调制与解调
调制解调原理详细介绍
1
1000
解：已知： Sa(ωCt) ⇔ 已知：
设： f1(t) = f (t)cos1000t
π G2ωC (ω) ωC 1 1 ∴ Sa(2t) ⇔ G4 (ω) = F( jω) π 2
−1001
− 999
0
999
1001
ω
F ( jω) = 1 {F[ j(ω +1000)] + F[ j(ω −1000)] 1 2 = 1 [G4 (ω +1000) + G4 (ω −1000)] 4
解调
已调信号y 已调信号y (t)= f (t)cosω0t )cosω
g(t)
g(t) = y(t) ⋅ s(t) = f (t) ⋅ s2 (t) = f (t) cos2 ω0t = 1 [ f (t) + f (t) cos2ω0t] 2
2
−ωc 0 ωc
y(t)
s (t) = cosω0t
上式中，对于全部t，A选择得足够大，有，其频谱 选择得足够大， 上式中，对于全部t 为 Y( jω) = Aπ[δ (ω + ω0 ) + δ (ω − ω0 )] + 1 {F[ j(ω +ω0 )] + F[ j(ω −ω0 )]} 2 由上式可见， 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 激函数之外，这个频谱与抑制载波的AM的频谱相 同。
AM信号解调的特点 AM信号解调的特点
此信号的频谱通过理想低通滤波器，其截止频 此信号的频谱通过理想低通滤波器， 幅值为2 率 ωC ≥ B，幅值为2，就可取出 F( jω)，把高频 分量滤除， 分量滤除，从而恢复原信号 f (t) 。 由图可见， 由图可见，接收端与发送端的载波信号是同频 率同相位的。 率同相位的。它要求调制器与解调器的载波信 号准确同步。 号准确同步。 下图是发射载波AM的解调方案 的解调方案。 下图是发射载波AM的解调方案。
(高频电子线路)第七章频率调制与解调
02
频率调制
定义与原理
定义
频率调制是一种使载波信号的频率随 调制信号线性变化的过程。
原理
通过改变振荡器的反馈电容或电感， 使其等效谐振频率随调制信号变化， 从而得到调频信号。
调频信号的特性
线性关系
调频信号的频率与调制信号成线性关系， 即f(t)=f0+m(t)，其中f(t)是瞬时频率， f0是载波频率，m(t)是调制信号。
介绍了多种调频解调的方法，包括相 干解调和非相干解调，并比较了它们
的优缺点和应用场景。
调频信号的特性分析
详细分析了调频信号的频率、幅度和 相位特性，以及这些特性如何影响信 号的传播和接收。
频率调制与解调的应用
讨论了频率调制与解调在通信、雷达、 电子战等领域的应用，并给出了具体 的应用实例。
未来研究方向与挑战
带宽增加
调频指数
调频指数是调频信号的最大瞬时频率与 载波频率之差与调制信号幅度之比的绝 对值，表示调频信号的频率变化范围。
调频信号的带宽随着调制信号的增加 而增加，因此具有较好的抗干扰性能。
调频电路实现
01
02
03
直接调频电路
通过改变振荡器元件的物 理参数实现调频，具有电 路简单、调频范围较窄的 优点。
调频系统集成化 与小型化研究
随着电子技术的进步，未来 的研究将更加注重调频系统 的集成化和小型化。这涉及 到系统架构的设计、电路的 优化以及新型材料的应用等 多个方面。
调频技术的跨领 域应用探索
除了传统的通信和雷达领域 ，频率调制与解调技术还有 望在物联网、无人驾驶、生 物医疗等领域发挥重要作用 。未来的研究将探索这些新 的应用场景，并寻求技术与 具体领域的结合点。
调制与解调
ea
ec
O
f0 fn
O
f
f
O
t
t
ec
O
t
t
（b）频率电压特性曲线
传感器与测试技术
传感器与测试技术
O
t
调制与解调
调制是指利用被测缓变信号来控制或改变高频振荡波的某个参数（幅值、
e
频率或相位），使其按被测信号的规律变化，以利于信调号制的信放号 大与传输。
一般把控制高频振荡波的缓变信号称为O 调制波；载送缓变信号的高频t
振荡波称为载波；经过调制的高频振荡波称为已调波，根据调制原理不同，
x(t)
x A (t )
xm(t)
x 0(t )
A
O
tO
tO
tO
t )
x(t)
A
tO
tO
tO
tO
t
x A (t )
A tO
3．相敏检波
y(t)
相敏检波常用的有半波相敏检波和全
O
波相敏检波。图a所示为一开关式全波相
t
敏检波电路。输出信号x0(t)如图b所示。
u(t)
f0
O
f0
f
原来调制时的相同而使第二 次“搬移”后的频谱有一部 分“搬移”到原点处，所以 频谱中包含有与原调制信号 相同的频谱和附加的高频频
Y(f )
1 2
f0
O
X m( f )Y ( f )
1
2
f0
f
低通滤波
谱两部分，其结果如图所示。
2 f 0
fc
O
fc
fm fm
同步解调
2f0 f
2．包络检波
包络检波在时域内的流程如图所示。调幅波经过包络检波（整流、滤 波）就可以恢复偏置后的信号xA(t)，最后再将所加直流分量去掉，就可以 恢复原调制信号x(t)。
第2讲 调制与解调
图3-45 GMSK信号的功率谱密度
表3-2给出了作为BbTb函数的GMSK 信号中包含给定功率百分比的射频带宽。
表3-2
Bb T b 0.2 0.25 0.5 ∞
GMSK信号中包含给定功率百分比的射频带宽
90% 0.52Rb 0.57Rb 0.69Rb 0.78Rb 99% 0.79Rb 0.86Rb 1.04Rb 1.20Rb 99.9% 0.99Rb 1.09Rb 1.33Rb 2.76Rb 99.99% 1.22Rb 1.37Rb 2.08Rb 6.00Rb
最小频差（最大频偏）：
当ak 1 当ak 1
(k 1)Ts t kTs
1 f f 2 f 1 2Ts
即最小频差等于码元速率的一半 设1/Ts＝fs，则调频指数
h
f 1 1 Ts f s 2Ts 2
h=0.5时，满足在码元交替点相位连续的条件，也是频移键控为保证良 好的误码率性能所允许的最小调制指数，且此时波形的相关系数为 0.5， 待传送的两个信号是正交的。
图3-22 MQAM信号相干解调原理图
3.1.3 数字频率调制
一、 二进制频移键控
用二进制数字基带信号去控制载波 频率称为二进制频移键控（2FSK）。
如图3-25所示，设输入到调制器的比 n ∞~ ∞ 。 特流为{ a n }，an 1， 2FSK的输出信号形式为
图3-25 2FSK信号的产生
图3-35 MSK信号调制器原理框图
MSK信号属于数字频率调制信号，因 此一般可以采用鉴频器方式进行解调，其 原理图如图3-38所示。
图3-38 MSK鉴频器解调原理框图
相干解调的框图如图3-39所示。
图3-39 MSK信号相干解调器原理框图
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。
什么是脉冲调制与解调
什么是脉冲调制与解调脉冲调制与解调是一种将模拟信号转换为数字信号的基本技术，在通信系统、数字信号处理等领域中得到广泛应用。
本文将介绍脉冲调制与解调的概念、基本原理以及常见的调制与解调方法。
一、脉冲调制（Pulse Modulation）脉冲调制是一种将连续模拟信号转换为离散数字信号的技术。
其基本原理是通过对模拟信号进行采样和量化，然后对量化值进行编码，最后形成离散的脉冲序列。
1. 采样（Sampling）在脉冲调制中，模拟信号需要以一定的频率进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的信号样本。
采样频率通常要满足奈奎斯特采样定理，即采样频率要大于信号最高频率的两倍。
2. 量化（Quantization）采样后得到的信号样本是连续的模拟量，为了将其转换为离散的数字量，需要进行量化处理。
量化过程将连续的模拟量映射为离散的取值，通常采用均匀量化或非均匀量化方式。
3. 编码（Encoding）经过量化后，信号样本被映射为一系列离散的数值，接下来需要对这些数值进行编码。
常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、脉冲位置调制（PPM）等。
二、脉冲解调（Pulse Demodulation）脉冲解调是将脉冲调制过程中得到的离散数字信号，恢复为原始的模拟信号的技术。
在数字信号接收端，需要进行脉冲解调操作将数字信号转换为模拟信号，以便进行后续处理或输出。
常见的脉冲解调方法有：1. 脉冲幅度调制（PAM）脉冲幅度调制是指根据脉冲的幅度来表示数字信号的调制方式。
通过测量脉冲的幅度变化，并还原为数字信号的幅度，从而恢复原始模拟信号。
2. 脉冲宽度调制（PWM）脉冲宽度调制是指根据脉冲的宽度来表示数字信号的调制方式。
通过测量脉冲的宽度变化，并还原为数字信号的宽度，实现对原始模拟信号的解调。
3. 脉冲位置调制（PPM）脉冲位置调制是指根据脉冲的位置来表示数字信号的调制方式。
通过测量脉冲的位置变化，并还原为数字信号的位置，从而恢复原始模拟信号。
信号的调幅与解调
（2）为了实现信道复用。如果多个同频率范围的信 号同时在一个信道中传输必然会相互干扰，若将它们 分别调制在不同的载波频率上，且使它们不发生频谱 重迭，就可以在一个信道中同时传输多个信号了，这 种方式，称为信号的频分复用。
三、怎样进行调制
调制就是用调制信号控制载波的某个参数, 并使其与 调制信号的变化规律成线性关系。
2.已知：Umax＝12，Ucm＝10，求Ma。
3.已知：Ucm＝10，Umin＝6，求Ma。若fc＝200kHz。 F＝5kHz，写出表达式。
4.已知：u (t) 1( 1 0 0 .4 c2 o 3 s 13 t) 0 c2 o 1 s6 t0
求：Ma，Ucm, fc，F。
三.调幅信号的频谱
例题三
已知频谱图，写出表达式。
u
8v
3v 4v
4v 3v
0 470 490 500 510 530
f（kHz）
四、调幅波的功率分配
1.载波的功率
Pc
1
U
2 cm
2 RL
2.上、下边频功率
P1
P2
1 2
(12MaUcm)2 RL
1 4
Ma2
1 2
Uc2m RL
1 4
M
a 2 Pc
PP1P212Ma2Pc
调幅过程只是改变载波的振幅，使载波振幅与调制信号成 线性关系，
调幅
U cm
Ucm kaU mco ts
调幅波表达式为
幅度变化量
u A( t M ) ( U c m k a U m c o t)cso c t s
Ucm (1kU aU c m mco ts)cocst
调幅系数
U c( m 1 M ac o t)c so c ts
AM调制与解调
第一章 调制解调的基本原理第一节 调制的基本原理“调制”就是使信号f(t)控制载波的某一个或某些参数（如振幅、频率、相位等），是这些参数按照信号f(t)的规律变化的过程。
载波可以是正弦波或脉冲序列。
以正弦型信号作载波的调制叫做连续波调制。
调制后的载波就载有调制信号所包含的信息，称为已调波。
对于连续波调制，已调信号可以表示为())(cos )()t (t ot t A ϑωϕ+=它有振幅频率和相位三个参数构成。
改变三个参数中的任何一个都可以携带同样的信息。
因此连续波的调制可分为调幅、调相、和调频。
调制在通信过程中起着极其重要的作用：无线电通信是通过空间辐射方式传输信号的，调制过程可以将信号的频谱搬移到容易以电磁波形势辐射的较高范围；此外，调制过程可以将不同的信号通过频谱搬移托付至不同频率的载波上，实现多路复用，不至于互相干扰。
按照被调制信号参数的不同，调制的方式也不同。
如果被控制的参数是高频振荡的幅度，则称这种调制方式为幅度调制，简称调幅；如果被控制的参数是高频振荡的频率或相位，则称这种调制方式为频率调制或相位调制，简称调频或调相（调频与调相又统称调角）。
振幅调制是一种实用很广的连续波调制方式。
幅度调制的特点是载波的频率始终保持不变，它的振幅却是变化的。
其幅度变化曲线与要传递的低频信号是相似的。
它的振幅变化曲线称之为包络线，代表了要传递的信息。
第二节解调的基本原理解调是调制的逆过程，它的作用是从已调波信号中取出原来的调制信号。
调制过程是一个频谱搬移的过程，它将低频信号的频谱搬移到载频位置。
如果要接收端回复信号，就要从已调信号的频谱中，将位于载频的信号频谱再搬回来。
解调分为相干解调和非相干解调。
相干解调是指为了不失真地恢复信号，要求本地载波和接收信号的载波必须保持同频同相。
非相干解调主要指利用包络检波器电路来解调的。
包络检波电路实际上是一个输出端并接一个电容的整流电路。
二极管的单向导电性和电容器的充放电特性和低通滤波器滤去高频分量，得到与包络线形状相同的音频信号，见图1.2.3 。
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c(t) cos(ω0 t)
f(t) g(t)cos(ω0 t)
1 F ( j ) G( j ) *[ ( 0 ) ( 0 )] 2
1 F ( j ) {G[ j ( 0 )] G[ j ( 0 )]} 2
3
一、双边带调幅 (Amplitude Modulation)
信号的频谱分析
双边带调幅中各信号频谱
4
二、同步解调
x(t ) f (t ) cos(0t )
1 X ( j ) F ( j ) * [ ( 0 ) ( 0 )] 2 1 1 X ( j ) F[ j ( 0 )] F[ j ( 0 )] 2 2
cos(100 t)
F(j) 2
解： FB ( j) 1 F ( j) * FA ( j) 2π 1 [ F ( j ( 100)) F ( j ( 100))]
2
FB(j) 1 110 100 90
-10
10
0
90 100 110
12
例 如图所示系统中，已知输入信号f(t)的频谱F(j)， 试分析系统中A、B、C、D、E各点频谱并画出频谱 图，求出y(t)与f(t)的关系。
sin( c t )
下边带调制 H ( ) j sgn( )
8 上边带调制 H ( ) j sgn( )
四、频分复用
调制系统
cos c1t
f1 (t )
cos c2t
f 2 (t )
cos c3t
y (t )
f 3 (t )
9
Y ( )
0
c1
c2
c3
四、频分复用
解调系统
cos c1t 带通1
cos c2t
f1 (t )
y (t )
带通2
cos c3t
f 2 (t )
带通3
f 3 (t )
10
例 如图所示系统中，已知输入信号f(t)的频谱F(j)， 试分析系统中A、B、C、D、E各点频谱并画出频 谱图，求出y(t)与f(t)的关系。
系统的频域分析及其应用
连续时间系统的频率响应
连续信号通过系统响应的频域分析
无失真系统与理想低通
调制与解调
1
信号与系统频域分析的应用 —— 调制、解调
双边带调幅(DSB AMSC)
同步解调
单边带调幅(SSB AMSC)
频分复用
2
一、双边带调幅 (Amplitude Modulation)
信号的频谱分析
H1(j) f (t) H2(j) C 1 1
A
B
-100 -80 80 100
D
E
y(t)
15 15
cos(100 t)
cos(100 t)
F(j) 2
解： F ( j ) F[cos(100t )] A
π[ ( 100) ( 100)]
() FA(j) ()
H1(j) f (t) H2(j) C 1 1
A
B
-100 -80 80 100
D
E
y(t)
15 15
cos(100 t)
cos(100 t)
F(j) 2
解： F ( j ) 1 [F ( j( 100)) F ( j( 100))] D C C 2
FD(j) 1/2 200 190 10 0 10
-10
10
190 200
14
例 如图所示系统中，已知输入信号f(t)的频谱F(j)， 试分析系统中A、B、C、D、E各点频谱并画出频谱 图，求出y(t)与f(t)的关系。
H1(j) f (t) H2(j) C 1 1
A
B
-100 -80 80 100
D
E
y(t)
15 15
cos(100 t)
-10
10
100
0
100
11
例 如图所示系统中，已知输入信号f(t)的频谱F(j)， 试分析系统中A、B、C、D、E各点频谱并画出频谱 图，求出y(t)与f(t)的关系。
H1(j) f (t) H2(j) C
A
B
1
-100 -80 80 100
D
1
E
y(t)
15 15
cos(100 t)
H1(j) f (t) H2(j) C 1 1
A
B
-100 -80 80 100
D
E
y(t)
15 15
cos(100 t)
cos(100 t)
F(j) 2
解：
FC ( j) FB ( j) H1 ( j)
FC(j) 1 100 90
-10 10
0
90 100
13
例 如图所示系统中，已知输入信号f(t)的频谱F(j)， 试分析系统中A、B、C、D、E各点频谱并画出频谱 图，求出y(t)与f(t)的关系。
H ( )
1
c
y S (t )
c
cos c t
上边带调制框图
改变带通滤波器的通频带可实现下边带调制
7
三、单边带幅度调制
单边带幅度调制实现
方法二：利用希尔伯特(Hilbert)变换
cos( c t )
y1 (t )
f (t )
H ( )
y S (t )
f h (t )
y2 (t )
Y ( j) X ( j)H ( j)
5
x(t ) f (t ) cos(0t )
二、同步解调
1 1 X ( j ) F[ j ( 0 )] F[ j ( 0 )] 2 2
6
三、单边带幅度调制
单边带幅度调制实现
方法一：采用带通滤波器
f (t )
y D (t )
cos(100 t)
F(j) 2
解： FE ( j) Y ( j) FD ( j) H 2 ( j)
FE(j) 1/2 10 0 10
1 Y ( j ) F ( j ) 4
-10
10
1 y (t ) f (t ) 4
15