调制与解调 《信号与系统》课件
信号与系统课程设计(信号调制与解调)(采样定理)(LTI系统分析)
课题一信号调制与解调题目说明：从语音，图像的原始信息变过来的原始信号频谱分量频率较低，不适宜在信道中长距离传输。
因此，在通信系统的发送通端常需要有调制过程将其转换为适合传输的信号，在接收端则需要有调节过程，将信号还原成原来的信息，以便更准确的利用信息。
原理分析：调制就是按调制信号的变化规律去改变某些参数。
解调是调制的逆过程，即从已调制信号中恢复或提取调制信号的过程。
幅度调制是正弦型载波的幅度随调制信号变化的过程。
采用模拟调制利用正旋波载波的幅度调制，频率调制和相位调制的方式进行信号的处理。
同步解调端本振信号频率必须与发射端调制的载波信号的频率和相位相同才能实现同步解调。
脉冲调制信号只有在脉冲出现才需要存在，在其他时间内等于零，这样就有可能在这空余的时间间隔中去传输其他路德信号，发送端和接受端的转换开关按照同样的顺序和周期轮流接通各个通道，在信道中传送的是各个脉冲幅度调制信号的和，各个脉冲出现在不同的时间段。
而通过接收端的开关以后各路接受端接收到的相当于某一路信号脉冲幅度的结果，可以用低通滤波器进行解调。
实验内容：1.将一正旋信号x(n)=sin(2πn/256)分别以100000Hz的载波和1000000Hz的取样频率进行调制,写出MATLAB脚本实现抑制载波幅度调制，实现同步解调，滤波输出的波形。
2.分别作出cos(10t)cos(w c t)和[1+0.5sin(10t)]cos(w c t)的波形图和频谱图，并对上面调制信号进行解调，观察与源图的区别。
模块设计1：1.产生一个输入信号 2.产生一个载波信号3.构造用于解调的低通滤波器4.低通滤波解调5.画图MATLAB程序1：>> clear; %清除已存在变量n=0:0.0001:256; %自变量e=sin(2*pi*n/256); %调治信号s=cos(100000*n); % 载波信号a=e.*s; % 调制b=a.*s; % 解调[nb,na]=butter(4,100,'s'); % 低通滤波sys=tf(nb,na); % 构建sys对象c=lsim(sys,b,n); %低通滤波subplot(2,2,1) % 图形输出语句plot(n,e);title('调制信号'); %图形标题>> xlabel('n'),ylabel('e(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格>> subplot(2,2,2) % 图形输出语句>> plot(n,a);>> title('调幅信号'); %图形标题>> xlabel('n'),ylabel('a(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格>> subplot(2,2,3) % 图形输出语句>> plot(n,b);>>title('解调波形'); %图形标题>> xlabel('n'),ylabel('b(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格>> subplot(2,2,4) % 图形输出语句>> plot(n,c);>> title('滤波后的波形')；%图形标题>>xlabel('n'),ylabel('e(n)'); %横纵坐标变量>> grid on %坐标网格模块设计2：1.产生两个输入信号 2.用克诺内科内积产生两个周期行序列脉冲3.调制并向加4.构造用于解调的低通滤波器5.低通滤波解调 6画图MATLAB程序2：>> clear; % 清除变量t=0:0.001:9.999; % 定义自变量取值范围和间隔e1=cos(10*t).*cos(600*t); % 输入信号e2=(1+0.5*sin(10*t)).*cos(600*t); %输入信号p0=ones(1,2500);p1=kron(p0,[1,0,0,0]); %第一个序列脉冲p2=kron(p0,[0,0,1,0]); % 第二个序列脉冲a=p1.*e1+p2.*e2; 调制并向加[nb,na]=butter(4,20,'s'); % 用于解调的低通滤波器sys=tf(nb,na); %构建sys对象b1=a.*p1; % 取得第一路信号的脉冲调制信号c1=lsim(sys,b1,t);%通过低通滤波解调输出b2=a.*p2; %取得第二路信号的脉冲调制信号c2=lsim(sys,b2,t); % 通过低通滤波解调输出subplot(4,2,1) % 图形输出语句plot(t,e1);title('第一路输出信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,2) % 图形输出语句plot(t,e2);title('第二路输出信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,3) % 图形输出语句plot(t,e1.*p1);title('第一路脉冲调制信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on %图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,4) % 图形输出语句plot(t,e2.*p2);title('第二路脉冲调制信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on %图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,5) % 图形输出语句plot(t,a);title('合成的传输信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格subplot(4,2,6) % 图形输出语句plot(t(5001:5250),a(5001:5250));title('局部放大后的合成信号'),xlabel('t'),ylabel('e(t)');grid on%图形横纵坐标，标题，坐标网格实验总结：通过对理论知识的学习，使自己对信号的调制与解调具有一定的认知水平，然后开始做实验，此时要理论结合实践，作出波形图后要考虑与理论波形进行比较，比较的方法是，首先判断所测波形是否正确，若不正确找出错误原因，若正确则分析实测波形与理论波形不完全相同的原因。
调制与解调
载波相位的影响:
假定调制时的载波 c1 (t ) cos(ct c ), 解调
12
页
时的载波 c2 (t ) cos(ct c ) ,则
w(t ) x(t ) cos(ct c ) cos(ct c ) 1 1 x(t ) cos( c c ) x(t ) cos(2ct c c ) 2 2 当 c c不随时间变化，而且 c c 时, 2 cos(c c ) 是一个常数。此时，可以通过前面
讨论的解调系统实现解调。
当 c c 实现解调。
2
第
时，由于 cos(c c ) 0 不能
13
页
可见，必须要求调制和解调时所使用的载波 不仅要严格同频，而且要相位同步(以保证相位 差 c c 与时间无关)。因此这种解调方法称为 同步解调(Synchronous Demodulation)。
g t
第 页
15
t cos 0 t t
载波反相点 g t cos 0 t t
调制信号 载波信号
抑制载波调幅
A g t cos 0 t
t
调幅
A g t
解调
t
利用包络检波器解调
第 页
16
D
x(t)
r(t)
w(t)
f t
r t
技术实现的关键:
第
采用频率合成器以保证频率准确度和频率稳定
度，采用锁相技术以保证相位同步。 说明: 由于在已调信号的频谱中同时保留了基带信号
14
页
的上、下两个边带，故称其为DSB调制。这种调
制方式只适合于点对点的通信。 二.非同步解调(包络解调)： (Envelope Demodulation)
信号与系统 信号调制解调电路
信号调制解调电路的设计1．实验原理、实验电路图及实验说明1.1 调制电路调制信号x 可以按任意规律变化，为方便起见，我们假设调制信号x 为角频率为Ω的余弦信号x=X m cos Ωt 。
当调制信号x 不符合余弦规律时，可以将它分解为一些不同频率的余弦信号之和。
在信号调制中必须要求载波信号的频率远高于调制信号的变化频率。
设载波信号为u c =U m cos w c t ，则调幅信号可写为u s =（U m +mx ）cos w c t= U m cos w c t + mX m cos Ωt cos w c t=U m cos w c t + [m X m cos (w c +Ω)t + m X m cos (w c -Ω)t ]/2m 为调幅系数它包含三个不同频率的信号:：角频率为w c 的载波信号和角频率分别为w c ±Ω的上下边频信号。
载波信号中不含调制信号x 的信息，因此可以取U m =0，只保留两个边频信号。
这种调制称为双边带调制。
其数学表达式为：u s =U xm cos Ωt cos w c t乘法器调幅电路见图1，高频载波信号由信号发生器产生，从IN1输入；低频调制信号由电路图2的文氏桥振荡电路产生，从IN2输入，图3是-8V 电压产生电路。
设定低频调制信号的频率为500Hz ，由文氏桥振荡电路中的R 、C 确定。
由于电容C 的可选值较少，故先设定C=0.047uf ，然后根据公式f=1/(2πRC)，可得R=6.8k Ω，振荡频率计算如下：Hz RC f 50010*047.0*10*8.6*212163≈==-ππ图1 乘法器调幅电路进行调幅前，首先要调节输入脚之间的直流平衡。
方法如下，①调8、10脚间的平衡：IN1接地，IN2输入高频信号，调Rp2，使输出最小；②调1、4脚间的平衡：IN2接地，IN1输入低频信号，调Rp1，使输出最小。
然后，同时接好IN1和IN2，观察输出波形。
《调制技术》PPT课件_OK
的带通信号。带通信号叫做已调信号，而基带
信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波
随信号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或
者频率来实现。
解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定
的接收者（信宿）处理和理解的过程。
调制
3
移动通信调制解调技术特点
• 移动通信面临的无线信道问题
多径衰落、干扰(自然人为ISI)、频率资源有限
DPSK发射机框图及相关波形
“1”，不
同传“0”
信号与系统ppt课件
02
时不变：系统的特性不随时间变 化。
系统的数学模型为非线性微分方 程或差分方程。
03
频域分析方法不适用，需采用其 他方法如几何法、状态空间法等
。
04
时变系统
系统的特性随时间变 化，即系统在不同时 刻的响应具有不同的 特性。
时域分析方法：积分 方程、微分方程等。
系统的数学模型为时 变微分方程或差分方 程。
信号与系统PPT课件
目录
CONTENTS
• 信号与系统概述 • 信号的基本特性 • 系统分析方法 • 系统分类与特性 • 系统应用实例
01
CHAPTER
信号与系统概述
信号的定义与分类
总结词
信号是传输信息的一种媒介，具有时间和幅度的变化特性。
详细描述
信号是表示数据、文字、图像、声音等的电脉冲或电磁波，它可以被传输、处理和记录。根据不同的特性，信号 可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号是连续变化的物理量，如声音、光线等；数字信号则是离散的二进制数 据，如计算机中的数据传输。
04
CHAPTER
系统分类与特性
线性时不变系统
线性
系统的响应与输入信号的 线性组合成正比，即输出 =K*输入+常数。
时不变
系统的特性不随时间变化 ，即系统在不同时刻的响 应具有相同的特性。
频域分析方法
傅里叶变换、拉普拉斯变 换等。
非线性时不变系统
01
系统的响应与输入信号的非线性 关系，即输出不等于K*输入+常 数。
系统的定义与分类
总结词
系统是由相互关联的元素组成的整体，具有输入、输出和转 换功能。
详细描述
系统可以是一个物理装置、生物体、组织或抽象的概念，它 能够接收输入、进行转换并产生输出。根据不同的分类标准 ，系统可以分为线性系统和非线性系统、时不变系统和时变 系统等频域分析方法将信号和系统从时间域转换到频率域，通过分析系统的频率响应 来了解系统的性能，如系统的幅频特性和相频特性，这种方法特别适用于分析 周期信号和非周期信号。
信号的幅度调制与解调
载波信号的频谱
解调后的频谱 还原后的信号
内容（1）调制器的设计思路
∗ 把原信号模拟为一具体函数,如:x(t)=10*cos(t)，t在(-10*pi,10*pi) 之间,然后再通过调制器g(t)=cos((100)*t)把这信号调制为另一个 频率的信号y=x(t).*g(t) 中去。
内容（2）解调器的设计思路
把已调制出的信号y（t）在解调器中加信号m(t)=cos(100*t), 把信号频率还原，然后通过门函数h(t)=sin(100*t)./(pi*t)滤波 并调整幅度，使信号还原为原信号。
原理（总）
放射器： 放射器：y(t)=x(t).*g(t) 接收器：1.z(t) 接收器：1.z(t)=y(t).*m(t) 2.h为滤波器 2.h为滤波器 zz(t)=z*h zz(t)=z*h
原理（发射器）
原信号频谱图 输入信号 载波信号的频谱图 输出信号 调制后的信号
原理（接收器）
调制后的信号的频谱 调制后的信号的频谱
实际应用背景（2）详例
∗ 在大气层中，音频范围（10Hz—20KHz）的信号传输将急 剧衰减，而较高频率的信号将传播到很远的距离。 ∗ 因此，要想在依靠通过大气层来进行传播的通信信道上 传输像语言或音乐这样的音频信号，就必须首先在发射 机中通过适当处理把这些信号嵌入到另一个较高频率的 信号中去。然后在接收端把信号提取出来。 ∗ 这也就是日常生活中，收音机的AM调幅按钮。
mt2h为滤波器zztzh原理发射器输入信号输入信号输出信号输出信号原信号频谱图载波信号的频谱图调制后的信号原理接收器还原后的信号还原后的信号调制后的信号的频谱载波信号的频谱解调后的频谱
信号的幅度调制与解调
∗ 通信xx班
∗ 课程老师： ∗ 小组成员：
《调制解调》课件
本《调制解调》PPT课件将介绍调制解调的基本概念、信号传输、调制技术、 解调技术、以及调制解调技术在通信系统中的应用和发展趋势。
前言
调制解调是现代通信中关键的技术之一。本课程将着重介绍调制解调的基本 概念，以及课程的主要内容和目标。
信号传输
传输信号有两种基本类型：模拟信号和数字信号。了解噪声和失真的影响以 及信息传输中的信道对信号的影响。
调制技术
模拟调制技术
AM、FM、PM等模拟调制技术的原理和应用。
数字调制技术
了解脉冲调制、QAM、OSK、OFDM等数字调制 技术的基本原理。
解调技术
模拟解调技术
检波器、直接解调、抑制载波解调、同步解调等模拟解调技术。
数字解调技术
了解直接解调、差分解调、时钟恢复、解码和译码等数字解调技术。
应用和发展
调制解调技术在通信系统中的应用
了解调制解调技术在移动通信、宽带通信等领 域的广泛应用。
调制解调技术的发展趋势展望未来调制解ຫໍສະໝຸດ 技术的发展方向和应用前景。结语
总结本课程的重点和难点，同时展望调制解调技术在未来的应用前景和发展方向。
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。
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0
0-m
0+m
分析
y(t) x(t) cos 0t
欧拉公式
1 2
g (t )
e j0t
e j0t
频
移
性
质
F
()
1 2
G(
0
)
G(
0
)
y(t) x(t) cos 0t 卷积定理 F cos0t
1 2π
X(
)
π
(
0
)
π
(
0
)
二，解调
相乘
低通
cos 0t
m c 20 m
x0
(t)
x(t)
7-3调制与解调 《信号与系统》课件
调制原理
在通信系统中，信号从发射端传输到接收端，为 实现信号的传输，往往要进行调制和解调： 高频信号容易以电磁波形式辐射出去 多路信号的传输——频分复用
一，调制
调制：将信号的频谱搬移到任何所需的较高频段上 的过程。
调制的分类 按载波 正弦型信号作为载波 脉冲串或一组数字信号
作为载波 连续性 模拟（连续）调制 数字调制
幅度调制
xt
相乘
x t cos 0t
cos 0t
x(t) : 调制信号
cos 0t ：载波信号
0：载波角频率
频谱结构
y t x t cos 0t
X
1
-m 0 m
πδ（0） 1
πδ（0）
-0
0
0
Y
Y
1 2
X
0
X
0
1/2
0
-(0-m) 0
cos2
0t
1 2
x(t)
1
cos
20t
X0
()
1 2
X()
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 4
X(
20 )
1 4
X(
20 )
X0 ()H () X ()
频谱
Y
1/2
-0
0
πδ（0）
0
πδ（0）
-0
0
0
XO
1/2
1/4
1/4
-20
-m 0 m
20
1 X
2
1/2
-m 0 m