信号调制与解调
调制和解调
调试方式
• 载波信号的三个主要参数 ：幅度、频率和相位。
• 利用基带信号改变载波信号的幅度（调幅）、 频率（调频）或相位（调相）
Y U cos(t )
V.21调制
• 发起模式：0对应1180Hz ，1对应980Hz • 应答模式：0对应1850Hz ，1对应1650Hz
DTMF调制
调制和解调
• 调制的目的是把要传输的模拟信号或者数字信 号（称为基带信号）变换成适合信道传输的高 频信号，调制后的信号称为已调信号。调制过 程用于通信系统的发端。 • 调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或 几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调 信号传输，在接收端，将已调信号还原成原来 要传输的模拟信号或数字信号，这个过程称为 解调。解调是调制的逆过程。
概念
• 基带信号：信源发出的没有经过调制的原始电 信号，其特点是频率较低。根据原始电信号的 特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基 带信号。 • 载波：在通信技术上使用载波传递信息，将信 号调制到一个高频载波上然后再在介质（有线 或无线）中传播。载波是传送信息的物理基础， 最终的承载工具。形象的说载波就是一列火车， 用户的信息就是货物。
0
20
40
60
80
100
120
140
波形
双音多频DTMF码
f(t)=A_a*sin(2π*fa*t)+A_b*sin(2π*fb*t)
DTMF调制举例
双音多频DTMF码波形
V21波形
3 2 1
傅里叶变化结果
0
-1
-2
-3
0
20
40
60
80
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0
信号的调制与解调
us=(Uc+mx)coswct
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机械工程测试技术
x O Uc O
第五章 信号的 获取与调理
a)调制信号 t
t
b)载波信号
Us
O
t
c)双边带调幅信号
Us=(Uc+mx)coswct
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机械工程测试技术
第五章 信号的 获取与调理
调幅电路通常用乘法器（包括电桥）或是将 电参数直接调制。
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第五章 信号的 获取与调理
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第五章 信号的 获取与调理
信号的调频与解调 一、调频原理与方法 （一）什么是调频？写出调频信号的数学表达式，
画出其波形。 调频就是用调制信号x去控制高频载波信号的频率。 常用的是线性调频，即让调频信号的频率按调制信 号x的线性函数变化。 调频信号us的一般表达式可写为： us=Umcos(wc+mx)t
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机械工程测试技术
第五章 信号的 获取与调理
相敏检波器的工作原理
• 上图就是一个典型的二极管相敏检波电路。变压器A的输入信号为调 幅波xm，B的输入信号为载波z，uf为输出。 • 在设计上要求B的二次边输出远大于A的二次边输出。
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机械工程测试技术
调幅波的解调主要有同步解调、整流 检波和相敏检波三种方法。
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第五章 信号的 获取与调理
相敏检波是最常用的方法，不仅能鉴别信号 的幅值，还能鉴别信号的相位。
光纤通信系统的信号调制与解调技巧
光纤通信系统的信号调制与解调技巧光纤通信系统是一种利用光信号作为信息传输载体的通信系统。
在这种通信系统中，通过光纤传输的信号需要经过调制与解调的过程，以确保信号能够正确地传输和解码。
信号调制与解调技巧是光纤通信系统中的关键技术之一，对于提高信号传输效率和准确性至关重要。
一、信号调制技巧1. 脉冲调制：脉冲调制是一种常用的信号调制技术，它将信号转化为脉冲形式，以便在光纤中传输。
常见的脉冲调制技术包括脉冲幅度调制(PAM)、脉冲位置调制(PPM)和脉冲宽度调制(PWM)等。
通过控制脉冲的幅度、位置和宽度，可以实现不同的信号传输方式。
2. 相位调制：相位调制是一种利用信号的相位信息进行调制的技术。
常见的相位调制技术包括相移键控(PSK)、二进制相移键控(BPSK)和四进制相移键控(QPSK)等。
相位调制技术可以提高信号的传输速率和频谱效率，但对系统的调制解调器有较高的要求。
3. 频率调制：频率调制是一种利用信号的频率信息进行调制的技术。
常见的频率调制技术包括频移键控(FSK)和连续相位频移键控(CPFSK)等。
频率调制技术适用于信号频率范围较高的场景，但对系统的频率稳定性和抗噪声性能有较高的要求。
二、信号解调技巧1. 同步检测：同步检测是一种常用的信号解调技术，它通过与已知参考信号进行比较，实现对信号的解调。
同步检测可以消除噪声和失真对信号解调的影响，提高信号的解调准确性。
常见的同步检测技术包括锁相环(PLL)和射频捷模(RFM)等。
2. 相位恢复：相位恢复是在信号解调中常用的技术，它可以通过估计信号的相位信息，实现对信号的解调和恢复。
常见的相位恢复技术包括最大似然估计(ML)和相位锁定环(PLL)等。
相位恢复技术能够有效提高信号的解调性能和抗噪声能力。
3. 频率恢复：频率恢复是在信号解调中的重要技术，它可以通过估计信号的频率偏移，实现对信号的解调和恢复。
常见的频率恢复技术包括线性相位差分调制(PSDM)和频率锁定环(FLL)等。
信号调制解调
由上式可见，除了由于载波分量而在处形成两个冲激函数之外，这个频谱与抑制载波的AM的频谱相同。
2。幅度调制在中、短波广播和通信中使用甚多。幅度调制的不足是抗干扰能力差，因为各种工业干扰和天电干扰都会以调幅的形式叠加在载波上，成为干扰和杂波
四．解调的原理
解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。在各种信息传输或处理系统中，发送端用所欲传送的消息对载波进行调制，产生携带这一消息的信号。接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用，这就是解调。解调是调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不一样。与调制的分类相对应，解调可分为正弦波解调（有时也称为连续波解调）和脉冲波解调。正弦波解调还可再分为幅度解调、频率解调和相位解调，此外还有一些变种如单边带信号解调、残留边带信号解调等。同样，脉冲波解调也可分为脉冲幅度解调、脉冲相位解调、脉冲宽度解调和脉冲编码解调等。对于多重调制需要配以多重解调。
过程：
输入信号经过乘法器与cos0t相乘，得到已调信号fS(t)=m(t)cos0t，其频谱为FS(j)=½{F[j(-0)]+F[j(+0)]}
而h(t)为一带阻滤波器，仅保留有效的频带。
输出得到频谱为 的信号
由此可见，原始信号的频谱被搬移到了频率较高的载频附近，达到了调制的目的。
已调信号的频谱表明原信号的频谱中心位于上，且关于对称。它是一个带通信号。
解调过程除了用于通信、广播、雷达等系统外还广泛用于各种测量和控制设备。例如，在锁相环和自动频率控制电路中采用鉴相器或鉴频器来检测相位或频率的变化，产生控制电压，然后利用负反馈电路实现相位或频率的自动控制。
五．调制解调的应用
调制在无线电发信机中应用最广。图1为发信机的原理框图。高频振荡器负责产生载波信号，把要传送的信号与高频振荡信号一起送入调制器后，高频振荡被调制，经放大后由天线以电磁波的形式辐射出去。其中调制器有两个输入端和一个输出端。这两个输入分别为被调制信号和调制信号。一个输出就是合成的已调制的载波信号。例如，最简单的调制就是把两个输入信号分别加到晶体管的基极和发射极，集电极输出的便是已调信号。
通信系统的信号调制与解调技术
通信系统的信号调制与解调技术概述：- 通信系统是现代社会中不可或缺的重要组成部分，它将信息通过信号的调制与解调来实现传输和接收。
- 信号调制是将原始信号转换为适合传输的模拟信号或数字信号的过程，而解调则是将接收到的信号转换回原始信号的过程。
一、调制技术：1. 调制的基本概念：- 在通信过程中，为了能够有效地传输信号并提高抗干扰能力，需要将原始信号转换为适合传输的信号形式。
- 调制是指通过改变原始信号的某些特性，将其转换为另一种形式的信号。
2. 调制的分类：- 模拟调制：- 频率调制（FM）：根据原始信号的幅度变化来调制载波频率。
- 相位调制（PM）：根据原始信号的幅度变化来调制载波相位。
- 幅度调制（AM）：根据原始信号的幅度变化来调制载波幅度。
- 数字调制：- 脉冲振幅调制（PAM）：将数字信号转换为一系列脉冲的幅度。
- 正交振幅调制（QAM）：将数字信号转换为正交的两路模拟信号。
- 频移键控（FSK）：将数字信号通过改变频率来调制载波。
- 相移键控（PSK）：将数字信号通过改变相位来调制载波。
3. 调制的过程：- 信号调制的过程一般分为两步：载波生成和调制。
a. 载波生成：- 载波是指能够传输信号的电磁波。
- 载波可以由频率稳定的振荡器产生，频率由待调制信号的带宽决定。
b. 调制：- 将待传输的信号与产生的载波进行合理的叠加或调整，以达到信号传输的目的。
- 通过改变载波的幅度、频率或相位来实现信号的调制。
二、解调技术：1. 解调的基本概念：- 解调是指将调制信号还原为原始信号的过程，是调制的逆过程。
2. 解调的分类：- 线性解调：- 包络检测：通过检测调幅信号的包络来还原原始信号。
- 频率鉴别：通过检测调频或调相信号的频率变化来还原原始信号。
- 包络鉴别：通过检测调幅信号的包络和频率变化来还原原始信号。
- 非线性解调：- 直接检测：直接从调制信号中提取原始信号。
3. 解调的过程：- 解调的过程与调制相反，一般分为两步：接收和解调。
无线通信网络中的信号调制与解调技术
无线通信网络中的信号调制与解调技术随着科技的不断进步和发展，无线通信网络已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
而在无线通信网络中，信号调制与解调技术则是实现信息传输的核心。
本文将探讨无线通信网络中的信号调制与解调技术的原理和应用。
一、信号调制技术信号调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，主要包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）三种调制方式。
调幅是将数字信号的振幅变化应用到载波信号上，使得载波信号的振幅随着数字信号的变化而变化。
调幅技术在无线电广播和电视传输中得到广泛应用，它具有传输距离远、抗干扰能力强的优点。
调频是将数字信号的频率变化应用到载波信号上，使得载波信号的频率随着数字信号的变化而变化。
调频技术在无线电通信中应用广泛，如调频广播、无线电对讲机等，它具有传输质量高、抗噪声能力强的特点。
调相是将数字信号的相位变化应用到载波信号上，使得载波信号的相位随着数字信号的变化而变化。
调相技术在无线通信中应用广泛，如调制解调器、无线局域网等。
调相技术具有传输效率高、抗多径衰落能力强的优势。
二、信号解调技术信号解调是将调制信号还原为原始信号的过程，主要包括包络检测、频率解调和相位解调三种解调方式。
包络检测是通过检测调制信号的振幅变化来还原原始信号。
包络检测技术在调幅信号的解调中应用广泛，如无线电广播接收机等。
它的原理简单，但抗干扰能力较差。
频率解调是通过检测调制信号的频率变化来还原原始信号。
频率解调技术在调频信号的解调中得到广泛应用，如调频广播接收机、无线电对讲机等。
它具有抗噪声能力强、传输质量高的特点。
相位解调是通过检测调制信号的相位变化来还原原始信号。
相位解调技术在调相信号的解调中应用广泛，如调制解调器、无线局域网等。
相位解调技术具有传输效率高、抗多径衰落能力强的优势。
三、信号调制与解调技术的应用信号调制与解调技术在现代无线通信网络中得到广泛应用，如移动通信、卫星通信、无线局域网等。
在移动通信中，调幅技术主要应用于2G网络，如GSM网络；调频技术主要应用于3G网络，如CDMA网络；而调相技术主要应用于4G网络，如LTE网络。
信号的调制与解调原理
信号的调制与解调原理一、引言信号的调制与解调是通信领域中的重要概念，它们在无线通信、有线通信以及光通信等领域中起着关键作用。
调制（Modulation）是指将要传输的原始信号通过改变载波的某些特性来进行编码，以便能够适应信道传输的需求。
解调（Demodulation）则是将经过调制的信号恢复为原始信号的过程。
本文将详细介绍信号的调制与解调原理。
二、调制原理1. 调制的基本概念调制技术的核心是将原始信号与载波进行合理的组合，通过改变载波的某些特性来实现信息的传输。
常见的调制方式包括振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
2. 振幅调制（AM）振幅调制是指通过改变载波的振幅来传输信号的一种调制方式。
在振幅调制中，原始信号的幅度变化会导致载波的幅度随之变化，从而实现信息的传输。
振幅调制的优点是简单易实现，但受到干扰的影响较大。
3. 频率调制（FM）频率调制是通过改变载波的频率来传输信号的一种调制方式。
在频率调制中，原始信号的波形会使载波的频率随之变化，从而实现信息的传输。
频率调制的优点是抗干扰能力强，但需要更宽的带宽。
4. 相位调制（PM）相位调制是通过改变载波的相位来传输信号的一种调制方式。
在相位调制中，原始信号的波形会使载波的相位随之变化，从而实现信息的传输。
相位调制的优点是带宽利用率高，但对于相位噪声敏感。
三、解调原理1. 解调的基本概念解调是将经过调制的信号恢复为原始信号的过程。
解调的目标是将调制信号中的信息提取出来，并进行恢复。
解调过程通常包括检测、滤波和信号恢复等步骤。
2. 幅度解调幅度解调是将调制信号中的振幅信息提取出来的过程。
常见的幅度解调方式有包络检波和同步检波等。
包络检波是通过将调制信号通过整流和低通滤波器处理，提取出其包络来实现幅度解调。
同步检波则是利用参考信号与调制信号进行比较，提取出其振幅信息。
3. 频率解调频率解调是将调制信号中的频率信息提取出来的过程。
常见的频率解调方式有相干解调和非相干解调等。
信号的调制及解调
4.2.3幅度调制信号的解调*分类：相干解调～利用已调信号的相位变化来恢复调制信号 非相干解调～从已调信号的幅度变化中提取调制信号 1. 相干解调适用于AM 、DSB 、SSB 、VSB 信号条件：本地载波与发送端信号的载波必须保持同频同相 *模型：cos(ωc t+θ)s i (t)① 双边带（AM 、DSB ）调幅信号的解调)cos()]([)(0ϕω++=t t m A t s c AM ；)cos()()(0ϕω+=t t m t s c DSB 不失一般性，以为例)(t s AM )cos()cos()]([)(0θωϕω+++=t t t m A t m c c p2/)]2cos())][cos(([00θϕωθϕ+++−+=t t m A c LPF 输出：2)cos()]([)(00θϕ−⋅+=t m A t m载波同步时（θϕ=0） )]([21)(0t m A t m +⋅=上式中的A 可以用隔直电路消除，0=A 即为DSB 的结果。
② 单边带（SSB ）信号的解调（下边带）)sin()(ˆ)cos()()(00ϕωϕω+++=t t mt t m t s c c SSB )cos()]sin()(ˆ)cos()([)(00θωϕωϕω+⋅+++=t t t mt t m t m c c c p 2/)]2sin()(ˆ)2cos()([2/)]sin()(ˆ)cos()([0000θϕωθϕωθϕθϕ++++++−+−=t t m t t m t mt m c c LPF 输出：2/)]sin()(ˆ)cos )([)(000θϕθϕ−+−=t m t m t m （ θϕ=0 2/)(t m =③ 残留边带（VSB ）信号的解调 见)(ωVSB H 特性2. 非相干解调① AM 信号的非相干解调 包络检波电路D0’(t)0(t) m 0输入信号的正向周期，通过D 二极管正向电阻向电容C 充电，在二极管截止时，电容通过R 电阻放电。
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1 2
x(t)
1 2
x(t)
cos(2zt)
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
调制解调的时域分析
x(t) z(t)
Multiplier
x m(t)
Amplifier
z(t)
Multiplier
Filter
x(t)
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
调制与解调实验
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
Multiplier
x m(t)
Amplifier
z(t)
Multiplier
Filter
x(t)
2）包络检波
该方法要求原调制波 x(t) >0 ,即具有单极性；如果不是，则可 以叠加一个直流分量A,使 x(t)+A >0 ，再与载波相乘，又称为 偏置调幅或整流检波法。
x(t)
偏置
x '(t) A x(t)
调幅的解调 – 同步解调 – 相敏检波 – 包络检波
调幅波的调制失真
–过调失真； –混叠失真。
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
1) 过调失真： 偏置不够大
只针对偏 置调幅
2) 混叠失真： ωz < ωm
X m ()
max
max
z
z
z
z
z
z
5.3.2 角度调制与解调
1. 角度调制 1） 调相,PM 2）调频,FM
• 回顾：
简谐信号
z(t) A0 cos0t 0 (t) A0 cos(t)
(t)
d(t)
dt
0
d (t)
dt
瞬时相位
瞬时角频率
1）相位调制 PM
载波的瞬时相位随调制波幅值的变化作线性变化 .
•调制波 (测量信号) : x(t)
• 载波: z(t) A0 cos0t 0 A0 cos(t)
x(t)
cos z t
1 2
X
(
z
)
1 2
X
(
z
)
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
3.同步解调的时域分析 同步解调在时域上是将调幅波与原载波信号再次相乘。
xm (t) x(t) cos(zt)
xm (t) z(t)
Multiplier ym (t)
Filter
x(t)
ym (t) x(t) cos2 zt
• 载波：载送低频信号的高频振荡信号称为载波。 • 已调制波：将经过调制过程后得的高频信号称为已
调制波。
• 从时域上讲，调制过程是使载波的某一参量随调制 波幅值的变化而变化；
• 从频域上讲，调制过程是一个频移的过程。
5.3 信号的调制与解调
分类：根据被控参数（如幅值、频率、相
位）的不同:
–调幅(AM): 得到的已调制波称调幅波； –调频(FM):得到的已调制波称调频波; –调相(PM):得到的已调制波称调相波.
5.3 调制与解调
目的 解决微弱缓变信号的放大以及信号
的传输问题。
5.3 调制与解调
2. 调制信号与载波信号的种类 x(t)
调制信号
0
t
调制波可能具有任何的形式，如简谐信号、一般周 期信号、瞬态信号和随机信号等
载波信号 z(t) Acos(2ft )
z(t)
0
t
载波信号也可具有不同的形式，如简谐信号、方波信号等
ห้องสมุดไป่ตู้
4. 解调的频域分析
x(t)
cos z t
1 2
X
(
z
)
1 2
X
(
z
)
F[xm
(t)z(t)]
1 2
X
()
1 4
X
(
2z
)
1 4
X
(
2z
)
xm (t) z(t)
Multiplier ym (t)
Filter
x(t)
再次频移
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
同步解调的频域 分析
x(t) z(t)
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
2. 调幅的频域分析
x(t) z(t)
Multiplier
x m(t)
Amplifier
max
max
z
z
频移过程
xm
(t)
x(t)
A0
cos(zt
z
)
z
coszt [ ( z ) ( z )]
x(t)
cos
2zt
1 2
X
()
(
z
)
1 2
X
()
(
z
)
3）相敏检波
过零位时，正负 极性突变，相位 产生1800翻转
max
max
3）相敏检波
图5.20 二极管相敏检波电路
3）相敏检波
•载波
•调制波 •已调制波 （调幅波）
•解调后 的波形
调幅 调制 滤波
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
•应用--动态电阻应变仪:
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
调频与调相统 称为角度调制
5.3 调制与解调
1 信号调理的目的
信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。
1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能 直接输送到显示、记录或分析仪器中去，需 要进一步放大，有的还要进行阻抗变换。
2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪 声，需要去掉噪声，提高信噪比。
3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要 对传感器测量信进行调制解调处理。
5.3调制与解调
• 调制与解调（MODEM）是一对信号变换过程，
在工程上常常结合在一起使用。
• 调制是指利用某种低频信号的幅值来控 制或改变某一高频振荡信号的某个参数 （幅值、频率或相位）的过程。
• 解调是从已调制波中恢复原来低频调制 波的过程。
5.3 调制与解调
术语:
• 调制波：在调制解调技术中，将控制高频信号的低 频信号称为调制波。在工程测试技术中，这个调制 波往往是经过传感器之后的电信号。
5.3.1 幅值调制与解调 (AM)
1 调幅的时域分析 幅值调制（或调幅）：使载波幅值随着调制波幅值的变 化而变化。在数学上是将一个高频载波与调制波相乘 。
x(t) z(t)
Multiplier
x m(t)
Amplifier
调制波: x(t)
载波: z(t) coszt 调幅波（已调制波）: xm (t) x(t) cos(zt)
5. 模拟信号调理与转换
• 5.1 电桥 • 5.2 滤波器 • 5.3 调制与解调 • 5.4 A/D & D/A (A-analog & D-digital)转
换
5. 模拟信号调理与转换
本节学习要求：
1.了解信号调制解调原理 2.了解信号滤波器工作原理
5.3 调制与解调
• 概述 • 5.3.1 幅度调制与解调 • 5.3.2角度调制与解调
相乘
xm (t) x '(t) z(t)
xm (t) [ A x(t)]cos(zt)
2） 包络检波
（包络检波）解调
整流
低通滤波 减掉偏置
2）包络检波
➢包络检波电路（整流检波器）
正半周时，二极管导通，信号源以对电容器充电； 负半周时，二极管截止，电容器反过来通过电阻放电
2）包络检波
最大的优点：是不需要同步传送载波信号，检波电路 非常简单。 但可能产生过调失真，原因：偏置不够大