波器之后，在光混频器内与本振激光器相干经过探测器之后将输出信号分为以下两个部分：（1）经过锁相环电路之后能够对相位与本振激光器频率进行有效控制；（2）基带信号能够直接通过放大电路进行输出行为。以零差相干检测技术为代表，本振激光器输出信号与接收的光信号相干之后，将直流部分滤出之后能够有效得到基带信号，具有比较高的接受灵敏度。 4.结束语