调制和解调
无线通信中的调制与解调技术
无线通信中的调制与解调技术一、调制技术1. 调制的概念和作用- 调制是指将要传输的信息信号与载波信号进行叠加或控制，使其适应信道传输的过程。
- 调制的作用是将低频信息信号转换为高频载波信号，以便在信道中传输和接收。
2. 常见的调制技术- 幅度调制（AM）：通过改变载波的振幅来传输信息。
- 频率调制（FM）：通过改变载波的频率来传输信息。
- 相位调制（PM）：通过改变载波的相位来传输信息。
3. 不同调制技术的特点和应用- AM调制：简单且易于实现，但抗干扰能力较差，适用于电台广播。
- FM调制：对抗干扰能力强，适用于音频广播和无线电通信。
- PM调制：对抗干扰能力较差，适用于调频电视、雷达和导航系统。
4. 调制技术的发展趋势- 数字调制：将数字信号直接调制为模拟信号，提高传输效率和抗干扰能力。
- 复合调制：将多种调制技术结合，以适应不同的传输环境和需求。
二、解调技术1. 解调的概念和作用- 解调是将调制信号还原为原始信号的过程，以便进行信号的恢复和处理。
- 解调的作用是恢复出经过传输信道后被调制过的信号，以获取原始信息。
2. 常见的解调技术- 幅度解调：通过检测载波的振幅变化来还原信息信号。
- 频率解调：通过检测载波的频率变化来还原信息信号。
- 相位解调：通过检测载波的相位变化来还原信息信号。
3. 不同解调技术的特点和应用- 幅度解调：简单且易于实现，适用于AM调制的信号解调。
- 频率解调：对调幅信号解调效果较好，适用于FM调制的信号解调。
- 相位解调：适用于PM调制的信号解调。
4. 解调技术的发展趋势- 软件解调：利用计算机软件实现解调过程，提高解调的灵活性和性能。
- 盲解调：无需事先获得调制参数，直接对信号进行解调，适用于复杂的信号环境。
三、调制与解调技术的步骤1. 调制技术的步骤- 选择适合的调制技术和参数。
- 产生调制信号：将原始信息信号与载波信号进行叠加或控制。
- 调制预处理：添加同步信号、更正信息信号的频谱等。
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。
调制与解调的名词解释
调制与解调的名词解释调制和解调是在通信中常用的两种信号处理技术。
调制是指在通信过程中，通过改变一个信号（称为基带信号）的某些特性，将其转换为适用于传输和传递的信号（称为载波信号），以便能够有效地在媒介（例如空气中的无线电波或光纤中的光信号）中传输。
调制主要用于将信息通过传输介质传播给接收端。
调制技术的目的是在不增加功率和频带宽度的情况下，提高信息传输的可靠性、效率和距离。
解调是指在接收端将调制后的信号恢复成起始的基带信号的过程。
解调技术是调制技术的逆向过程，目的是恢复出原始的信息，以便于后续的信号处理和解读。
解调器通常会处理噪声、干扰和失真等问题，以保持准确性和可靠性。
调制和解调是通信系统中必不可少的两个环节，主要作用是实现可靠的信息传输和接收。
常见的调制和解调技术包括：幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）、振幅移键调制（ASK）、频移键调制（FSK）、相移键调制（PSK）等。
幅度调制（AM）是调制信号的幅度和幅度波动与基带信号的振幅及变化相关的一种调制技术。
在AM调制中，基带信号的振幅对应调制波的振幅，它的变化则反映了基带信号的变化。
解调器将AM信号转换为原始的基带信号，在接收端进行解码。
频率调制（FM）是调制信号的频率和频率波动与基带信号的振幅及变化相关的一种调制技术。
在FM调制中，基带信号的振幅对应调制波的振幅，但是基带信号的变化对应调制波的频率的变化，即频率和振幅成正比。
解调器将FM信号转换为原始的基带信号，在接收端进行解码。
相位调制（PM）是调制信号的相位和相位波动与基带信号的振幅及变化相关的一种调制技术。
在PM调制中，基带信号的振幅对应调制波的振幅，但是基带信号的变化对应调制波的相位的变化，即相位和振幅成正比。
解调器将PM信号转换为原始的基带信号，在接收端进行解码。
振幅移键调制（ASK）是将数字信号转换为模拟信号的一种调制技术。
ASK调制器根据待传输的数字信号（比特流）的高低电平来决定于载波的信号在该时间段内为高电平还是低电平。
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。
移动通信第2章调制与解调
调制信号的功率谱
f
7
2.1.5 数字调制分类的方法
数字式调制
不恒定包络
ASK（移幅键控） QAM（正交幅度调制） MQAM（星座调制）
FSK BFSK（二进制移频键控） (移频键控) MFSK（多进制移频键控）
BPSK（二进制移相键控）
恒定包络
PSK (移相键控)
DPSK（差分二进制移相键控）
QPSK (正交四相 移相键控)
• 当采用较高传输速率时，要求更为紧凑的功率谱才能满足 对邻道辐射功率低于-60dB~-80dB的要求
23
2.2.12 GMSK
• GMSK是GSM的优选方案
– 实现简单，在原MSK调制器增加前置滤波器，得到平滑后的某 种新的波形后再进行调频，就可以得到良好的频谱特性
– 对前置滤波器的要求 • 带宽窄且为锐截止型，以滤除基带信号中的高频成分 • 有较低的过脉冲响应，防止已调波瞬时频偏过大 • 保持输出脉冲响应的面积不变，使调制指数为1/2
11
第2章 调制与解调
2.1 概述 2.2 数字频率调制
– 二进制频移键控BFSK – 最小频移键控MSK） – 高斯最小频移键控GMSK
2.3 数字相位调制
– 二进制移相键控调制2PSK – 四相移键控调制QPSK
• 交错四相移键控调制OQPSK • /4- DQPSK调制
2.4 正交振幅调制QAM 2.5 扩频调制技术 2.6 多载波调制
S(t)
1
-1 -1
1
1
1
0
f2
f1
f1
f2
f2
f2
k
2π +1 -1
-1 +1 +1 +1
信号的调制与解调原理
信号的调制与解调原理一、引言信号的调制与解调是无线通信领域中的重要概念和技术。
调制是将待传输的信息信号转换为适合传输的载波信号的过程，而解调则是将接收到的调制信号恢复为原始的信息信号。
本文将介绍信号的调制与解调原理，包括调制与解调的基本概念、常见的调制与解调方法以及它们的工作原理。
二、调制的基本概念调制是为了将信息信号传输到远距离而进行的一种处理方式。
信息信号通常是模拟信号或数字信号，而载波信号则是一种高频振荡信号。
调制的目的是将信息信号转换为适合传输的载波信号，使其能够在信道中传输。
三、调制的方法常见的调制方法有幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)。
幅度调制是通过改变载波信号的幅度来传输信息，频率调制是通过改变载波信号的频率来传输信息，相位调制则是通过改变载波信号的相位来传输信息。
不同的调制方法适用于不同的应用场景，选择合适的调制方法可以提高信号的传输质量和效率。
四、调制的工作原理以幅度调制为例，幅度调制是通过改变载波信号的幅度来传输信息。
具体来说，幅度调制将信息信号的振幅与载波信号的振幅相乘，产生调制后的信号。
在接收端，解调器会将接收到的调制信号进行解调，恢复出原始的信息信号。
解调的过程与调制相反，通过检测调制信号的幅度变化来提取出原始的信息信号。
五、解调的基本概念解调是将接收到的调制信号恢复为原始的信息信号的过程。
解调器是用于解调的设备，它可以通过检测调制信号的特征来提取出原始的信息信号。
六、解调的方法解调的方法与调制的方法相对应。
以幅度调制为例，解调的方法包括包络检测和同步检测。
包络检测是通过检测调制信号的幅度变化来恢复原始的信息信号，而同步检测则是通过与载波信号保持同步来恢复原始的信息信号。
不同的解调方法适用于不同的调制方式，选择合适的解调方法可以提高解调的准确性和稳定性。
七、调制与解调的应用调制与解调广泛应用于无线通信领域。
无线电广播、电视传输、手机通信等都依赖于调制与解调技术。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 2
1 2
时变
最大功率值 最小功率值
1 2 2 P V ( 1 m MAX cm a) 2 1 2 2 P V ( 1 m ) MIN cm a 2
在调制信号一周内的平均功率值
11 1 1 2 2 2 2 P V ( 1 m cos t ) d t V ( 1 m ) cm a cm a 2 2 2 2 0
结论：DSB 节省了功率，但没有节省频带
③表达式与波形
( t ) V cos t 载波信号 v c cm c
( t ) V cos t , (c ) 调制信号 v m
v ( t ) AV V cos t cos t m cm c 1 1 AV V cos( ) t AV V cos( ) t m cm c m cm c 2 2
2
②从频谱计算功率 载频功率
调制前 调制后
两个旁频功率 1 1 2 12 P 2 ( m V ) m P a cm a c 2 2 2 总功率
1 2 P Vcm c 2
12 12 P P P V ( 1 m ) c c m a 2 2
与时域计算相同
比较：
旁频功率 载频功率
结论： 由于 携带信息的频谱分量的能量占总能量的比例很小
1 2 ma 2 m a ＜1，因此在AM调制中，
怎么办？
2.抑制载波的双边带调幅（DSB-SC）
为什么要抑制载波 ①频谱与带宽 载波不携带信息 载频占据的功率最多
BW = 2F ②功率 DSB信号功率为两旁频功率之和
V k V c o s t c m a m
载波幅度按调制信号规律变化
V
cm
V ( 1 m c o s t ) c m a
ma k aVm Vcm
V cm ( t )
t
称为调幅系数
V
cm
t
(2) 调幅波的时域表示
表达式
波形
v ( tV ) ( t ) c o s t V ( 1c m o s t ) c o s t c m c c m a c
3.2 模拟调制
3.2.1 幅度调制与解调 1. 普通调幅(AM) 载波信号
v ( t ) V cos t c cm c
调制信号
v ( t ) V cos t , m
Vcm Vm
(1) 调幅的定义
c
Vt () V k v () t c m c m a
AM波形特征:
当
ma 1
时
上、下包络
均反映调制信号变化
上包络
下包络
从时域看——什么是调制失真？
当
ma 1 时 v ( tV ) ( t ) c o s t V ( 1c m o s t ) c o s t c m c c m a c
幅度出现负值
上、下包络不反映
调制信号变化——
已调波的特点：带宽一定远小于中心频率
为什么要调制？ （1）在无线系统中，为了有效地辐射功率。 （2）在有线系统中，同轴线对于高频提供了有效 的屏蔽，使得高频信号不致泄漏。 （3）无线电高频可提供较大的通信容量。 （4） 利用调制解调技术可以提供有效的方法来克 服信道缺陷 。
调制的方式
正弦载波
调幅
射频通信电路
调制和解调
本课程传输的信号
基带信号——欲传输的信息，频谱集中在较低 频率（数字、模拟）(或称调制信号) 载波——正弦、高频 已调波——携带了信息的高频窄带信号（或称通带 信号）
3.1 什么是调制和解调 调制——基带信号加载到正弦载波的过程 调制的结果——得到已调波 解调——从已调波中恢复基带信号的过程
调制前
调制后
带宽
——比DSB缩小一半 B W F m ax
②表达式与波形 载波信号
v ( t ) V cos t c cm c
v ( t ) V cos t , m
结论：
抑制载波双边带信号是调制信号与载波信号相乘的结果
波形 波形特点 （1）上下包络均
两信号相乘
不同于调制信号的变化形状
（2）在调制信号的过零点处，
已调波的相位发生180度突变。
相位突变
下包络
3. 单边带调幅(SSB-SC)
引出思路——双边带调幅的两个边带完全相同，为节省频带，
仅发射一个边带
①频谱与带宽
、 、 c c c 2、 2 c c 3、 3 ……. c c
② 带宽
调制前 调制后
BW=
2 (2 F )
调制前
c
调制后
BW=
2 m a x (2 Fmax )
（4）调幅波的功率（单位电阻）
①从时域计算 ( t ) V ( 1 m c o s t ) 调幅波幅度 V c m c m a
A cos( t ) c
调频 调相
模拟调制——基带信号是模拟信号 数字调制——基带信号是数字信号
衡量调制解调器好坏的主要性能指标
1.抗噪声抗干扰能力 2. 调制方式的频谱有效性 在保证传输速率和质量条件下，使用带宽越小越好 3.调制方式的功率有效性
线性功率放大器?
放大已调射频信号,可用
非线性功率放大器?
调制失真
理论上波形
上包络 下包络 实际电路波形
（3）调幅波（AM）的频谱与带宽
① 频谱
v ( tV ) ( t ) c o s t V ( 1c m o s t ) c o s t c m c c m a c
1 1 v ( t ) V cos t m V cos( ) t m V cos( ) t cm c a cm c a cm c 2 2
频谱成分 带宽
调制前
调制前
c
调制后
调制后
频谱特征 1. 三条谱线 载频 c 一对旁频 2. 幅度 载频 V c m
1 1 旁频 mV a c m KV a m 2 2
调制前
频谱线性搬移
c
调制后
载频幅度最大
载频不携带信息
从频域看——什么是调制失真? 频谱搬移过程出现了非线性 出现了调制信号的谐波