调相
调频调相及其解调
展望
未来通信系统对信号传输速率和抗干扰能力的 要求越来越高，因此需要研究更加高效和可靠
的调制解调技术。
在未来，调频调相技术的研究将更加注重节能减排和 环保，以适应绿色通信的发展趋势。
随着通信技术的发展，调频调相技术将不断进 步和完善，进一步提高通信质量和可靠性。
随着物联网、智能家居等新兴领域的发展，无线 通信需求将不断增加，调频调相技术将在这些领 域得到更广泛的应用。
通过调制技术，可以将多个低频信号 调制到同一个载波频率上，从而实现 多路复用，提高通信系统的效率。
02
调频调相的基本原理
调频原理
01
02
03
调频信号的生成
通过改变振荡器的输入信 号的幅度或相位，从而改 变振荡器的频率，产生调 频信号。
调频信号的解调
通过滤波器或匹配滤波器 将调频信号还原为原始信 号。
在宽带通信中，调频调相技术可以用于高速数据 传输，提高通信速率和数据吞吐量。
雷达领域的应用
距离测量
调频调相技术可以用于雷达中，通过测量信号的往返时间来计算 目标距离。
速度测量
雷达通过多普勒效应可以测量目标的相对速度，调频调相技术可 以提高测速的精度和分辨率。
目标识别
调频调相技术可以提高雷达的目标识别能力，通过对回波信号的 分析和处理，实现对目标类型的识别和分类。
调频调相及其解调
• 引言 • 调频调相的基本原理 • 调频的实现方法 • 调相的实现方法 • 解调技术 • 调频调相的应用场景 • 总结与展望
01
引言
背景介绍
调频调相技术是通信领域中的 重要技术之一，广泛应用于广 播、电视、无线通信等领域。
调频调相技术能够实现信号的 调制和解调，从而实现对信号 的传输和接收。
关于调频、调幅、调相
关于调频、调幅、调相关于调频、调幅、调相2008-03-26 09:54调幅：调制信号使载波的幅度随之变化；而调频：是使频率或相位随之变化。
发——调频，收——调幅：在特定的条件下应该可以接收到，只是检波效率不一定高。
比如：接收机（调幅）的回路对调频信号来讲处在斜率检波（参见有关无线电资料）状态时，就可以低效率的接收到调频信号。
调频和调相不同，调相的同时，频率一定会变化，但是调频的时候相位不一定变化。
++++++++++++++++++++++++++++++++幅与调频有什么区别?1．调频比调幅抗干扰能力强外来的各种干扰、加工业和天电干扰等，对已调波的影响主要表现为产生寄生调幅，形成噪声。
调频制可以用限幅的方法，消除干扰所引起的寄生调幅。
而调幅制中已调幅信号的幅度是变化的，因而不能采用限幅，也就很难消除外来的干扰。
另外，信号的信噪比愈大，抗干扰能力就愈强。
而解调后获得的信号的信噪比与调制系数有关，调制系数越大，信噪比越大。
由于调频系数远大于调幅系数，因此，调频波信噪比高，调频广播中干扰噪声小。
2．调频波比调幅波频带宽频带宽度与调制系数有关，即：调制系数大，频带宽。
调频中常取调频系数大于1，而调幅系数是小于1的，所以，调频波的频带宽度比调幅波的频带宽度大得多。
3．调频制功率利用率大于调幅制发射总功率中，边频功率为传送调制信号的有效功率，而边频功率与调制系数有关，调制系数大，边频功率大。
由于调频系数mf大于调幅系数ma，所以，调频制的功率利用率比调幅制高。
++++++++++++++++++++++++++++++调频和调幅区别就像是手机的GSM和CDMA一样，是不同的传输方式，CDMA的技术要比GSM先进的不知多少，但是133的手机信号未必比139的手机信号强，反而不如。
为什么同样的139的手机，有些厂家的信号强，有些厂家的信号弱呢？就是说一个产品的好与坏不是传输方式决定的，而是由厂家的技术能力和产品完成度来决定的。
调频调幅调相
调频调幅调相
调频、调幅、调相是无线电通信中常用的三种调制方式。
它们分别是通过改变载波频率、振幅和相位来传输信息信号的。
下面将分别介绍这三种调制方式的原理和应用。
调频是指通过改变载波频率来传输信息信号。
在调频调制中，信息信号被转换成一个高频信号，然后这个高频信号被调制到一个载波信号上。
调频调制的优点是抗干扰能力强，传输距离远，适用于广播、电视、卫星通信等领域。
调幅是指通过改变载波振幅来传输信息信号。
在调幅调制中，信息信号被转换成一个低频信号，然后这个低频信号被调制到一个载波信号上。
调幅调制的优点是简单易实现，适用于短距离通信和音频信号传输。
调相是指通过改变载波相位来传输信息信号。
在调相调制中，信息信号被转换成一个低频信号，然后这个低频信号被调制到一个载波信号上。
调相调制的优点是抗多径干扰能力强，适用于雷达、导航、通信等领域。
除了以上三种调制方式，还有一种常用的调制方式是脉冲调制。
脉冲调制是指通过改变脉冲的宽度、间隔和幅度来传输信息信号。
脉冲调制的优点是传输速率高，适用于数字信号传输。
调频、调幅、调相是无线电通信中常用的三种调制方式，它们各有
优点，应用范围也不同。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的调制方式，以达到最佳的传输效果。
无刷电机调相
无刷电机调相在当今社会，电机技术已经广泛应用于各个领域，其中无刷电机凭借其高效、节能、可靠的特性，成为了众多行业的重要设备。
无刷电机调相技术作为电机控制的核心，对于提高电机性能、降低能耗具有至关重要的作用。
本文将对无刷电机调相技术进行深入探讨，以期为无刷电机的应用和发展提供参考。
一、无刷电机调相技术概述无刷电机，又称无刷直流电机，是一种采用电子换向器实现电机绕组换向的电机。
与有刷电机相比，无刷电机具有更高的运行效率、更低的维护成本以及更长的使用寿命。
调相技术是指在无刷电机运行过程中，通过对电机绕组电流的相位进行调整，从而实现对电机转速、转矩等参数的控制。
二、无刷电机调相技术原理无刷电机调相技术主要基于电机控制理论，通过改变电机绕组电流的相位，实现对电机的控制。
在无刷电机调相过程中，通常采用以下几种方法：1.电压调相：通过改变电机输入电压的相位，从而改变电机绕组电流的相位，实现对电机的控制。
电压调相技术具有响应速度快、控制精度高等优点，但容易受到电网电压的影响。
2.电流调相：通过改变电机绕组电流的幅值和相位，实现对电机的控制。
电流调相技术具有控制范围宽、抗干扰能力强等优点，但需要较高的传感器和控制器性能。
3.频率调相：通过改变电机绕组电流的频率，从而改变电机的转速，实现对电机的控制。
频率调相技术具有调速范围广、能耗低等优点，但控制复杂、对电机性能要求较高。
三、无刷电机调相技术的应用领域无刷电机调相技术在众多领域得到了广泛应用，如：1.家电行业：无刷电机调相技术在家电领域具有很高的市场份额，如空调、洗衣机、电动汽车等，通过调相技术实现电机的高效、低噪音运行。
2.工业自动化：无刷电机调相技术在工业自动化领域得到了广泛应用，如机器人、输送线、风力发电等，通过调相技术提高电机的控制性能和可靠性。
3.交通运输：无刷电机调相技术在交通运输领域具有重要意义，如电动汽车、轨道交通等，通过调相技术降低能耗、提高运行效率。
基本的带通调制方式及特点
基本的带通调制方式及特点一、调频（FM）调频是一种常用的带通调制方式，其原理是利用载波的频率变化来传递信息。
调频信号的带宽较窄，抗干扰能力强，能够有效地减小噪声和干扰的影响。
调频信号的解调方法简单，易于实现，因此在广播、电视、通信等领域得到了广泛应用。
二、调相（PM）调相是另一种常见的带通调制方式，其原理是利用载波相位的改变来传递信息。
调相信号的抗干扰能力较强，可以在恶劣的传输环境下工作。
此外，调相信号还可以通过差分相移键控（DPSK）等解调方法，减小对相位噪声的敏感性。
三、调相而振幅不变（APSK）调相而振幅不变是一种改进的调相方式，其原理是在调相的基础上，保持载波的振幅不变。
这种调制方式具有更高的频谱利用率和更好的抗干扰能力，因此在无线通信等领域得到了广泛应用。
四、偏移四相相移键控（O-QPSK）偏移四相相移键控是一种改进的相位调制方式，其原理是将原有的四相相移键控（QPSK）信号的相位偏移90度，以提高信号的抗干扰能力和频率利用率。
O-QPSK信号的解调方法比较简单，易于实现，因此在数字通信等领域得到了广泛应用。
五、最小频移键控（MSK）最小频移键控是一种具有恒定带宽的调制方式，其原理是利用正弦载波的频率和相位变化来传递信息。
MSK信号的频谱利用率较高，且在高速数据传输时具有较好的性能表现。
因此，在数字移动通信、卫星通信等领域得到了广泛应用。
六、高斯滤波最小频移键控（GMSK）高斯滤波最小频移键控是一种改进的调制方式，其原理是在MSK 的基础上，采用高斯滤波器对信号进行滤波处理，以提高信号的抗干扰能力和频率利用率。
GMSK信号的解调方法比较复杂，但具有较高的频谱利用率和较好的抗干扰能力，因此在无线通信等领域得到了广泛应用。
七、正交幅度调制（QAM）正交幅度调制是一种结合了调相和调幅两种方式的调制方式，其原理是将数字信号转化为正交的两个分量，然后分别进行幅度调制。
QAM信号的频谱利用率较高，且具有较强的抗干扰能力，因此在高速数字通信、广播电视等领域得到了广泛应用。
调频与调相实验报告
调频与调相实验报告实验目的通过实验研究调频与调相技术，了解它们在通信系统中的应用和原理。
实验原理调频是改变调制信号的频率，以便将信息信号传输到载波信号中。
调相是改变调制信号的相位，以便将信息信号传输到载波信号中。
调频与调相常用于通信系统中的调制和解调过程。
实验内容1. 调频实验首先，我们将一个正弦信号作为调制信号，用函数发生器产生一个正弦载波信号。
然后，将调制信号与载波信号相乘得到调频信号。
我们通过示波器观察调频信号与载波信号的波形。
2. 调相实验这次，我们使用一个正弦信号做为调制信号，同样使用函数发生器产生一个正弦载波信号。
然后，将调制信号分别与两个相位差相差90度的载波信号相乘得到两个调相信号。
我们通过示波器观察两个调相信号的波形，并进行对比分析。
实验步骤调频实验1. 准备实验仪器和器材。
- 准备一个函数发生器、一个示波器和所有所需的连接线。
确保仪器的工作状态良好。
2. 连接电路。
- 将函数发生器的输出与示波器的输入相连。
保持信号传输顺畅，确保连接正确。
3. 设定函数发生器和示波器参数。
- 在函数发生器上调整频率和幅度，分别设定合适的数值。
4. 开始实验。
- 打开示波器和函数发生器，观察调频信号和载波信号的波形变化。
5. 记录实验数据。
- 观察并记录不同频率和幅度下调频信号和载波信号的波形。
调相实验1. 准备实验仪器和器材。
- 准备一个函数发生器、一个示波器和所有所需的连接线。
确保仪器的工作状态良好。
2. 连接电路。
- 将函数发生器的输出与示波器的输入相连。
保持信号传输顺畅，确保连接正确。
3. 设定函数发生器和示波器参数。
- 在函数发生器上调整频率和幅度，分别设定合适的数值。
4. 开始实验。
- 打开示波器和函数发生器，观察两个调相信号的波形变化。
5. 记录实验数据。
- 观察并记录不同相位差下两个调相信号的波形。
实验结果通过调频实验，我们观察到调频信号的频率随着调制信号的改变而变化。
而通过调相实验，我们观察到两个调相信号的相位差决定信号的相位变化。
调相调频_精品文档
f
1
2 L(C0 Cm cos t)
1
2 L(1 Cm cos t)
C0
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
f
fc
1 2
fc
Cm C0
cos t
fc f
f
1 2
fc
Cm C0
cos t
频偏
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
3. 变容二极管调频原理电路p158 分析思路：
载波信号：
则
uc(t) Ucmcosct
FM u(t) U mcos(ct m f sin t)
PM u(t) U mcos(ct mp cost)
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SCUT DT&P Labs
2. 调制指数
调频时
mf
f
k f Um
与调制信号振幅 成正比，频率成 反比。
调相时 m p k pU m 与调制信号频率无关。
第三对边频 J3(mf )cos(c 3)t J3(mf )cos(c 3)t ...]
结论：
1. 一个FM波，除有载频c 分量外，
还有无穷多个边频分量，边频之
间的间隔仍为 。
2. 边频幅度的大小为 Um Jn (，m f 由) Bessell函数决定。
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SCUT DT&P Labs
电抗管：由一只晶体管或场效应管加上由 电抗和电阻元件构成的移相网络组成。
它等效为一个电抗元件（电感或电容） 且其参数可以随调制信号而变化。
原理电路：见光盘
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调相和调频的关系
调相和调频的关系调相和调频是无线电通信中使用的两种重要技术。
它们两者之间涉及到一个重要的关系，也就是调相技术可以用来实现调频技术，而调频技术可以用来实现调相技术。
探讨调相和调频之间的关系也会有助于理解他们两种技术如何实现人们的通信需求。
调相技术是指通过变化某一信号的相位来实现信号的控制。
其原理是将一个频率不变的信号的相位发生变化，从而改变其传输特性。
这种技术可用于调制和解调，并可以用来实现波形复合、噪声抑制和信号空间复用等功能。
调频技术是指通过变化信号的频率来控制其传输特性。
这种技术通常用于无线电通信，有点类似于改变声音的音高。
其原理是将一个相位不变的信号的频率发生变化，从而改变其传输特性。
调相技术用来实现调频技术的方法是先在一个信号的基础上增加一种调制信号，然后再通过改变其相位来改变其传输特性。
比如，对于FM调制，在频率不变的基波上添加一个可变频率的调制信号，然后再改变调制信号的相位来改变其传输特性。
调频技术用来实现调相技术的方法是先在一个有限的信号中增加一个可变频率的叠加信号，然后再通过改变其频率来改变其传输特性。
比如，对于AM调制，在有限的基波信号上添加一个可变频率的叠加信号，然后再改变叠加信号的频率来改变其传输特性。
从以上可以清楚地看出，调相技术和调频技术之间有着千丝万缕的联系。
它们两者都可以实现信号传输的控制，但是实现方式和原理是不同的。
此外，调相技术可以用来实现调频技术，而调频技术也可以用来实现调相技术，进而实现通信的需求。
调相和调频的关系对于深入理解无线电通信技术有着重要的意义。
通过探讨调相和调频之间的关系，可以更好地理解它们的功能以及它们的实现方式，从而更好地应对无线电通信的需求。
同时，也可以对未来发展无线通信技术提供有用的参考。
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这里
FM
K FM Am fm
称为调频指数（最大频偏/信号最高频 率）。
单频调频信号波形
S FM (t ) Acosct cos( FM sin mt ) Asin ct sin( FM sin mt )
cos( FM sin mt ) J 0 ( FM ) 2 J 2n ( FM ) cos2n mt
因为
FM
K FM | m(t ) |max fm
Sout 2 3 FM N out
m t 2 2 E A /2 | m(t ) |max N 0 f m
m t 2 m t 2 E E BFM 2 6 FM ( FM 1) 2 | m(t ) |2 fm | m(t ) |max max
So / N o 2 G 3 FM Si / N i
单频情况
m (t ) 2 1/ 2 2 | m(t ) | max
讨论
3 FM 1 时，我们可以得到G 3 FM ， 当
所以调频方式具有很好的抗噪声性能。
调频的良好抗噪声性能是通过增加传输频 带带宽换来的
a1 sin(1 2 ) Asin (t ) (t ) 2 arctg c t (t ) arctg a2 a1 cos(1 2 ) V (t ) A cos (t ) (t )
B=2(PM+1)fm
调频器和解调器
直接调频法
压控振荡器 VCO
f
斜率为KFM
v
间接调频法
倍频方式
VCO的频率变化范围小，因此直接调频法得到 的信号多为窄带调频信号。 宽带调频信号可以对窄带调频信号进行倍频得 到。
• 由于倍频，最大频偏变大，而输入信号的最高频率 没变，因此成倍增加了调频指数。 • 可以通过直接倍频、锁相倍频方式（如书例）
调频解调
鉴频器
带通及 限幅
微分
包络检波
低通
鉴频
鉴频原理
调频信号经过微分后得
t dS FM (t ) A c 2 K FM m t sin( c t 2 K FM m( )d ) dt
经过包络检波、低通后得
r t A c 2 K FM m t
其它解调方法*
调频负反馈解调
加入负反馈（重新调频得到的信号）使鉴频器 输入端得调制指数很小，因此可以使带通滤波 器带宽很小，起到抑制噪声的作用。
利用锁相环作调频解调器
锁相环跟踪频率变化的能力
调频信号的抗噪性能
分析模型
S FM (t )
带通 鉴频 低通
S o (t ) n (t )
ni (t )
t
则单频调频信号为
SFM (t ) A cos(c t 2 K FM Am cos m d )
这里假设当t<0时，m(t)=0（因果信号） 则
K FM Am SFM (t ) A cos(c t sin m t ) fm
A cos(c t FM sin mt )
BFM 2f max (1
FM
其中，fm是输入信号的最高频率； fmax是最大频偏。
调相信号
由于频率的变化等效于相位变化，实质上调相信 号与调频信
则对m(t)’调相等价于对m(t)调频。 其相应的调相指数ß =最大相偏 PM 调相信号的带宽也可以用卡森公式，只是公式中 的调频指数变为调相指数。即
经过低通[-fm,fm]后，噪声概率为
1
4 2 A2
(2 f ) 2 N 0
N out
2 3 (2 f ) N 0 df 2 N 0 f m 4 2 A2 fm 3A
fm 2
1
解调后，输出信噪比为
2 Sout 3A2 K FM 3 A2 2 2 2 m t K FM E E m t 3 3 2N0 fm Nout 2N0 fm
t
A cos c t 2 K FM m d A sin c t
t
类似DSB调制信号。
随机信号调频
信号经过调频后成为非平稳过程（非线性 变化），信号的带宽分析困难。但经验公 式－卡森公式仍然适用
1 ) 2(f max f m ) 2( FM 1) f m
由上可以得到：
单频信号经过调频之后，其频谱分量为无穷多 个，即产生了新的频率分量。 每个频率分量的大小不一。
单频调频波形示意
单频频率0.5,载波50Hz，KFM=5(FM=1.59),KPM=5 (上图调频，下图调相）
单频调频频谱
调频信号带宽
理论上，调频后信号带宽为无限宽。 实际上，Jn(BFM)随着n的增加衰减，因此 高频分量功率呈衰减趋势。
ns (t ) V (t ) sin( ' (t )) no(t) 可以看成ns(t)经过微分器，而 是一个均值为0，
功率为N0BFM的低通型窄带噪声，其带宽范围 BFM
2
,
BFM 2
。
1 j 微分器的传输响应函数为 H ( ) 2A
所以，经过微分后噪声的功率谱密度为
瞬时相偏与信号成正比
S PM (t ) Acos(ct K PM m(t ))
KpM称为调相指数
调频信号
瞬时角频偏与信号成正比
t
SFM (t ) A cos(c t 2 K FM m( )d )
单频信号调频
设单频信号
m(t ) Am cos mt
解调器输出信号分量为
So (t ) KFM m(t )
输出信号平均功率为
So K
2 FM
m t 2 E
解调器输出噪声为
1 d V (t ) sin (t ) (t ) no (t ) 2A dt
信噪比较高的情况下，可以证明 (t ) (t ) 是均匀分布 ，因此
6.6MHz
小结
各种调制、解调方法
调制信号形式、调制方法、解调方法 分析调制解调性能的方法
各种调制解调性能比较
各种调制性能比较
DSB：输入信号功率
SSB：输入信号功率
1 m(t ) 2 2 1 m(t ) 2 4
输出信噪比
输出信噪比
So m(t ) 2 N o n0 BDSB
频分复用
基本思路
多个用户同时通过一个信道，每个用户通过划 分不同的频带来区分，以达到互不干扰的目的。
例：
FM立体声广播信号 全电视信号
1
2
3
4
5
6
f
亮度信号 功率谱密度
色差信号 功率谱密度 伴音信号 功率谱密度
NTSC 3.58M PAL 4.43M SECOM 4.25M 4.40M
如果认为 | J ( ) | 0.01后的频率分量不计，则可以得到单频 n FM 调频后的信号带宽。 经验公式：卡森公式
BFM 2f max (1
1
FM
) 2(f max f m ) 2( FM 1) f m
窄带调频
当KFM<<1时，
s t A cos c t 2 K FM m d
（二）小信噪比下 V (t ) A
微分后，没有单独存在的信号项，因此， 解调器输出几乎全由噪声决定。因此，调 频也存在门限效应，当信噪比低于一定值 时，解调器输出信噪比急剧恶化的现象， 叫“门限效应”。一般调频的门限为10dB 左右。
改善门限效应的方法
加重和去加重 锁相环解调* 负反馈解调等*
加重和去加重
输出噪声呈抛物线形式
经过鉴频器后，噪声的功率谱密度变为抛物线）型， 即在信号的低频处，噪声的功率谱密度小，而在信号 的高频处，信号的功率谱密度大。由于一般信号在高 频分量处，信号的功率本身就小，因此高频分量处的 信噪比就较差。这实际上影响着调频的输出信噪比。 如果在输入端对信号的高频分量放大，而对低频分量 不变，叫预加重，则这种信号经过鉴频器后的输出信 噪比应该是均匀的。 经过低通滤波后，用相反的手段复原高频分量的大小 （去加重），从而恢复原始信号，并且改善了输出信 噪比，也降低了调频的门限。
第八讲 调频与调相
Gwb@
几个概念
信号 c t A cos 瞬时相位 t t
c
t t
c
瞬时相移（相偏） 瞬时角频率
t
d c t t dt
瞬时角频偏 d t
dt
调相信号
A 输入信号功率 S i 2
噪声功率
SFM (t ) A cos(c t 2 K FM m( )d )
2
t
Ni N0 BFM 2N0 FM 1 f m
经过带通后
S FM (t ) nc (t ) cosct ns (t ) sin ct S FM (t ) V (t ) cos(ct (t ))
sin( FM sin m ) 2 J 2 n1 ( FM ) sin(2n 1) m t
n 1
n 1