载波和调制信号的关系
4ASK载波调制信号的调制解调与性能分析(1)解析
******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2014年春季学期通信系统仿真训练课程设计题目： 4ASK载波调制信号的调制解调与性能分析专业班级：通信工程四班姓名：赵天宏学号： 11250414指导教师：彭清斌成绩：摘要实际通信中的许多信道都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使得载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即正弦载波调制。
通过MATLAB软件平台，设计并实现了多进制幅移键控（M-ary Amplitude-Shift Keying，MASK）中的四电平调制（4-ary Amplitude ShiftKeying，4ASK）的调制系统和解调系统。
本文首先介绍了四电平调制和解调的原理，随后介绍载波产生、振幅调制、振幅判别等功能模块的设计，最后给出了整体调制解调的模块图和仿真波形。
关键词：载波调制、数字通信、四电平调制和解调目录一、设计目的和要求 11.1设计目的 11.2设计要求 1二、设计内容及原理 22.1 四进制ASK信号的表示式 22.2产生方法 32.3 4ASK调制解调原理 3三、运行环境及MATLAB简介 63.1运行环境 63.2 MATLAB简介 6四、详细设计 74.1载波信号的调制 74.2调制信号的解调 74.3编程语言 84.4测试结果 9五、调试分析 10六、参考文献 11总结 12一、设计目的和要求1.1设计目的：本次课程设计的任务是四进制振幅键控（4ASK）数字调制系统仿真和分析。
主要内容是对二进制数字信源进行四进制振幅键控（4ASK）数字调制，画出信号波形及功率谱。
并分析其性能。
课程设计主要目的是深入理解和掌握振幅通信系统的各个关键环节，包括调制、解调、滤波、传输、噪声对通信质量的影响等。
在数字信号处理实验课的基础上更加深入的掌握数字滤波器的设计原理及实现方法。
实验十-模拟乘法器调幅-(1)
实验十模拟乘法器调幅（AM、DSB、SSB）一、实验目的1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅、抑制载波双边带调幅和音频信号单边带调幅的方法。
2.研究已调波与调制信号以及载波信号的关系。
3.掌握调幅系数的测量与计算方法。
4.通过实验对比全载波调幅、抑制载波双边带调幅和单边带调幅的波形。
5.了解模拟乘法器（MC1496）的工作原理，掌握调整与测量其特性参数的方法。
二、实验内容1、实现全载波调幅，改变调幅度，观察波形变化并计算调幅度。
2、实现抑制载波的双边带调幅波。
3、实现单边带调幅。
三、实验仪器1、信号源模块1块2、频率计模块1块3、4 号板1块4、双踪示波器1台5、万用表1块四、实验原理及实验电路说明幅度调制就是载波的振幅（包络）随调制信号的参数变化而变化。
本实验中载波是由高频信号源产生的465KHz高频信号，1KHz的低频信号为调制信号。
振幅调制器即为产生调幅信号的装置。
a)集成模拟乘法器的内部结构集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。
在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。
采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分离器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。
所以目前无线通信、广播电视等方面应用较多。
集成模拟乘法器常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。
1)MC1496的内部结构在本实验中采用集成模拟乘法器MC1496来完成调幅作用。
MC1496是四象限模拟乘法器，其内部电路图和引脚图如图10-1所示。
其中V 1、V 2与V 3、V 4组成双差分放大器，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源V 5与V 6又组成一对差分电路，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。
V 7、V 8为差分放大器V 5与V6的恒流源。
图10-1 MC1496的内部电路及引脚图2）静态工作点的设定(1)静态偏置电压的设置静态偏置电压的设置应保证各个晶体管工作在放大状态，即晶体管的集-基极间的电压应大于或等于2V ，小于或等于最大允许工作电压。
载波通信基本原理知识
3. 正弦波振荡电路与负反馈自激振荡电路的区别
负反馈放大电路的自激振荡现象
根据反馈基本方程，可知当 | 1 A 时， F | = 0 相当放大倍数无穷大，也就是不需要输入放大电路 就有输出，放大电路产生了自激。
F | = 0 改写为： A F 1 将|1 A
又可写为
A f
调幅（AM） 调频（FM）
调幅（AM）
调幅：是使载波的振幅随着调制信号的变化规律而变化； 设调制信号为 UΩ(t)=UΩmcosΩt 载波信号为 UC(t)=Ucmcosωct 调幅波的表示为: UAM(t)=Umo(1+macosΩt)cosωct 它保持着高频载波的频率特性，调幅波振幅的包络变化 规律与调制信号的变化规律一致。
选频网络
自激反馈 信号
2. RC 串并联网络的选频特性
R1C1 串联阻抗：
+
Z1 R1 (1 / jC1 )
R2C2 并联阻抗：
+
R1 C1
+
+
Z 2 R2 //(1 / jC2 ) R2 1 jR2C2
选频特性：
uo +
R2
C 2 uf +
Uf Z2 F U o Z1 Z 2
F=0 ，AF = A+F= A。
同相比例运算电路矢量图 同相比例运算电路
左图是一个同相比例放大电路，其输入、反 馈、净输入和输出信号的相位关系如右图所示。 因运放 输出与 输入相 移为 0 ，若附加 相移 达到 180 ，则可形成正反馈。
6.2 正弦波振荡电路的组成、分类和分析方法 6.2.1 正弦波振荡电路的组成和分类
1/Fu A F < 1 u u Au
普通调幅波的数学表达
普通调幅波的数学表达
在通信领域，调幅波（AM波）是一种常见的波形，它通过改变载波的振幅来传输信息。
在数学上，普通调幅波可以用以下公式表示：y(t)=Asin(ωt+φ)Acos(bt)
其中，y(t)表示t时刻的波形值，A表示载波振幅，ω表示角频率，φ表示初相角，b表示调制系数。
调制系数b是调幅波的一个重要参数，它表示调制信号与载波信号的幅度之比。
当b=0时，表示没有调制信号，得到的波形是未调制的正弦波；当0<b<1时，表示调制信号较弱，得到的调幅波的振幅变化范围较小；当b>1时，表示调制信号较强，得到的调幅波的振幅变化范围较大。
此外，普通调幅波还可以用指数形式表示为：
y(t)=Amt(t)exp(jωt)
其中，Am表示调制信号的幅度，t(t)表示调制信号的时间函数，j表示虚数单位。
这个公式可以更加清楚地表达出调幅波中调制信号和载波信号之间的关系。
需要注意的是，普通调幅波在传输过程中可能会受到噪声和干扰的影响，导致信号质量下降。
因此，在实际应用中，通常需要对调幅波进行调制和解调处理，以减小噪声和干扰的影响，提高信号传输的可靠性。
总之，普通调幅波的数学表达是一种严谨的数学模型，它能够定量地描述调幅波的特性和行为。
通过对普通调幅波的数学表达的研究
和分析，可以深入了解其性质和规律，为通信技术的发展和应用提供重要的理论支持。
幅度调制和频率调制
幅度调制和频率调制幅度调制和频率调制是两种常见的调制方式，它们都是将消息信号和载波信号结合起来，以便在传输过程中更好地传递消息。
在幅度调制中，调制信号控制高频载波的幅度，从而使其随着调制信号的变化而变化。
而在频率调制中，载波的频率随着调制信号的变化而变化，而幅度保持恒定。
在本文中，我们将从多个角度详细讨论幅度调制和频率调制。
调频和调幅的差别在于能够通过调频特有的限幅方法消除产生的寄生调幅，而由于已调幅信号是变化而无法使用限幅。
这意味着调频的抗干扰能力更强于调幅，因为调频可以通过限制幅度的变化来减少噪声的影响。
此外，调频波的频带更宽，调频制功率利用率更大，失真小。
但是，调幅的服务半径相对较小。
调制是将消息信号和载波信号结合起来以便在传输过程中更好地传递消息的过程。
一个信号可以由幅度、频率和相位三个部分组成。
因此，我们可以通过改变载波信号的幅度、频率和相位来将消息信号和载波信号结合起来。
调制可以分为模拟调制和数字调制两种类型。
在模拟调制中，消息信号直接调制在载波上，让载波的特性跟随其幅度进行变化；在数字调制中，调制信号或者消息信号已经不再是模拟形式，而是进行了模数转换，将数字基带信号调制到载波上进行传输。
数字调制的优点包括高抗噪性、高可用带宽和容许功率。
幅度调制可以通过调制信号控制高频载波的幅度来实现。
在幅度调制中，幅度已调信号的幅度随基带信号的规律而成正比地变化。
在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。
由于这种搬移是线性的，因此幅度调制又称线性调制。
幅度调制是一种非线性的变化过程，因为任何调制过程都是一种非线性的变化过程。
综上所述，幅度调制和频率调制都是将消息信号和载波信号结合起来以便在传输过程中更好地传递消息的过程。
它们的区别在于幅度调制是通过控制高频载波的幅度来实现的，而频率调制是通过控制载波的频率来实现的。
幅度调制可以消除寄生调幅，因此抗干扰能力更强，服务半径相对较小；而频率调制的优点在于波频带更宽，调频制功率利用率更大，失真小。
单载波和OFDM调制方式介绍
单载波调制和OFDM调制单载波的调制：单载波的调制就是采用一个信号载波传送所有的数据信号。
无线信道的多路径散射会造成相邻符号之间的干扰，就是我们常说的符号间干扰（ISI）。
如果这一信号使有用信号恶化，影响到射频信号的正确解调，那么有两种方法来解决：一种是在接收机端采用均衡器来消除ISI干扰，可以达到接近OFDM调制的误码率。
另一种是采用分集天线的方式可以有效地消除这种干扰，即采用两个不同方向的天线来进行接收。
对于3.5G的频段，在城市的覆盖区中，不同天线接收的信号必须将延迟均方根值速度限制在1us或者更少，尽量减少延迟速度大于10us的信号的比例。
对于这些延迟速度的值，本地时间均衡器提供一个简单的解决方法。
按照这种方式，单载波系统能够与OFDM调制方式提供相同的误码率。
时分单载波处理系统提供很大的灵活性，因为发射的数据包能被动态调整到恰当的长度，而最小数据包的长度上没有限制。
如果需要，很小长度的数据包都能够被处理，如短的确认信号等。
这种方式相对于以数据块交换的系统如OFDM有着更高的传输效率和更低传输延迟的优点。
单载波调制的其它关键优势：单载波避免了多载波系统的在各相位相同时的最大瞬时电功率与平均电功率的比值（PAPR）很大的问题，这样在设计中可以采用更经济高效的功率放大器，技术更成熟，系统的稳定性更高。
单载波系统对频率偏移和相位噪声要求相对于OFDM系统要低得多。
对于突发的点对多点的通信系统，单载波的调制方式能够使频率和时间同步设计变得更加简单，同时提高了系统的稳定性。
OFDM 调制：OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码。
次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多经延迟从而减少符号间干扰（ISI）。
调幅的基本原理
调幅的基本原理调幅的概念调幅（Amplitude Modulation，AM）是一种用于无线电通信的调制技术，它将音频信号（调制信号）通过改变载波信号的振幅来传输。
在调幅中，载波信号的频率和相位保持不变，只有振幅随着调制信号而改变。
基本原理调幅的基本原理可以分为三个步骤：调制、传输和解调。
1. 调制调制是将音频信号转换为适合无线传输的形式。
在调幅中，音频信号被用来改变载波信号的振幅。
这可以通过将音频信号与载波信号相乘来实现。
具体而言，载波信号由一个高频振荡器产生，其频率通常在几十千赫兹到几百兆赫兹之间。
音频信号则由麦克风或其他声音源提供，其频率范围通常在几十赫兹到几千赫兹之间。
在乘法器中，音频信号和载波信号相乘。
这将导致两个副产品：一个是两倍载波频率的正弦波（上边带），另一个是载波频率的负弦波（下边带）。
这些副产品可以通过滤波器来去除，只保留原始音频信号和调制后的载波信号。
2. 传输在调幅中，调制后的载波信号通过天线无线传输。
这要求发送和接收设备之间有一条无线电信道。
在传输过程中，调制后的载波信号会受到各种噪声和干扰的影响。
这些干扰可能来自其他无线电设备、大气条件或其他原因。
为了提高通信质量，通常会使用一些技术来减少干扰，例如频谱分析、信道编码和差错纠正等。
3. 解调解调是将接收到的调幅信号还原为原始音频信号的过程。
解调器是用于解调的主要设备。
在解调器中，接收到的调幅信号被分离成两个部分：一个是原始音频信号，另一个是载波信号。
这可以通过使用滤波器实现，在滤波器中选择适当的频率范围来消除上下边带并保留原始音频信号。
得到的音频信号可以放大并发送到扬声器或其他音频设备中。
调幅的特点和应用调幅具有以下特点和应用：特点1.调幅是一种简单且易于实现的调制技术，适用于低成本的通信系统。
2.调幅信号可以通过常规的无线电设备进行传输和接收。
3.调幅信号可以在长距离传输中保持较好的质量，但受到噪声和干扰的影响。
应用1.广播电台：调幅广播是最常见的广播形式之一。
载波通信的原理与应用
载波通信的原理与应用一、引言载波通信是一种常见的通信方式，广泛应用于无线电、电视、移动通信等领域。
本文将详细介绍载波通信的原理和应用。
二、载波通信的原理1. 载波的概念：载波是指用于传输信号的一种特定频率的波形。
2. 载波调制：将信号叠加到载波上的过程称为载波调制。
常见的载波调制方式有调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）等。
3. 载波解调：接收端将载波还原为原始信号的过程称为载波解调。
解调方式与调制方式相对应。
三、载波通信的应用1. 无线电通信：无线电是一种基于载波通信的技术，广泛用于广播、对讲、无线电导航等领域。
a. 调幅广播：广播电台通过调幅的方式将音频信号叠加到载波上进行传输。
b. 对讲机：对讲机通过调频的方式将语音信号转化成不同频率的载波进行传输。
c. 无线电导航：无线电导航系统利用载波传输导航信号，实现船舶、飞机等的导航定位。
2. 电视通信：电视信号的传输也是基于载波通信原理的一个重要应用。
a. 地面电视广播：地面电视广播通过调幅的方式将视频信号叠加到载波上进行传输。
b. 卫星电视广播：卫星电视广播利用卫星传输视频信号，先进行调制，再通过卫星传输到接收端进行解调。
3. 移动通信：移动通信是当今社会最广泛运用的载波通信应用之一。
a. 手机通信：手机通过基站与通信网络进行连接，利用调制解调技术进行语音和数据的传输。
b. 蓝牙通信：蓝牙技术利用载波通信实现手机与耳机、键盘等设备的无线连接。
四、载波通信技术的发展与前景1. 高清、超高清电视：高清、超高清电视需要更大的带宽来传输更高质量的视频信号，因此需要对载波通信技术进行不断创新改进。
2. 5G移动通信：5G通信技术将进一步提高移动通信的速度、延迟和连接数量，对载波通信技术提出了更高的要求。
3. 物联网通信：随着物联网的快速发展，载波通信技术将成为实现物联网设备互联的关键。
五、结论载波通信是一种基于载波调制与解调的通信方式，广泛应用于无线电、电视、移动通信等领域。
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载波和调制信号的关系
一、引言
载波和调制信号是通信系统中的两个重要概念，它们之间的关系对于理解通信技术的基本原理和实现方式具有重要意义。
本文将从以下几个方面探讨载波和调制信号的关系。
二、什么是载波？
载波是指在通信中传输信息时所使用的一种无信息的高频电磁波。
它不携带任何有用的信息，只起到传输信息的作用。
在无线电通信中，载波是由发射机产生并经过天线辐射出去的。
三、什么是调制信号？
调制信号是指要传输的有用信息，可以是声音、图像或数据等。
调制信号必须通过某种方式将其与载波结合起来，才能被传输到接收端。
四、为什么需要将调制信号与载波结合？
在无线电通信中，由于空气等介质对低频电磁波衰减较快，在远距离
传输时会出现严重衰减，导致接收端无法正确地接收到信息。
而高频电磁波则能够穿透大气层并远距离传播，因此需要将低频调制信号与高频载波结合起来，通过调制的方式将信息传输到接收端。
五、载波和调制信号的关系
载波和调制信号之间的关系可以用以下公式表示：
C(t) = Ac * cos(2πfct + φc)
其中，C(t)表示载波信号，Ac表示载波振幅，fc表示载波频率，φc表示载波相位；
m(t)表示调制信号，它可以是模拟信号或数字信号。
将调制信号与载波结合的过程称为调制。
常见的调制方式有以下几种：
1. 幅度调制（AM）
幅度调制是将调制信号的幅度变化作用于载波振幅上，使得载波振幅随着调制信号而变化。
这种方式简单直接，但受到噪声和干扰影响较大。
2. 频率调制（FM）
频率调制是将调制信号的频率变化作用于载波频率上，使得载波频率随着调制信号而变化。
这种方式抗噪声和抗干扰能力较强。
3. 相位调制（PM）
相位调制是将调制信号的相位变化作用于载波相位上，使得载波相位随着调制信号而变化。
这种方式对于数字信号的传输效果较好。
六、结论
综上所述，载波和调制信号是通信系统中不可或缺的两个概念。
通过将调制信号与载波结合起来，可以实现信息的远距离传输。
不同的调制方式有各自的特点和适用范围，需要根据具体情况进行选择。