二阶循环相关解调法对调频信号的解调研究
电路基础原理模拟信号的调频与解调频
电路基础原理模拟信号的调频与解调频在电路领域中，模拟信号的调频与解调频是非常重要的概念。
调频（Frequency Modulation, FM）可以理解为改变信号的频率，而解调频（Demodulation）则是将调频后的信号恢复成原始信号。
本文将介绍一些关于电路基础原理中模拟信号调频与解调频的基本知识。
一、调频调频是一种通过改变信号的频率来传输数据的方法，其基本原理是在信号中添加一个载波信号，使得信号的频率随着载波的频率的变化而改变。
调频可以实现更好的抗干扰能力和更高的传输质量。
首先，我们需要了解AM调制（Amplitude Modulation）和PM调制（Phase Modulation）这两种调制方式。
AM调制是通过改变信号的幅度来传输信息，而PM调制则是通过改变信号的相位来传输信息。
这两种调制方式不同于FM调制，它们都是通过改变信号的幅度或相位来实现数据传输。
调频，则是通过改变信号的频率来传输信息。
在调频中，信号会与一个高频的载波信号进行混合。
在混合过程中，如果信号的幅度较大，则信号的频率将上升，如果信号的幅度较小，则信号的频率将下降。
这样，我们就可以将信息通过信号频率的变化来传输了。
调频具有较好的抗噪声能力，适用于高质量的音频和视频传输。
二、解调频解调频是将调频后的信号恢复为原始信号的过程。
解调频的方法有很多种，其中最常见的是相干解调法。
相干解调法是通过与一个已知频率和相位的参考信号进行比较，来恢复调频信号中的原始信息。
在相干解调法中，我们需要使用一个称为鉴频器（Discriminator）的电路来实现解调。
鉴频器会将经过混频的信号与参考信号进行比较，从而得到原始信号的频率和相位信息。
在解调过程中，我们还需要使用一个称为低通滤波器（Low Pass Filter）的电路来去除高频成分。
因为解调后的信号中会存在由载波信号引入的高频分量，所以低通滤波器可以将这些高频分量去除，得到干净的原始信号。
调幅信号的解调(原理)
实验五 调幅信号的解调一、实验原理从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调。
解调是调制的逆过程。
调幅信号的解调，通常称为检波，其实现方法可分为包络检波和同步检波两大类。
前者只适用于AM 波，而DSB 或SSB 信号只能用同步检波。
当然同步检波也可解调AM 信号，但因比包络检波器电路复杂，所以AM 信号很少采用同步检波。
1、 二极管峰值包络检波器二极管包络检波分为峰值包络检波和平均包络检波。
前者输入信号电压大于0.5V 。
检波器输出、输入间是线性关系——线形检波；后者输入信号较小，一般几毫伏至几十毫伏，输出的平均电压与输入信号电压振幅的平方成正比，又称平方率检波，广泛用于测量仪表中的功率指示。
本实验仅研究二极管峰值包络检波，其原理电路如图6—1所示。
图中，输入回路提供调幅信号源。
检波二极管通常选用导通电压小、导通电阻小的锗管。
RC 电路有两个作用：一是作为检波器的负载，在两端产生调制信号电压；二是滤除检波电流中的高频分量。
为此，RC 网络必须满足1c R C ω 1f R Cω （6—1） 式中，c ω为载波角频率，f ω为调制角频率。
检波过程实质上就是信号源通过二极管向电容C 充电和电容对电阻R 放电的过程，充电时间常数为d R C ，d R 为二极管正向导通电阻。
放电时间常数为RC ，通常d R R >，因此对C 而言充电快，放电慢。
经过若干个周期后，检波器的输出电压o U 在充放电过程中逐步建立起来。
该电压对二极管D 形成一个大的负电压，从而使二极管在输入电压的峰值附近才导通，导通时间很短，电流通角θ很小。
当C 充放电达到动态平衡后，o v 按高频周期作锯齿状波动，其平均值是稳定的，且变化规律与输入调幅信号包络变化规律相同，从而实现了AM 信号的解调。
平均电压，即输出电压o V 包含直流dc V 及低频调制分量f v ：()()o dc f v t V v t =+ （6—2）当电路元件选择正确时，dc V 接近但小于输入电压峰值。
调频调相及其解调
展望
未来通信系统对信号传输速率和抗干扰能力的 要求越来越高，因此需要研究更加高效和可靠
的调制解调技术。
在未来，调频调相技术的研究将更加注重节能减排和 环保，以适应绿色通信的发展趋势。
随着通信技术的发展，调频调相技术将不断进 步和完善，进一步提高通信质量和可靠性。
随着物联网、智能家居等新兴领域的发展，无线 通信需求将不断增加，调频调相技术将在这些领 域得到更广泛的应用。
通过调制技术，可以将多个低频信号 调制到同一个载波频率上，从而实现 多路复用，提高通信系统的效率。
02
调频调相的基本原理
调频原理
01
02
03
调频信号的生成
通过改变振荡器的输入信 号的幅度或相位，从而改 变振荡器的频率，产生调 频信号。
调频信号的解调
通过滤波器或匹配滤波器 将调频信号还原为原始信 号。
在宽带通信中，调频调相技术可以用于高速数据 传输，提高通信速率和数据吞吐量。
雷达领域的应用
距离测量
调频调相技术可以用于雷达中，通过测量信号的往返时间来计算 目标距离。
速度测量
雷达通过多普勒效应可以测量目标的相对速度，调频调相技术可 以提高测速的精度和分辨率。
目标识别
调频调相技术可以提高雷达的目标识别能力，通过对回波信号的 分析和处理，实现对目标类型的识别和分类。
调频调相及其解调
• 引言 • 调频调相的基本原理 • 调频的实现方法 • 调相的实现方法 • 解调技术 • 调频调相的应用场景 • 总结与展望
01
引言
背景介绍
调频调相技术是通信领域中的 重要技术之一，广泛应用于广 播、电视、无线通信等领域。
调频调相技术能够实现信号的 调制和解调，从而实现对信号 的传输和接收。
调频信号的产生与解调
图 窄带调频信号的产生
倍频器的作用是提高调频指数
m f ，从而获得宽带调频。
02.调频信号的解调
1.非相干解调
s FM (t ) A cos c t K f
m ( ) d
t
mo (t ) K f m(t )
02.调频信号的解调
输出电压
Kd称为鉴频器灵敏度
c(t ) sin ct
t A A s p (t ) sin 2 wct [ K f m( )d ](1 cos 2 wct ) 2 2
t A sd (t ) K f m( )d 2
A mo (t ) K f m(t ) 2
谢谢
m ( ) d
t
02.调频信号的解调
2.相干解调
sNBFM (t )
带通
si(t)
sp (t )
低通
sd (t)
微分
mo (t )
c(t)
相干解调
图 窄带调频信号的相干解调
02.调频信号的解调
t s NBFM (t ) A cos c t A K f m( )d sin c t
fc
O
输入频率
(a ) 鉴频器 sFM(t ) 限幅器 及带通 微分器 sd (t ) (b) 包络 检波 低通 滤波器 mo (t )
图
鉴频器特性与组成
mo (t ) Kd K f m(t )
sd (t ) A c K f m(t ) sin c t K f
《现代通信技术》课程
调频信号的 产生与解调
目 录
01 02
调频解调电路工作原理
调频解调电路工作原理
调频解调电路工作原理：
调频解调电路是一种用于将调频信号还原为原来的频率信号的电路。
其工作原理基于调频信号的特点，即频率会随着信号中的信息内容而变化。
调频信号可以表示为：fm(t) = Ac * cos(2π * (fc + kf * m(t)) * t)，其中fm(t)为调频信号，Ac为载波幅度，fc为载波频率，kf为
调制系数，m(t)为调制信号。
调频解调电路主要包括两个部分：解调器和滤波器。
解调器的作用是提取调频信号中的调制信号，一般采用频率鉴频器或相干解调器来完成。
频率鉴频器通过与载波频率同步，将调频信号的频率变化转换为振幅变化，然后通过一个包络检波器来提取调制信号。
相干解调器则通过与载波信号相干检波的方式，将调频信号还原为基带信号。
滤波器的作用是去除解调过程中产生的干扰，保留所需的调制信号。
解调过程中可能会引入一些高频噪声或者其他信号，需要使用滤波器将它们滤除，只保留所需的调制信号。
通过解调器和滤波器的协同工作，调频解调电路可以将调频信号还原为原来的频率信号，从而实现对调频信号的解调。
基于循环谱相关的调制方式识别的研究的开题报告
基于循环谱相关的调制方式识别的研究的开题报告
一、研究背景和意义：
随着通信技术的不断发展，各种调制方式的出现使得信号传输更快、更稳定，而调制方式识别在信号处理中具有重要的应用价值。
循环谱相
关则是一种基于时间-频率分析的信号分析方法，可以有效地提取信号的
调制信息特征，从而实现调制方式的快速识别，使得信号的接收端能够
正确地解码信号内容并进行正确的处理。
因此，本研究旨在深入探究基于循环谱相关的调制方式识别方法，
实现对各种调制方式的自动识别和分类，为信号处理、通信等领域提供
一种高效、准确的方法。
二、研究内容和方法：
本研究的具体内容包括：
1. 对循环谱相关的基本理论进行研究，包括相关函数、循环谱及其
相关性质等方面的内容。
2. 研究调制方式识别的相关理论和算法，探究不同调制方式的模式
特征及其在循环谱相关中的表现。
3. 基于以上内容，设计并实现针对不同调制方式的自动识别和分类
算法，对算法进行优化和测试，评估其精度和实用性。
本研究采用的具体方法包括文献调研、理论分析和实验验证等。
三、预期成果和意义：
本研究的预期成果主要包括：
1. 深入理解循环谱相关的基本理论和调制方式识别的相关原理，提
出基于循环谱相关的调制方式识别算法。
2. 实现基于循环谱相关的调制方式识别算法，并进行实验测试和评价，得到算法的准确性和实用性数据。
3. 为信号处理、通信等领域提供高效、准确的调制方式识别方法，具有广泛的应用价值。
本研究对于提高信号处理、通信等领域中调制方式识别的准确性、效率和实用性具有一定指导意义和推广价值，对于推动相关技术领域的发展具有一定的促进作用。
2阶Δ-∑调节器ADS1202的原理和应用
2阶Δ-∑调节器ADS1202的原理和应用2阶Δ-∑调节器ADS1202的原理和应用摘要：ADS1202是美国德州仪器公司（TI）生产的1-Bit10MHz2阶Δ-∑精密信号调节器芯片。
文中详细介绍了ADS1202的技术特点、内部结构、工作原理和实际应用方法，同时提高了在设计电路时使用ADS1202需要特别注意的技术问题。
关键词：Δ-∑精密调节器A/D变换测量ADS1202 1概述ADS1202是一种高精度、80dB动态范围的Δ-∑调节器，其工作电源为+5V。
该芯片的差分输入端可直接与传感器或低电平信号相连，并具有合适的数字滤波器和调制速率，可以完成16-bit模数变换（A/D），而且不会遗漏代码。
在调节速率为10MHz、数字滤波器带宽为10kHz情况下，该器件可保持12bit的有效分辨率。
ADS1202适合用于中等分辨率的测量，其应用领域包括：电机电枢电流测量、通用电流测量、精密转换测量、工业过程控制、重量测量、印刷和便携仪器、压力传感器测量等。
2主要特性及内部结构ADS1202是单通道、2阶、CMOS模拟调节器，主要特性如下：*具有16bit分辨率；*具有13bit线性度；*具有分辨率/速度交替切换功能：10bit 有效分辨率时具有20μs的信号延迟；12bit有效分辨率时具有77μs的信号延迟；*使用5V单电源是的输入范围为±250mV；*增益误差为2%；*具有四种不同方式的串行接口；*可由分解相位或曼彻斯特译码实现成对的二进制译码，适用于一线接口连接。
ADS1202采用8脚TSSOP封装，其外形和管脚排列图1所示，各管脚的功能如表1所列，由于ESD可能造成器件损坏，故在使用时要采取适当的防范措施。
表1管脚功能管脚号管脚名管脚功能1MO 方式输入2VIN+同相模拟输入端3VIN-反相模拟输入端4M1方式输入5GND电源地6MDAT调制器数据输出端7MCLK调制器时钟输入或输出8VDD电源、+5V ADS1202的内部电路结构如图2所示，从图中可以看出：该芯片由2阶Δ-∑调节器、20MHz的RC振荡器、接口电路、2.5基准电压源以及一个缓冲器组成。
2FSK调制解调的仿真分析_刘艳
48
硅谷
2014年第1期总第145期
SILICON VALLEY
图4
非相干解调后的信号与原序列比较
图 5 误码率曲线
分析 ： 通过调制信号的时域波形图 ， 可知原信号经过 2FSK 调制 ， 再经过解调后的信号与原信号大体一致。仿真结果的分 析说明该 2FSK 仿真模型是成功的、符合理论的。
1 二进制移频键控（2FSK）原理
频移键控容易实现 ， 但其主要的缺点是占用频带较宽 ， 其 频带利用率低。 故频移键控一般主要应用在低、 中速数据的传输， 以及频带较宽的信道与衰落信道。 频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。二进制 频移键控（2FSK） ， 是指载波的频率随二进制基带信号的变化 ， 在两个频率点 f1 和 f2 之间变化。表达式如下 ： 发送 1 时 A cos 1t f 2FSK A cos t 发送 0 时 2 产生 2FSK 信号的方法一般主要有两种。 一种是直接调频法 ， 即可以采用模拟电路来实现。另一种是采用键控法。键控法是 在二进制基带矩形脉冲序列的控制下 ， 通过开关电路对两个不 同的独立频率源进行选择 ， 使其在每一个码元期间输出 f1 和 f2 两个载波之一。 解调与调制是一个相反的过程 ， 其原理是将一个 2FSK 信号 分解为上下两路 2ASK 信号 ， 再对两路 2ASK 信号分别进行解调 ， 然后再做判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的 大小。2FSK 信号的常用解调方法包括非相干解调（包络检波） 和相干解调。
图 1 二进行随机序列
图 2 2FSK 调制波形
2 2FSK 调制解调的仿真分析
通过 MATLAB 仿真设计程序 ， 实现 2FSK 信号的调制解调的 程序仿真。误码率是衡量一个数字通信系统性能的重要指标 ， 又由于 ASK 与 FSK 均具有相干和非相干解调方法 ， 所以将相干 ASK、非相干 ASK、相干 FSK 以及非相干 FSK 与 PSK 的误码率进 行预测对比。 仿真 ：产生一个二进制数作为随机信号源 ，如图 1 所示 ； 分别用两个频率的余弦函数作为载波 ； 对该信号进行制 2FSK 调
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ห้องสมุดไป่ตู้引 言
许多 旋 转机 械 的零 件 或 部件 出现故 障 时 ， 测 所
得 的振动 信号 一 般都 有 调 制现 象 的存 在 ， 种 调制 这 现象通 常都 具有多 载波 调频现 象 。传统 的解调 方法
１ Ｆ ２ Ｔ／
Ｒ （ 一丁ｏ。 』 Ｊ ２ｘｔ ￡ ｒ － ｄ一 ：） ｌ ｒ ｉ ｍ毒Ｉ （ｘ （一 ） ｊ ｆ ） ｅ 一 —Ｔ／
利用循 环谱 切片 图可 以有 效地 分解 出调制 源和 各个 载波源 ， 识别 混频信 息 ， 可用 于对该类 振动 信号 进行 故 障诊 断分 析 。
和恒等 式 ２ ］
ｅｉ一 ∑ （） Ｊ９ ￣ ｓ ｎ ｅ
整 理 可 得
尺： ｒ） （ 一
（ ４ ）
其 中 ： 为变元 的第 １类 ， Ｂ ｓｅ 函数 。 Ｊ （） 阶 ｅｓＩ
ｌ… 一 ２ 一 。。
本文研 究 了运用 二 阶循 环谱 密度 函数对 调频 信 号 的解调原 理及其 解 调效果 。设 （） 一个频 率 调 是 制 的仿 真信 号
口 ＝±［ ，１ ７２ ］ （ － ｎ） 式 （ ） 示调 频 信号 循 环 自相 关 函数 的非零 值 ５表
振
动 、测
试
与
诊
断
第２ ８卷
中
… １ 一 Ⅲ Ｚ 一
Ｊ （ ，ｆ ｅ ） （ ） １
ｚ 的求 和项 中只需
图３是 当厂 ０ 一１ ０Ｈｚ时的循 环谱切 片图 ， 映的 反
是循 环 频 率域 内 的信 息 ， 息 分 布 情况 大致 与 图 １ 信
循 环谱 的循 环频 率 域信 息 分 布相 同 ， 并且 边 频带 的 数量 符合前 文 Ｉ 取３的分 析结果 。 ， ｌ 从两 张切片 图 中 可 以发现 ， 频率域 内的 １ ０Ｈｚ的载波 频率与 循环 频 ０
（ ｆｚ （ ｚ（ ） ￡一 ｒ ｅ Ｊ ） ） —。 ，
Ｒ （ ）一 （ ｏ ［ｎ ￣＋ ｆ ｉ２ ｆ， Ａｃｓ ２ｃｚ — ：ｒ Ａｃｓ ２ ｆｔ ｌ ｎ ｒ ， ｏ ［７ （ ｓ ｒｔ ］ － 厂 ｒ ）＋ ｓ ２ ｆ （ — ） ｅ ， ｉ ｎ ．￡ —ｒ ］ 一 ） ｎ 。
１ 二 阶循 环 相 关解 调 法对 调 频 信 号 的
解 调 分 析
齿 轮 、 等 旋 转零 部 件 出 现 断齿 、 轴 碰摩 等 故 障
时， 由于啮 合 刚度 、 触 刚度 发 生非 线性 变 化 ， 致 接 导
Ａ ｚ ２
‘
∑ ∑ Ｊ （ ） （ ｅ Ｐ２ ｏ 。 ｍ ｆ Ｊ ： ）＋ｎｎ 。 。 １ ｔＪ
杜 小 山 李 宗奎 訾艳 阳。
（煤 炭科 学 研 究 总 院西 安研 究 院 西 安 ，１ ０ ４ （ 西 安交 通 大 学机 械工 程 学 院 ７０５ ） 西 安 ， １０ ９ ７０４）
摘要
为 克 服 传 统 解 调 方 法 对 多 载 波 调 频 信 号 解 调 分 析 时所 产 生 的 混 频 现 象 ， 导 了二 阶 循 环 相 关 解 调 法 对 调 频 推
只 存 在 于循 环 频率 等 于调 制 频 率 及 其 各 倍 频 处 、 ２
倍 载 波 频率 、 载波 频 率 与 调制 频 率 及 其各 倍 频 ２倍 （） １
的和差 等地方 ， 而在 其他地 方 均为零 。 根据 Ｂ ｓｅ 函数 的 性质 可 知 ： ｌ 》 Ｉ Ｉ ｅｓｌ 当 ， ｌ ＋１ 时 ， ｅｓｌ Ｂ ｓｅ 函数Ｊ （ 的幅值 变得很 小【 。 ） ３ 因此 ， ］ 上式
第２ ８卷 第 ４期
２０ ０ ８年 １ ２月
振 动 、 试 与诊 断 测
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＶｉｒ ｔ ｎ， ａ ｕ ｅ ｎ ｏ ｒ ａ ｂ ａ ｉ Ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ＆ Ｄｉｇ ｏ ｉ ｏ ｏ ａ ｎ ｓｓ
Ｖ ｏ ．２ ｏ． １ ８Ｎ ４
Ｄｅ ｃ． ２ ８ ００
二 阶循 环 相关 解 调 法对 调频 信 号 的解 调研 究
信 号 的解 调公 式 ， 对 多 载 波 调 频 仿 真 信 号进 行 了 解 调 分 析 。提 出利 用 循环 谱切 片 图 识 别 多 载 波 调 频信 号 的 调 制 并
频 率 、 波 频 率 和 混 频 信 息 的 规 律 ， 将该 方 法 用 于 空 分 机 齿 轮 箱 碰 磨 故 障诊 断 ， 果 表 明 ， 方 法 能 够 有 效 地 识 载 并 结 该
别各 载波 频 率 信 息 和混 频 信 息 ， 取 故 障特 征 频 率 。 提
关 键 词 故 障诊 断 解 调 频 调 频 信 号 多 载 波 调 频 混 频 信 息
中 图分 类 号 Ｔ ２ ６ Ｔ ３ Ｐ ０ ＨＩ ２
将式 （ ） 入循 环 自相 关 函数 的计算式 得 １代 ］
由欧 拉公式
ｃ ｓ ｆ ｏ （ ）一 （ ＋ ｅ ） ｅ － （） ３
（） ２
分 析这 类 信号 一 般都 有 混 频现 象发 生 ， 法正 确 区 无
分载 波信息 和混频 信息 。本文 利用循 环 相关解 调方
法对 多载波 调频信 号进 行 了仿 真研 究 ， 其结 果表 明 ，
Ｉ ｍ １ 一 ｏ。ｍ ２ 一 ｏ。
口 ４Ｅ厂 ＋ （ 】 ７ ） ］ 一－ ２ ２ ， ＋７２ － ２
旋 转速 度也 发 生变 化 ， 时所 测 得 的机 械振 动 信 号 此
会 出现频率 调制 现象 。 因此 ， 必要研 究调频 信号 的 有 解调 方法 。
‘
妻 妻 （Ｊ（ｅａｒ ｆ ）ｍ １ ￣７ ） ｊＪ ２ ｒ
（）一 Ａ ｏ ［ｎ ｚ ｆ ｉ（ ７ ） ｆ ｃ ｓ ２ ｆｔ＋ ｌ ｎ ２ ￡］ ｓ ｃ
率 ； 为调制 指数 。
其 中 ： 为 信 号 幅 值 ； 为 载 波 频 率 ； 为 调 制 频
．
国 家 自然 科 学 基 金 重 点 资 助项 目（ 号 ：０ ３ ０ ０ 。 编 ５ ３ ５ ３ ） 收 稿 日期 ：０ ８０ —１ 修 改 稿 收 到 日期 ：０ ８０ —７ ２ ０ —４１ ； ２ ０— ７１ 。