信号的调制与解调(完整版)
信号调制与解调
us=(Um+mx)cosωct
ωc——载波信号角频率； Um——调幅波中载波信号旳幅值； m——调制旳敏捷度；x——调制信号。
第3章 信号调制解调电路
3.1 调幅式测量电路及其应用 3.2 调频式测量电路 3.3 调相式测量电路 3.4 脉冲调制式测量电路
在非电量测量仪器中，对被测非电量信号， 一般具有较低旳频谱，常在零频(直流)到几十 kHz范围内变化。当被测信号比较弱时，在信号 传送过程中，易受其他同频信号干扰，如易受工 频干扰及直流放大旳低频噪声与直流漂移等影响， 不宜采用直接放大旳形式，经常采用调制——解 调措施，提升电路旳抗干扰能力、传播能力及有 效地提升信噪比。
750Ω
51Ω 0.1μF
0.1μF 1kΩ
3.3kΩ
82 3 6 11M0 C149162 4 14 5
680kΩ 1kΩ1kΩ 20μF
3.3kΩ
uo 0.1μF
47kΩ
-8V
b) 实用电路
(2)开关电路调制（前已述及）
ux
V1
O
t
V2
ux
uo
Uc
O
t
Uc Uc
uo O
t
(3)信号相加调制
在线性电路中，两个不同频率旳信号相加，不会得 到第三个频率旳信号，从而也就不能进行调制。为了取 得频率变换，必须在电路中加入非线性器件。
在二极管检波器中电流脉冲旳通角θ＝ cos-1 u0 /Um。负载RL 与二极管正向电阻r之比越大,需要向滤波器供电旳时间越短，
4.5信号的调制与解调
调 幅
调制信号 已调信号f 已调信号fS (t)= f (t)cosω0t )cosω
fS (t)
f (t)
信道
y(t)
y(t)= f (t)cosω0t )cosω
s(t) = cosω0t
载波信号
其频谱为 FS(jω)=½{F[j(ω- ω0)]+F[j(ω+ ω0)]} (jω)=½{F[j(ω )]+F[j(ω
−1000
1
1000
cos1000t
解：已知：Sa(ωCt) ⇔ π G ω (ω) ∴ 1 Sa(2t) ⇔1G (ω) = E( jω) 4 ωC 2 C π 2 设： f1(t) = e(t)cos1000t
−1001
−999
0 999
1001
ω
F ( jω) = 1{E[ j(ω +1000)]+ E[ j(ω −1000)] = 1 [G (ω +1000) +G (ω −1000)] 1 4 4 2 4
第四章第1讲 9
时分复用的优点
数字系统，传输误差小； 数字系统，传输误差小； 系统便于标准化为集成电路。 系统便于标准化为集成电路。
第四章第1讲
10
第四章第1讲
8
时分复用
1 定义： 定义： (TDMA)（time division multiple （ access） ） 适用对象：脉冲调制信号，具有不连续的波形， 适用对象：脉冲调制信号，具有不连续的波形， 它只在某些时间间隔内传送信号。 它只在某些时间间隔内传送信号。 利用脉冲调制信号的时间间隔去传送别的信号， 利用脉冲调制信号的时间间隔去传送别的信号， 从而实现在同一时间内传送多路信号的目的， 从而实现在同一时间内传送多路信号的目的，即 时分复用。 时分复用。 2 步骤： 步骤： 发送端：采样 量化——编码 发送端：采样——量化 量化 编码 接收端：解码——零阶保持 接收端：解码 零阶保持——平滑滤波 平滑滤波 零阶保持
电路基础原理数字信号的调制与解调
电路基础原理数字信号的调制与解调数字信号的调制与解调是电路基础原理中的重要概念。
调制是将数字信号转化为模拟信号的过程，解调则是将模拟信号还原为数字信号的过程。
本文将介绍数字信号的调制与解调原理及其应用。
一、调制的基本原理调制是为了将数字信号传输到远距离时，能够克服传输噪声、提高信号质量而进行的一种技术。
数字信号经过调制后，会转化为模拟信号，其特点是连续的波形。
1.频移键控调制(FSK)FSK是一种基本的数字信号调制方式，它通过改变信号的频率来表示不同的数字。
在FSK中，使用两个频率来分别代表二进制的0和1。
2.相移键控调制(PSK)PSK是一种通过改变信号的相位来表示不同的数字的调制方式。
在PSK中，使用不同的相位来表示二进制的0和1。
3.正交幅度调制(QAM)QAM是一种通过改变信号的振幅和相位来表示不同的数字的调制方式。
在QAM中，通过改变信号的振幅和相位的组合来表示多个二进制数字。
二、解调的基本原理解调是将模拟信号还原为数字信号的过程，其目的是还原接收到的信号，以便后续的数字信号处理。
1.频移解调频移解调是将经过FSK调制的信号还原回数字信号的过程。
解调器需要检测接收到的信号的频率，并根据频率的不同判断出二进制的0和1。
2.相移解调相移解调是将经过PSK调制的信号还原为数字信号的过程。
解调器需要检测接收到信号的相位，并根据相位的变化来判断出二进制的0和1。
3.幅度解调幅度解调是将经过QAM调制的信号还原为数字信号的过程。
解调器需要测量接收到信号的振幅和相位，并根据这些信息来判断出二进制的0和1。
三、调制与解调的应用调制与解调技术广泛应用于通信领域，特别是在无线通信中。
1.无线电广播无线电广播使用调制技术将音频信号转化为无线电信号，并通过无线电波传输到接收器中，然后通过解调技术将无线电信号还原为音频信号。
2.移动通信移动通信中的调制与解调技术被用于将数字信号通过无线电信道传输，以实现声音、图像和数据的无线传输。
信号的调制与解调
图6.2 AM调制器模型
第7章 数字信号的调制与解调
1 AM信号的时域表示 载波信号 uc (t) Ac cos(ct 0 ) 调制信号（或称为基带信号） A f (t) ,
用滤波法产生单边带信号，即所谓的滤波法。 就是在双边带调制后接上一个边带滤波器， 保 留所需要的边带，滤除不需要的边带。边带滤 波器可用高通滤波器产生USB边带信号，也可 用低通滤波器产生LSB信号。图6.10 (a)是产生 SSB信号的高通和低通滤波特性，图6.10 (b)是 SSB信号的频谱特性。
号 f (t) 是一具有带宽的信号，如声音信号的频域表示为如图
6.7。
图 6.7 声音频谱图
常规双边调幅频谱图 /comm/txyl/webstandard/wljc/flash00/flash3-1.htm
第7章 数字信号的调制与解调
认 为 带 宽 Bm 0 ~ 4KHz ， 则 AM 调 制 为
其中 f (t) Am cosmt , 上式中：c m A为直流分量（f＝0），f (t) 为一
基带信号即低频信号。如果考虑完整，故基带信 号写为 A f (t)
第7章 数字信号的调制与解调
为方便分析起见，假设取
0 0 ， Ac 1， uc (t) cosct ，按调幅器模型实现得：
第7章 数字信号的调制与解调
第6章 信号的调制与解调 6.1模拟信号的调制与解调 6.1.1调制功能 6.1.2 常规双边调幅系统(AM) 6.1.3 单边带调幅(SSB) 6.1.4 频分复用( FDM) 6.2 数字信号的调制与解调 6.2.1 二进制振幅键控（2ASK）或通断键控（OOK） 6.2.2移相键控 6.2.3 频移键控
通信系统的信号调制与解调技术
通信系统的信号调制与解调技术概述：- 通信系统是现代社会中不可或缺的重要组成部分，它将信息通过信号的调制与解调来实现传输和接收。
- 信号调制是将原始信号转换为适合传输的模拟信号或数字信号的过程，而解调则是将接收到的信号转换回原始信号的过程。
一、调制技术：1. 调制的基本概念：- 在通信过程中，为了能够有效地传输信号并提高抗干扰能力，需要将原始信号转换为适合传输的信号形式。
- 调制是指通过改变原始信号的某些特性，将其转换为另一种形式的信号。
2. 调制的分类：- 模拟调制：- 频率调制（FM）：根据原始信号的幅度变化来调制载波频率。
- 相位调制（PM）：根据原始信号的幅度变化来调制载波相位。
- 幅度调制（AM）：根据原始信号的幅度变化来调制载波幅度。
- 数字调制：- 脉冲振幅调制（PAM）：将数字信号转换为一系列脉冲的幅度。
- 正交振幅调制（QAM）：将数字信号转换为正交的两路模拟信号。
- 频移键控（FSK）：将数字信号通过改变频率来调制载波。
- 相移键控（PSK）：将数字信号通过改变相位来调制载波。
3. 调制的过程：- 信号调制的过程一般分为两步：载波生成和调制。
a. 载波生成：- 载波是指能够传输信号的电磁波。
- 载波可以由频率稳定的振荡器产生，频率由待调制信号的带宽决定。
b. 调制：- 将待传输的信号与产生的载波进行合理的叠加或调整，以达到信号传输的目的。
- 通过改变载波的幅度、频率或相位来实现信号的调制。
二、解调技术：1. 解调的基本概念：- 解调是指将调制信号还原为原始信号的过程，是调制的逆过程。
2. 解调的分类：- 线性解调：- 包络检测：通过检测调幅信号的包络来还原原始信号。
- 频率鉴别：通过检测调频或调相信号的频率变化来还原原始信号。
- 包络鉴别：通过检测调幅信号的包络和频率变化来还原原始信号。
- 非线性解调：- 直接检测：直接从调制信号中提取原始信号。
3. 解调的过程：- 解调的过程与调制相反，一般分为两步：接收和解调。
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通信领域中的重要概念，它们在无线通信、有线通信以及光通信等领域中起着关键作用。
调制（Modulation）是指将要传输的原始信号通过改变载波的某些特性来进行编码，以便能够适应信道传输的需求。
解调（Demodulation）则是将经过调制的信号恢复为原始信号的过程。
本文将详细介绍信号的调制与解调原理。
二、调制原理1. 调制的基本概念调制技术的核心是将原始信号与载波进行合理的组合，通过改变载波的某些特性来实现信息的传输。
常见的调制方式包括振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
2. 振幅调制（AM）振幅调制是指通过改变载波的振幅来传输信号的一种调制方式。
在振幅调制中，原始信号的幅度变化会导致载波的幅度随之变化，从而实现信息的传输。
振幅调制的优点是简单易实现，但受到干扰的影响较大。
3. 频率调制（FM）频率调制是通过改变载波的频率来传输信号的一种调制方式。
在频率调制中，原始信号的波形会使载波的频率随之变化，从而实现信息的传输。
频率调制的优点是抗干扰能力强，但需要更宽的带宽。
4. 相位调制（PM）相位调制是通过改变载波的相位来传输信号的一种调制方式。
在相位调制中，原始信号的波形会使载波的相位随之变化，从而实现信息的传输。
相位调制的优点是带宽利用率高，但对于相位噪声敏感。
三、解调原理1. 解调的基本概念解调是将经过调制的信号恢复为原始信号的过程。
解调的目标是将调制信号中的信息提取出来，并进行恢复。
解调过程通常包括检测、滤波和信号恢复等步骤。
2. 幅度解调幅度解调是将调制信号中的振幅信息提取出来的过程。
常见的幅度解调方式有包络检波和同步检波等。
包络检波是通过将调制信号通过整流和低通滤波器处理，提取出其包络来实现幅度解调。
同步检波则是利用参考信号与调制信号进行比较，提取出其振幅信息。
3. 频率解调频率解调是将调制信号中的频率信息提取出来的过程。
常见的频率解调方式有相干解调和非相干解调等。
信号的调幅与解调-PPT
14
三.调幅信号的频谱
u AM (t) U cm (1 M a cos t) cosct
Ucm cosct UcmM a cos t cosct
U cm
cosct
1 2
M aU cm
cos(c
)t
1 2
M aU cm
cos(c
)t
载频 上边频 下边频
载频 上边频
复杂调制信号调幅的频谱
调幅波的频带宽度为： BW=2Fn
下边带 上边带
调制过程为频谱的线性搬移过程，即将调制信号的频谱 不失真地搬移到载频的两旁。因此，调幅称为线性调制。 调幅电路则属于频谱的线性搬移电路。
18
复杂调制信号调幅的频谱
1.调幅的实质是频谱的线性搬移 2.调幅必须采用非线性电路实现
19
有新的频率产生
频率变换作用
线性电路
没有新的频率产生
非线性电路
有新的频率产生
27
1.非线性元件的频率变换作用 一个信号通过线性元件和非线性元件
产生频率：
ω，2ω，3ω等谐波
28
两个信号通过线性元件和非线性元件
产生组合频率： ω =|±pω1 ±qω2| (p、q =0，2，3 ……)
29
结论
1.一个正弦信号通过非线性元件产生基波和多 次谐波。
11
调幅系数
Ucm (1 M a cos t) cosct
Umax表示调幅波包络的最大值，Umin表示调幅波包络的 最小值。
Ma 表 明 载 波 振 幅 受 调 制 控 制 的 程 度 ， 一 般 要 求 0≤Ma≤1，以便调幅波的包络能正确地表现出调制信 号的变化。Ma>1的情况称为过调制,
信号的调制与解调原理
信号的调制与解调原理信号的调制与解调是通信领域中非常重要的基础知识，它涉及到了信号的传输、处理和解析等方面。
在现代通信技术中，调制与解调技术已经得到了广泛的应用，它不仅可以提高信号的传输效率，还可以减少信号传输过程中的误差。
本文将从信号的调制原理、调制方式、解调原理和解调方式等方面进行详细介绍。
一、调制原理。
调制是指将要传输的信息信号与载波信号进行合成，形成新的调制信号的过程。
在调制过程中，信息信号会改变载波信号的某些参数，如振幅、频率或相位，从而实现信息的传输。
常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
其中，AM调制是通过改变载波信号的振幅来传输信息，FM调制是通过改变载波信号的频率来传输信息，而PM调制则是通过改变载波信号的相位来传输信息。
二、调制方式。
在实际的通信系统中，调制方式的选择取决于传输信号的特性和通信环境的要求。
对于不同的调制方式，其传输效率、抗干扰能力和带宽利用率等方面都有所不同。
在选择调制方式时，需要综合考虑这些因素，以达到最佳的通信效果。
三、解调原理。
解调是指将调制信号中携带的信息还原出来的过程。
在解调过程中，需要利用合适的解调器来还原原始的信息信号。
解调的原理与调制相反，它是通过检测调制信号的某些参数变化来提取信息信号。
常见的解调方式有包络检波、鉴频检波和鉴相检波等。
四、解调方式。
解调方式的选择同样取决于通信系统的要求和环境条件。
不同的解调方式对信号的抗干扰能力、解调精度和成本等方面有所不同。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的解调方式，以确保信息信号能够被准确、稳定地还原出来。
总结。
信号的调制与解调原理是现代通信技术中的重要内容，它直接影响着通信系统的性能和稳定性。
在实际应用中，需要根据通信系统的要求和环境条件选择合适的调制与解调方式，以实现高效、可靠的信息传输。
希望本文对读者对信号的调制与解调原理有所帮助。
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信号与系统
课
程
设
计
设计题目：信号的调制与解调
院系：机械电子工程系
专业班级：09应用电子技术
学生姓名：谢焱松吴杰谭雨恒刘庆
学号：09353017 09353018 09353019 09353020
专业班级：文如泉
起止时间：2010.12.13-2010.12.25
设计任务：
信号的调制与解调
•目的：理解Fourier变换在通信系统中的应用：掌握调制与解调的基本原理。
•要求：实现信号的调制与解调。
•内容：调制信号为一取样信号（自己选，一般取常见的信号），利用MATLAB分析幅度调制（AM）产生的信号频谱，比较信号调制前后的频谱并解调已调信号。
设载波信号的频率为100HZ。
•方法：应用MATLAB平台。
•参考资料：MATLAB相关书籍。
教师点评：
一、课程设计目的
利用MATLAB 集成环境下的Simulink 仿真平台，设计一个2ASK/2DPSK 调制与解调系统。
用示波器观察调制前后的信号波形；用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化；加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率；最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。
二、课程设计要求
（1）熟悉MATLAB 环境下的Simulink 仿真平台，熟悉2ASK/2DPSK 系统的调制解调原理，构建调制解调电路图。
（2）用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号的频谱的变化。
并观察解调前后频谱有何变化以加深对该信号调制解调原理的理解。
（3）在调制与解调电路间加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率，并给出仿真波形，改变信噪比并比较解调后波形，分析噪声对系统造成的影响。
（4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。
三、基本原理
1 ASK 调制与解调
ASK 即幅移键控（振幅键控），是一种相对简单的调制方式。
对于振幅键控这样的线性调制来说，在二进制里，2ASK 是利用基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时断时续的输出，有载波输出时表示发送“1”，反之表示发送“0”。
根据线性调制的原理，一个2ASK 信号可表示为：t w t s t e c cos )()(0=。
式中，w c 为载波角频率，s(t)为单极性NRZ 矩形脉冲序列∑-=n
b n nT t g a t s )()(。
其中，g(t)是持续时
间为T b 、高度为1的矩形脉冲，常称为门函数；a n 为二进制数字 调制：幅移键控相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码
而已。
幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。
二进制振幅键控它实际是当调制的数字信号为“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。
原理如图1所示。
载波信号一般用正弦信号，调制信号是把数字序列转换成矩形脉冲序列，通断键控将矩形脉冲序列与载波相乘，把频谱搬移到载波频率附近，实现2ASK 。
波形如图2示。
解调：2ASK 信号解调的常用方法主要有两种：包络检波法和相干检测法。
本课程设计采用相干解调法。
相干检测法是利用此载波与收到的已调信号相乘，经低通滤波滤除第二项高频分量后，即可输出s(t)信号，低通滤波器的截止频率与基带数字信号的最高频率相等。
由于
噪声影响及传输特性的不理想，低通滤波器输出波形有失真，经抽样判决、整形后再生数字基带脉冲，原理如图3所示。
2 DPSK 调制与解调
二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记为2DPSK 。
它是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息，所谓相对载波相位是只本码元初相与前一码元初相之差。
调制：2DPSK 方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。
例如，假设相位值用相位偏移△φ表示（△φ定义为本码元初相与前一码元初
图1 ASK 调制原理 cos w c t
S 2ASK (t)
b(t) 图2 输出后2ASK 的波形
图3 ASK 信号的相干解调
解调器 2ASK 信号
e 0(t) s (t
z (t y(t) cos w c
LP BP 抽 样
判决器 定时脉冲
相只差），并设：
△φ=π→数字信息1；△φ=0→数字信息0
则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如如下：
数字信息：0 0 1 1 1 0 0 1 0 1
2DPSK信号相位：0 0 0 π0 πππ0 0 π
或πππ0 π0 0 0 ππ0
画出的2PSK及DPSK信号的波形如图4示。
图4 2PSK 及2DPSK信号的波形
2DPSK的产生基本类似于2PSK，只是调制信号需要经过码型变换，将绝对码变为相对码，其原理图如图5所示。
图5 2DPSK信号的调制原理图
可见，2DPSK信号的功率谱密度和2PSK信号的功率谱密度是完全一样的。
解调：2DPSK信号可以采用相干解调法和差分相干解调法。
文中采用相干解调法，其解调原理是：先对2DPSK信号进行相干解调，恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息，如图6所示，（a）和（b）分别表示解调器原理图和解调过程各点时间波形。
图6(b) 2DPSK的相干解调波形
3 2ASK/2DPSK调制与解调
2ASK/2DPSK调制与解调：即将2DPSK的调制与解调系统嵌入到2ASK调制于解调系统中。
整个过程为：ASK调制——DPSK调制——DPSK解调——ASK解调
四、系统设计
1 ASK调制与解调
构建ASK调制与解调电路，如图7所示，并用示波器观察调制与解调前后的信号
图 7 ASK 调制与解调电路图
波形，如图8所示。
将基带信号与载波信号相乘，经过带同滤波器，就完成了调制过程；经过信道传输
后，经过带同滤波器，与本地载波相乘，再经过低通滤波器，最后经过抽样判决起转换成数字信号，就完成了解调过程。
图8 ASK调制与解调波形图
第一路波形为基带信号，第二路波形为载波，第三波形路为调制后的信号，第四路波形为已调信号经过带同滤波器和低通滤波器后所得信号，第五路波形为经过抽样判决器过得到的解调波形。
2 DPSK调制与解调
图9 DPSK调制与解调电路图
构建DPSK调制与解调电路，并用示波器观察调制与解调前后的信号波形。
图9是DPSK采用模拟调制的电路图。
调制电路的主要模块是码型变换模块，它主
要是完成绝对码波形转换为相对码波形，在实际的仿真中基带信号要先经过差分编码，
图10 DPSK调制与解调波形
再进行极性双变换，得到的信号与载波一起通过相乘器，就完成了调制过程。
仿真结果如图10所示。
3 ASK/DPSK调制与解调
根据ASK和DPSK调制与解调电路图以及ASK/DPSK调制与解调的原理，构建ASK/DPSK调制与解调电路，如图11所示，调制与解调前后的信号波形如图12。
图11 ASK/DPSK 调制与解调电路
第一路波形为基带信号，第二路信号为载波信号，第三路信号为基带信号与载波相乘所得信号，第四路信号为所得信号经过带通滤波器后的已调波，第五路信号是经过抽
样判决后的数字信号，第六路信号是经过封装部分的DPSK调制与解调后所得的信号，第七路信号是经过带通滤波器后与本地载波相乘后的所得信号，第八路信号是经过低通滤波器后的信号，第九路信号是经过抽样判决器后的解调信号。
图12 ASK/DPSK调制与解调波形
其中subsystem中封装的DPSK调制与解调电路图如图13，波形如图14所示。
图13 封装的DPSK调制与解调电路图
第一路信号是载波，第二路信号是ASK调制信号，第三路信号是经过码变换和单双极性变换后，与载波相乘所得的调制信号，第四路信号第三路信号相同，为了观察噪
声对信号的影响而加入，第五路信号经过带通滤波器后，与本地载波相乘后，再通过低通滤波器后得到的信号，第六路信号是经过抽样判决器后的DPSK解调信号。
图14 封装的DPSK调制与解调波形图
图15 基带信号频谱图16 ASK调制后信号频谱
图17 DPSK调制后信号频谱图18 DPSK解调后信号频谱
将频谱分析模块加入到基带信号处，其频谱如图15所示；将频谱分析模块加入到。