第四章调制域测量的原理及应用
第四章调制域测量的原理及应用
4.1调制域分析概述 “调制域”是八十年代末提出的新概念。 调制域为人们观测信号提供了一个新的窗口,一些在时域和频 域无法观察到的现象,例如,图4.44所示的锁相环路中压控振 荡器中(VCO)的频率阶跃响应。
F
频域 调制域
f f2 f1
V
T
时域
0
t
图4.43 一个频率跳变信号的三维波形
T2 t
t
图4.46 ZDT计数器工作原理波形图
无死区计数器的实现可以有多种方案，如双路计数法、周期 记时法、移位存储法和双路计数器加内插补偿法等。美国原 HP公司根据图4.45的原理做成了专用集成电路，并先后推 出了几种型号（如HP5372A）的调制域分析仪。
note 调制域分析仪的基本工作原理
° 0S 图4.47 调频信号显示
258.2500μs Meas #1
.
2.信号抖动测试（例：时钟脉冲抖动则会左右偏移）
HP5372A Frequency and Time Intetval Analyzer 30 Apr 1991 13:31:39 Tvar:Frequency A Rate:75.975kHz Pk-Pk:428.8kHz Center:25.9ns 80.0ns #
“Zero Dead Time Counter”(无死区时间计数器,简称ZDT 计数器)
被测 信号
过零点 处 理
事 件 计数器 存 储 和 预处理
时 基 发生器
时 间 计数器
图4.45 ZDT计数原理框图
ua
f1
( at
ud
( c )
t
ud
u
T
e 1
T
通信原理第4章 模拟角调制
sPM (t) Acos[ct KPM f (t)]
瞬时相角 (t) ct KPM f (t)
2008年1月
瞬时频率
(t)
d (t)
dt
c
KPM
df (t) dt
5
通信原理简明教程（第2版）
❖频率调制(FM)：瞬时频率偏移随调制信号
2008年1月
7
通信原理简明教程（第2版）
❖ 单频调制的FM与PM
设调制信号为单频的余弦波，即
f (t) Amcosmt
用它对载波进行相位调制时，将上式代入
得到
sPM (t) Acos[ct KPM f (t)]
sPM (t) Acosct KPM Amcosmt
Acosct PMcosmt
2008年1月
sFM (t) Acos ct KFM
f
(t)dt
10
通信原理简明教程（第2版）
FM与PM之间的关系 ❖由于频率和相位之间存在微分与积分的关系， 所以FM与PM之间是可以相互转换的。
❖比较下面两式可见
sPM (t) Acos[ct KPM f (t)]
sFM (t) Acos ct KFM
瞬时相位偏移远小于30o；
❖
满| K足PM上f述(t条) |m件ax ，则6 称(之或为0窄.5)带调频•调（制或后信调号相带宽）变，化记不大。
为NBFM（或NBPM）；
❖ 不满足上述条件的，则称之为宽带调频（或调相）， 记为WBFM（或WBPM）。
2008年1月
13
通信原理简明教程（第2版）
4.2.1 窄带调频
mt PM sPM t
4通信原理第4章
件，这里可以从分析接收端是如何从该信号中恢复基带信号的。
从“接收端恢复调制信号”入手，来确定残留边带滤波
器的传输特性 v
m(t) ○×
HVSB(w)
SVSB(t)
○ SVSB(t) ×
LPF
m(t)
s(t)=coswct 残留边带调制的滤波法形成
s(t)=coswct 同步解调法组成方框图
残留边带滤波器输出端：SVSB
2）除不再含有载频分量离散谱外，DSB 信号的频 谱与 AM 信号的频谱完全相同，仍由上下对称的两个 边带组成。所以 DSB 信号的带宽与 AM 信号的带宽相 同。即 BDSB BAM 2 f H
3）DSB 信号的功率分配及调制效率
由于 st AC mt cosct 不再包含载波成分，因
此，DSB 信号的功率就等于边带功率，是调制信号功 率的一半，即
1 2
M
C
M
C
V
接收端LPF输入端：
1 2
S
VSB
C
S
VSB
C
1 4
M
2C
M
V
C
1 4
M
2C
M
V
C
接收端LPF输出端：
Mo
1 4
V
C
V
C
M
残留边带滤波器的传输特性应该满足
v c v c 常数
式中，H是基带信号的截止角频率。
H
可见，残留边带滤波器的特性具有互补对称性。
《通信原理》
4.3 线性调制系统的抗噪声性能
边带功率
AM (t) AM总功率
问题: 如果 AM 信号表达式为 sAM (t) Ac Acamn (t) cosct ,则
调制解调技术的原理与应用
调制解调技术的原理与应用随着数字通信技术的不断发展，人们对数据传输效率和传输质量的要求越来越高。
而调制解调技术作为数字通信领域中的重要技术之一，则成为了实现这一目标的重要技术手段。
本文将介绍调制解调技术的原理和应用。
调制解调技术是指将原始信息信号（比如人说话、电子信号等）按照一定的方式转换为适合传输的信号，称为载波信号。
这种转换方式就叫做调制，相应地，将接收到的载波信号重新还原成原始信号的过程就称为解调。
从原理上来讲，调制解调技术是一个模拟信号转数字信号的过程。
在传输过程中，数字信号会遭受种种噪声的干扰，如电磁干扰、信道衰落、多径传播等，这些噪声会影响信号的传输效率和质量，从而导致传输误码率的提高。
调制就是为了克服这些干扰而开发出的一种技术。
调制解调技术在通信领域有着广泛的应用，比如：1. 无线电通信：无线电通信中，常用的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
它们常用于广播、电视、对讲机、移动通信、雷达等方面。
2. 光纤通信：调制解调技术也被广泛应用于光纤通信中。
这是因为，在光波导中，光信号的传输方式与电信号有所不同。
信号时域的等效信号可以用脉冲时间调制（PAM）信号表征，频域的等效信号可以用正交振幅调制（QAM）信号表征。
3. 数字电视：在数字电视中，将数字信号调制为一定的模拟信号，再进行传输。
这样既能够达到数字信号的传输效率和传输质量要求，又能够实现对前一代模拟电视节目的兼容。
4. 数字音频：在数字音频中，通过调制技术将音频信号压缩，降低数据传输量，同时又能保证音频质量和数据传输的效率。
总的来说，调制解调技术具有传输效率高、传输质量好等优点，因此得到了广泛的应用。
总结：本文介绍了调制解调技术的原理和应用，在通信领域中，调制解调技术得到了广泛的应用。
随着数字通信技术的不断发展，调制解调技术也将不断的发展和创新，以满足人们对于数据传输效率和质量的要求。
调制域简介
10.4.2调制域测试技术调制域测试技术是20世纪末出现的一个新的测试技术领域，它与过去我们熟知的时域测试、频域测试一起被称为目前的“三域”测试技术。
时域测试测量输入信号随时间而变化的信号值，即测量信号值与时间的关系。
频域测试是测量输入信号随频率而变化的信号值，即测量信号值与频率的关系。
调制域测试测量输人信号随时间而变化的频率值，所产生的显示图形代表信号的调制域，即测量信号的频率值与时间的关系。
调制域测试技术是一门新兴的、重要而技术难度大的测试新技术。
众所周知，过去大多数电子信息传送的是幅度变化信息，而现在转向传送数字信息，信息越来越多地以数字脉冲之间的定时或相位关系的方式传送出去，单单使用示波器或频谱仪这类以幅度为基础的仪器，难以满足表征这些数字信号的需要，于是提出了相位数字化新方法。
这种方法非常适合测量定时信号、相位编码信号或频率编码信号。
调制域测试技术的出现必将对解决众多的测试问题做出新贡献。
事实已经证明，调制域分析技术在越来越多的应用领域成为一种不可或缺的测试技术，尤其是在军事电子测试领域更有其重要的意义。
譬如，随着综合业务数字网和同步光纤网络等新的数字通信技术进人主流电话系统，应用传统的测试手段已经不能精确地测量传输的信号；再有，通信传输中晃动的精确测量是传输中至关重要的一个问题，由于调制域分析技术可以进行二百万次/秒的频率测量，64 000次背对背的频率测量，因而它是当今唯一能直接显示随时间而变化的频率晃动技术。
另外，调制域分析技术在军事上具有其独特的应用，由于它可以测量、分析迅速变化的频率、时间间隔或相位关系函数，因此调制域分析技术可对这种信号进行调谐，以达到电子装备的最佳性能。
以雷达而言，可以消除其盲点，减少目标运动的负效应，改善雷达系统的作用距离和分辨率。
调制域分析仪非常适合设计防抱死制动系统、可调节悬浮系统、自适应巡航控制系统、防撞雷达以及各种各样的航天和防御系统等。
总之，调制域分析技术可以用来加速设计和表征诸如雷达、电子战、监控系统、扩频通信等的工作和性能特征。
调制器的原理及应用
调制器的原理及应用1. 调制器的概述调制器是一种用于调节信号的幅度、频率或相位的设备。
它在通信系统、广播系统以及其他电子设备中起到关键作用。
调制器通过改变信号的特性来实现信号的传输和处理。
2. 调制器的原理2.1 幅度调制（AM）原理幅度调制是一种通过改变信号的幅度来调制载波的方法。
该方法广泛应用于广播系统中，可以将音频信号转换为带有特定幅度变化的无线电信号进行传输。
幅度调制的原理如下：•将低频音频信号作为调制信号。
•将高频载波信号的幅度根据调制信号的变化而改变。
•调制后的信号经过无线电传输，在接收端经过解调器解调还原出原始音频信号。
2.2 频率调制（FM）原理频率调制是一种通过改变信号的频率来调制载波的方法。
该方法主要应用于调频广播、移动通信等领域。
频率调制的原理如下：•将低频音频信号作为调制信号。
•将高频载波信号的频率根据调制信号的变化而改变。
•调制后的信号经过无线电传输，在接收端经过解调器解调还原出原始音频信号。
2.3 相位调制（PM）原理相位调制是一种通过改变信号的相位来调制载波的方法。
该方法多用于数字通信系统中。
相位调制的原理如下：•将低频数字信号作为调制信号。
•将高频载波信号的相位根据调制信号的变化而改变。
•调制后的信号经过无线电传输，在接收端经过解调器解调还原出原始数字信号。
3. 调制器的应用3.1 通信系统中的应用调制器在通信系统中扮演着重要角色，它负责将原始信号进行调制，使其适合在信道中传输。
调制器在以下应用中被广泛使用：•无线电广播：将音频信号调制成无线电信号进行广播传输。
•移动通信：将语音、图像等信号调制成数字信号进行移动通信传输。
•卫星通信：将数据信号调制成无线电信号通过卫星进行通信传输。
3.2 音频系统中的应用调制器在音频系统中用于音频信号的处理和传输。
以下是调制器在音频系统中的应用案例：•音频混音器：将多个音频信号进行混合和调制，实现多声道音频的处理和播放。
•电子乐器：利用调制器对音频信号进行处理，达到不同的音色效果。
调制度的测量
调制度的测量引言在通信系统中，调制是将信息信号转换为适合传输的载波信号的过程。
调制度是评估调制信号与载波信号相互关系的一个重要参数。
准确测量调制度对于设计和优化通信系统至关重要。
本文将介绍调制度的概念、测量方法以及在通信系统中的应用。
一、调制度的概念调制度是反映调制信号与载波信号之间关系的参数。
它描述了载波信号的变化量与调制信号的变化量之间的比例关系。
调制度通常表示为百分比或分贝。
调制度的测量可以提供关于调制信号在时间和频率域上的分布情况，有助于评估调制信号的质量和性能。
二、调制度的测量方法1. 幅度调制度测量方法幅度调制度是调制信号幅度变化对载波信号幅度变化的影响程度。
测量幅度调制度的一种常见方法是利用示波器观察调制信号和载波信号的波形，然后计算其幅度比值。
具体步骤如下：- 将调制信号和载波信号分别连接到示波器的两个通道；- 调整示波器的水平和垂直缩放使两个波形能够清晰显示；- 在示波器上观察波形，并记录其峰值幅度；- 分别计算调制信号和载波信号的幅度，并计算幅度调制度。
2. 频率调制度测量方法频率调制度是调制信号频率变化对载波信号频率变化的影响程度。
测量频率调制度通常利用频谱分析仪来完成。
具体步骤如下：- 将调制信号和载波信号分别连接到频谱分析仪的两个输入端口；- 打开频谱分析仪，并设置合适的频率范围和分辨率带宽；- 在频谱分析仪上观察频谱图，记录调制信号和载波信号的主要频率成分；- 分别测量调制信号和载波信号的频率，然后计算频率调制度。
三、调制度在通信系统中的应用1. 调制度的评估通过测量调制度，可以评估调制信号与载波信号之间的关系。
如果调制度较高，则表示调制信号较好地嵌入到载波信号中，这对于保证通信质量至关重要。
2. 调制度的优化在设计和优化通信系统时，调制度是一个重要的指标。
通过合理选择调制方式和调制参数，可以优化调制度，提高信号传输的可靠性和效率。
3. 调制度的调整在一些特殊情况下，需要调整调制度以满足特定传输要求。
调制度测量
调幅度对播出效果的影响
过调幅对广播质量的影响 在接收机中，解调出的音频信号和输 入信号的调幅度成正比，所以在广播 监测中，一般认为调幅度越大越好， 但不要超过100%
当调幅度超过100%，称为过调幅。
过调幅时在音频输出端得到的是截去 波峰的已调波信号，会发生信号失真， 浪费发射机功率
过调幅的影响
局性的，而功率不足的危害性是局部
性的，两者不能划等号。调幅不足的 危害性远远超过功率不足的危害性
调幅度测量原理
调幅度测量可以使用模拟的方法， 也可以使用数字信号处理技术。前者 用的较多，但技术落后；后者技术先 进，值得研究。但两者的基本原理是 一致的，只是技术手段不同
用模拟的方法测量调幅度
接收机将接收到的广播信号进 行放大变频，将信号强度变化动态 范围很大的调幅信号转换为变化动 态范围很小的稳定的中频调幅信号， 并且中频调幅信号和输入信号的调 幅度相同。 已知 :
1、过调幅信号的产生 增大调制信号的振幅，已调波的 振幅相应增大，直至包络受到瞬 时抑制，如图（a）所示 如果进一步增大调制信号的 振幅，已调波的最大振幅将相应 增大，已调波出现短时间的阻断， 如图（b）所示
2、过调幅增加发射机带宽，干扰其 它台的广播
如果载波频率 f0 被单音调制音频fF 正弦 调幅，其输出频率为f0、f0+fF和f0-fF， 因此发射机占用带宽为： （f0+fF）-（f0-fF）=2fF
高频信号相当于携带信息的运载工具， 所以称之为“载波” 音频信号叫调制信号，未调制的高频振 荡称为载波信号，经过调制的高频振荡 信号称为已调波信号
如果受控的参数是高频振荡的振幅，则 这种调制称为振幅调制，而已调波信号 就是调幅度信号
如 果受控的参数是高频振荡的频率或 相位,则该调制称为频率调制或相位调 制,简称为调频或调相,而已调波信号就 是调频波或调相波 调幅的解调过程称为检波；调频的解 调过程称为鉴频；调相的解调过程称 为鉴相
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4.1调制域分析概述 “调制域”是八十年代末提出的新概念。 调制域为人们观测信号提供了一个新的窗口,一些在时域和频 域无法观察到的现象,例如,图4.44所示的锁相环路中压控振 荡器中(VCO)的频率阶跃响应。
F
频域 调制域
f f2 f1
V
T
时域
0
t
图4.43 一个频率跳变信号的三维波形
HP5372A Frequency and Time Intetval Analyzer FFT:Time Dev A ·Mkrx:122.1353kHz y:-70.10dB -20.00 dB 30 Apr 2001 13:31:39 y:-100.63 dB/Hz Carr:1.5441MHz
图4.44 锁相环中的频率阶跃响应
4.2 调制域分析的关键技术
调制域分析主要是研究频率随时间变化情况,因此其关键的技 术是要实现动态连续地测量频率。而通用电子计数器：
准备期 （复零，等待）
测量期 （开门，计数）
显示期 （关门， 停止计数）
“死区”时间 , 不能连续不 断地进行测频 图4.6 电子计数器的工作流程图
T2 t
t
图4.46 ZDT计数器工作原理波形图
无死区计数器的实现可以有多种方案，如双路计数法、周期 记时法、移位存储法和双路计数器加内插补偿法等。美国原 HP公司根据图4.45的原理做成了专用集成电路，并先后推 出了几种型号（如工作原理
(1) 频率-时间特性(f-t)
(2) 双通道正负时间间隔-时间特性(±TI-t)
4.3 调制域分析的应用
调制域分析仪的主要测量对象为：频率；周期；时间间隔（ 正负时间间隔、连续时间间隔）；实时运算的时间间隔直方 图；相位偏移（单通道）和A相对B的相位；时间偏差（抖动） ；专门测量（包括脉冲宽度、占空比和上升／下降时间等）等 ，可直接通过各种不同的测量获取结果。
HP5372A Frequency and Time Intetval Analyzer Tvar:Frequency A 01 Jan 2003 21:39:28 Pk-Pk:428.8kHz Rate:12.822876kHz Center:100.0004MHz
100.25 MHz 100 kHz/div 99.75 MHz
-20.0ns #
0s
166.0000ns Meas #1 图4.48 时间抖动测量
3.对抖动的频谱分析 用“背靠背”或连续的方式进行时间间隔（或频率、相位） 测量可以获得信号抖动的更完整的图像。如果对此种数据实 行FFT（快速傅里叶变换），则可以抖动谱的形式展示出抖 动的所有分量，这种信息大大简化了确定潜在抖动源的过程。 如设计人员能够确认抖动主要在50或100周/秒处出现，则可 将电源作为潜在的问题来源加以检查。 调制域分析仪可以150Ps（有效值）的单次（single shot） 分辨力直接测量高达500MHz的信号（用下变频或预定标的方
° 0S 图4.47 调频信号显示
258.2500μs Meas #1
.
2.信号抖动测试（例：时钟脉冲抖动则会左右偏移）
HP5372A Frequency and Time Intetval Analyzer 30 Apr 1991 13:31:39 Tvar:Frequency A Rate:75.975kHz Pk-Pk:428.8kHz Center:25.9ns 80.0ns #
20
-20.00 dB/div
-120.00 dB 43. 9740kHz 图4.49 信号FFT分析测量
142.9240kHz 753.9 Hz/bin
4.跳频通信对抗中的应用 通信对抗中,跳频通信具有较强的抗检测、抗干扰能力,是现 代军事通信的重要制式。
F
80 40 0
10 T (ms) 图4.50 跳频信号的频率随时间的变化
“Zero Dead Time Counter”(无死区时间计数器,简称ZDT 计数器)
被测 信号
过零点 处 理
事 件 计数器 存 储 和 预处理
时 基 发生器
时 间 计数器
图4.45 ZDT计数原理框图
ua
f1
( a )
f2 t
ub
( b )
t
ud
( c )
t
ud
u
T
e 1
T
0
( d ) ( e )
调制域分析仪的主要分析功能有：频率、相位、时间间隔相对 于时间轴的变化显示；单次或多次平均；任何测量结果的直方 图显示；测量结果数值显示；调制分析（峰—峰偏移、中心频 率、调制速率）；抖动频谱分析；各种参数统计（平均、最大、 最小、方差、均方差、有效值、概率）；阿仑方差计算等。抖
动和调制都可利用机内的分析功能方便地进行定量分析。另 外，仪器还具有组合触发和选通功能，用于捕获复杂输入信 号的特定部分。下面就调制域测试的某些功能作简要的介绍。 1.直接观测频率变化（调频信号在调制域分析仪上的显示）