调制和解调
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。
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
频率调制与解调
通过连续发射载波信号并调制频率，实现目标的测距和定位。
雷达测距与定位的优点
高精度、远距离、实时性强。
05 频率调制与解调的优缺点
优点
抗干扰能力强
频率调制技术通过改变信号的频率来传输信息，能够有效抵抗各种 干扰，如噪声和多径干扰，从而提高信号的传输质量和可靠性。
频带利用率高
频率调制技术可以在有限的频带内传输更多的信息，提高了频谱利 用率。
卫星通信
1 2
卫星电视信号传输
通过将视频和音频信号调制到高频载波上，实现 卫星电视信号的传输。
卫星电话通信
利用频率调制技术，实现远距离的语音通信。
3
卫星导航定位
通过频率调制技术，实现高精度的定位和导航服 务。
雷达测距与定位
脉冲雷达
利用频率调制技术，发射脉冲信号并接收反射回来的信号，通过 测量信号往返时间来计算目标距离。
动态频谱管理
利用智能化的动态频谱管 理技术，实现频谱资源的 灵活分配和高效利用。
新技术的应用与展望
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术对调频信号进行智能分析和优化， 提高信号处理效率和可靠性。
物联网与5G通信
结合物联网和5G通信技术，实现大规模、高密度、低延迟的调 频信号传输和处理。
软件定义无线电
01
03
调频信号的解调方法有多种，包括相干解调、非相干 解调等。相干解调需要使用到载波信号的相位信息，
而非相干解调则不需要。
04
频率调制的基本原理是将输入信号控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。解调则是通过检测载波的 频率变化来还原出原始信息。
对实际应用的指导意义
01
02
03
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。
QPSK调制与解调原理
QPSK调制与解调原理QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是一种常用的数字调制技术，它可以将数字信息通过调制信号的相位变化来传输。
QPSK调制与解调原理相互关联且较为复杂，本文将从以下几个方面进行详细介绍。
一、QPSK调制原理QPSK调制原理是将两个独立的调制信号按照正交的方式进行相位调制，得到复杂的调制信号。
其中，正交基是指两个正交信号的相位差为90度。
QPSK调制涉及到两个正交信号，分别记作I通道和Q通道。
将数字信号分成两个部分，分别映射为I通道和Q通道的调制信号。
具体过程如下：1.数字信号进行二进制编码，比如00、01、10、112. 对于每个二进制码组合，分别映射到I通道和Q通道的调制信号，通常采用正交调制方法进行映射。
I通道和Q通道的调制信号可以使用正弦和余弦函数进行表示，假设调制信号频率为f，那么I通道的调制信号可以表示为：I(t) = A*cos(2πf*t + θI)，Q通道的调制信号可以表示为：Q(t) = A*sin(2πf*t + θQ)。
3.结合I通道和Q通道的调制信号，可以得到复杂的QPSK调制信号为：S(t)=I(t)+jQ(t)，其中j是单位虚数，表示相位90度的旋转。
二、QPSK解调原理QPSK解调的目标是将复杂的调制信号恢复为原始的数字信息。
解调过程主要包含两个环节，分别是载波恢复和解调。
具体过程如下：1. 载波恢复：接收到的调制信号经过放大和频率移位后，通过相干解调方法将信号分为I通道和Q通道两个分支。
在该过程中，需要从已知的参考信号中恢复出原始信号的频率，并根据频率差异对信号进行对齐。
这样，I通道和Q通道的解调信号可以表示为：I'(t) = S(t) *cos(2π*f*t + θ')，Q'(t) = S(t) * sin(2π*f*t + θ')。
2.解调：在解调过程中，需要根据相位信息对I通道和Q通道的解调信号进行处理，得到原始的数字信号。
调制 编码 解调 译码过程
调制、编码、解调、译码的过程大致如下：
编码：在发送端，原始数据通常以二进制形式存在。
为了在传输过程中保持数据的完整性，通常会对这些数据进行编码。
编码过程可能包括添加校验位、对数据进行加密等。
调制：在发送端，编码后的数据需要通过某种方式转换成适合在信道上传输的信号。
这个过程称为调制。
调制的方式有很多，如QAM（Quadrature Amplitude Modulation，四相位幅度调制）、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，四相位偏移键控）等。
传输：经过调制后的信号通过信道进行传输。
在这个过程中，可能会受到各种噪声和干扰的影响。
解调：在接收端，首先需要对接收到的信号进行解调，将其从信道上解调下来，还原成原始的信号。
译码：解调后的信号还需要进行译码，将编码后的数据还原成原始的二进制数据。
以上就是调制、编码、解调、译码的基本过程。
这个过程通常用于数字通信系统中，如无线通信、卫星通信等。
psk调制及解调实验报告
psk调制及解调实验报告PSK调制及解调实验报告引言调制和解调是无线通信中的重要环节，它们能够将信息信号转化为适合传输的信号，并在接收端恢复出原始信息。
本实验旨在通过实际操作，探究PSK调制和解调的原理和实现方法。
一、实验目的本实验的主要目的是掌握PSK调制和解调的原理，实践PSK调制解调的基本方法，并通过实验结果验证理论分析。
二、实验原理1. PSK调制PSK（Phase Shift Keying）调制是一种基于相位变化的数字调制技术。
在PSK调制中，将不同的离散信息码映射到不同的相位，从而实现信息的传输。
常见的PSK调制方式有BPSK（二进制相移键控）、QPSK（四进制相移键控）等。
2. PSK解调PSK解调是将接收到的PSK信号恢复为原始信息信号的过程。
解调器通过检测相位的变化，将相位差映射回相应的信息码。
三、实验器材1. 信号发生器2. 功率放大器3. 混频器4. 示波器5. 电脑四、实验步骤1. 准备工作连接信号发生器、功率放大器和混频器，设置合适的频率和功率。
将混频器的输出连接至示波器，用于观察调制后的信号。
2. BPSK调制实验设置信号发生器输出为二进制序列，将序列与载波进行相位调制。
观察调制后的信号波形并记录。
3. BPSK解调实验将调制后的信号输入到解调器中，通过相位差检测将信号恢复为二进制序列。
观察解调后的信号波形并记录。
4. QPSK调制实验设置信号发生器输出为四进制序列，将序列与载波进行相位调制。
观察调制后的信号波形并记录。
5. QPSK解调实验将调制后的信号输入到解调器中，通过相位差检测将信号恢复为四进制序列。
观察解调后的信号波形并记录。
六、实验结果与分析通过实验观察和记录，可以得到调制和解调后的信号波形。
根据波形的相位变化，可以判断调制和解调是否成功。
在BPSK调制实验中，观察到信号波形只有两个相位，对应二进制序列的两个状态。
解调实验中，通过相位差检测可以准确地恢复出原始的二进制序列。
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2.3 相位连续CPFSK信号的产生)
两个载频分别由同一个频率的独立振荡器，经不同的分频器后产生,即： 载波信号的输出受电子开关，即门电路的控制。
电子开关的开启与关闭受数字基带信号的控制。 当数字基带信号为“1”时，门2关闭。门1打开，输出频率为f1的信号。
当数字基带信号为“0”时，门1关闭。门2打开，输出频率为f2的信号。
2.4 2FSK实验电路组成与工作原理
载波信号1 64KHZ DDSSIN
数字基带信号
NRZ 锁相高频源
1、数字频移键控调制（FSK）技术的基本 原理
数字频率调制又称频移键控，简记FSK,二进制 频移键控记作2FSK。
FSK调制信号产生的工作原理是用载波的频率 变化来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制 载波的频率。由于数字消息只有有限个取值，相应 地，作为己调的FSK信号的频率也只能有有限个取 值。那么，2FSK信号便是符号”1”(传号)对应于 载频f1,符号”0”(空号)对应于载频f2来实现。
1
门电路的输出信号分别送 至相加器的输入端。
产生载频f2 振荡器2
数字基带信号
电 子
+
开 关
门 2
相加器
FSK调制信号
载波信号经相加器处理后，输出 FSK信号。可见，其载波的频率受 数字基带信号的控制，从而实现频
率调制。
由于在两个码元转换时刻，它们之间前后码 元的相位互不相关，即相位不连续，这就叫相位 离散的数字调频信号,记作DPFSK。
恒包络调制
恒包络调制主要有FSK、MSK、TFM(平滑调频) 、GMSK等，其中以GMSK为典型代表， GMSK也 是GSM系统所采用的调制方式。恒包络调制主要特 点是已调信号的包络幅度保持不变，其发射功率放大 器可以在非线性状态而不引起严重的频谱扩散，此外 ，这一类调制方式可用于非同步检测。其缺点是频带 利用率较低，一般不超过1(bit/s)/Hz。
0. 16 0. 12
Rb T b = 1 0. 08 0. 04
ΔfTb
h = 0. 8 h = 1. 5 x =( f- f c) T b
-2
-1
0
1
2
3
（a)
相位不连续的2FSK的功率谱
h =0 .8 1
0. 8
h =0 .5
0. 6
0. 4
h= 1.5
0. 2
x =( f- fc ) T b
数字频率调制是数据通信中使用较早的一种 通信方式。由于这种调制解调方式容易实 现，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中 低速数据传输通信系统中得到了较为广泛 的应用。根据国际电报和电话咨询委员会 （ITU-T）的建议，传输速率为1200波特以 下的设备一般采用FSK方式传输数据。在 衰落信道（短波通信）中传输数据时，它 也被广泛应用。
2、2FSK（二进制移频键控）
用二进制数字基带信号去控制正弦载波的频率，称为
2FSK。二进制符号的状态有两种：“1”和“0”，其对应的
载波频率可分别设为f1和f2。则2FSK的时域表达式为
。
设初相为 x0 0
SFSK (t )
s1 s2
(t (t
) )
Acos 2 Acos 2
f1t f2t
0.6
0.4
h= 1.5
0.2
x =( f- fc ) T b
-2 -1 0 1 2 3
（b) 相位连续的2FSK的功率谱
2.1 FSK调制信号的产生
二进制移频键控是用两个不同频率的正弦波分别代表二进制 数字符号“1”(传号)或“0”(空号)来传递信息的。
因此，实现数字频率调制的方法很多，总括起来有两类。
①直接调频法
②移频（频率）键控法。
注意到相邻两个振荡器波形的相位可能是连续的， 也可能是不连续的，因此有相位连续的FSK及相位不 连续的FSK之分。并分别记作:
CPFSK(Continuous Phase FSK) DPFSK(Discrete Phase FSK)。
2.2 相位不连续DPFSK信号的产生)
产生载频f1
二分
频器 晶
门 1
门电路的输出信号分别送 至相加器的输入端。
振
电
器产生载频f2子Fra bibliotek四分 频器
开 关
门 2
+
相加器
FSK调制信号
载波信号经相加器处理后，输出
FSK信号。可见，其载波的频率受
数字基带信号的控制，从而实现频
率调制。 由于两个载波频率由同一振荡信号源提供，只是对其中
数字基带信号
一个载频进行分频，这样产生的两个载频就是相位连续 的数字调频信号,记作CPFSK.
-2
-1
0
1
2
3
（b)
相位连续的2FSK的功率谱
图2FSK信号的功率谱
ΔfTb
0. 16
0. 12 RbTb=1
0. 08 0. 04
h = 0. 8 h = 1. 5 x =( f- f c) T b
-2 -1 0 1 2 3
（a) 相位不连续的2FSK的功率谱
h = 0 .8 1
0.8
h = 0 .5
传"1"时(an = - 1) 传"0"时(an = + 1)
(n 1)Tb t nTb Tb为码元宽度
其相应的波形如图所示。
SFSK (t )
1
0
1
0
0
t
f1
f2
f1
f2
f2
图 2FSK波形示意图
对于2FSK的波形图，其相位可以是不连续的也可以是连 续的，所谓相位连续是指不仅在一个码元持续期间相位连续， 而且在从码元an-1到an转换的时刻nTb，两个码元的相位也相 等。一般通过开关切换的方法产生相位不连续的2FSK信号， 而通过调频的方法产生相位连续的2FSK信号(CPFSK)。
两个载频的频率分别由两个不同频率的独立振荡器提供,即： 载波信号的输出受电子开关，即门电路的控制。
电子开关的开启与关闭受数字基带信号的控制。 当数字基带信号为“1”时，门2关闭。门1打开，输出频率为f1的信号。
当数字基带信号为“0”时，门1关闭。门2打开，输出频率为f2的信号。
产生载频f1
门
振荡器1
相位不连续的2FSK信号与CPFSK信号的功率谱特性有很大 区别，如图所示。可以发现，在相同的调制指数h情况下， CPFSK的带宽要比一般的2FSK带宽要窄。这意味着前者的频 带效率要高于后者，所以移动通信系统中2FSK调制常采用相 位连续的调制方式。此外，随着调制指数h的增加，信号的带 宽也在增加。从频带效率考虑，调制指数h不宜太大。但过小 又因两个信号频率过于接近而不利于信号的检测。所以应当 从它们的相关系数以及信号的带宽综合考虑。