几种AM信号数字化解调算法比较
数字信号处理中的调制与解调技术
数字信号处理中的调制与解调技术数字信号处理技术在现代通信中扮演着至关重要的角色。
它可以对信号进行调制与解调，使得信号可以在不同的载体(比如无线电波、光纤等)传输和传递。
本文将介绍数字信号处理中的调制与解调技术。
一、调制技术调制技术是将基带信号(即未调制的信号)转换为能够在载体中传输的信号的过程。
它可以用来改变信号的频率、幅度和相位等属性。
常见的调制技术包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)等。
1. 幅度调制(AM)幅度调制是最简单的调制技术之一，它通过将基带信号和一个高频载波信号进行乘法运算，来改变信号的幅度。
结果可以用下式表示:s(t) = Ac[1 + m(t)]cos(2πfct)其中，Ac是载波的幅度，f是载波频率，m(t)是基带信号，s(t)为调制后的信号。
可以看出，载波信号的幅度随着基带信号而变化，从而实现了对信号幅度的调制。
2. 频率调制(FM)频率调制是一种常见的调制方式，在广播电台、卫星通信等领域得到广泛应用。
它是通过改变载波频率的大小，来反映出基带信号的变化。
这个过程可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfc t + kf∫m(τ)dτ]其中，kf是调制指数，m(t)是基带信号，∫m(τ)dτ是对基带信号的积分。
这里，频率调制实质是将基带信号的斜率值转化为频率的变化，从而体现了基带信号的变化。
3. 相位调制(PM)相位调制是另一种常见的调制方式，它通过改变相位来反映出基带信号的变化。
相位调制可以用下式表示:s(t) = Ac cos[2πfct + βm(t)]其中，β是调制指数，m(t)是基带信号。
可以看出，相位调制实质上是将基带信号的变化转化为相位的变化。
二、解调技术解调技术是将调制后的信号还原为原始基带信号的过程。
它在通信中起着至关重要的作用，可以保证信息的正确传递。
1. 相干解调相干解调是最常见的解调方式，它是通过连续时间信号的乘法运算来分离出基带信号的。
AM幅度调制解调
AM幅度调制解调1. 概述在通信领域中，AM幅度调制解调是最为基础的调制解调方式之一。
AM表示幅度调制（Amplitude Modulation），即通过调节载波的振幅来实现传输信息。
此方法简单易行，但由于调制信号对载波的幅度有影响，因此存在一些问题。
2. AM信号的生成产生AM信号的通信系统由下图所示。
调制器将一个低频信号（称为基带信号或调制信号）m(t)与高频载波信号（频率为fc）相乘，生成带有信息的AM信号s(t)。
s(t) = [Ac + m(t)] cos(2πfct)•Ac：载波振幅•m(t)：调制信号•fc：载波频率在AM调制过程中，载波振幅Ac和载波频率fc保持不变，载波相位随时间推移而改变（cos函数）。
调制信号m(t)随着时间的推移而改变，根据m(t)的变化，载波的振幅会随之改变。
3. AM信号的特点3.1 带宽•以s(t)为例：带宽为 2×调制信号带宽 + 载波频率。
•由于信息存在于载波振幅中，因此带宽比基带信号带宽大得多。
•在AM信号的传输过程中，通常会存在一些失真，例如频率失真和相位失真。
采用过调制或者双边带抑制等技术可以减轻失真。
3.2 幅度限制•载波振幅必须低于某个最大值，否则会导致失真。
•由于调制信号对振幅的调制，如果调制信号加上太大，则会导致在接收端的解调出来的结果失真。
•通过调整调制信号幅度可以消减失真，但同时也减小了传输的范围。
4. AM信号的解调以下以相干解调为例，简单介绍AM信号解调的原理。
4.1 相干解调相干解调是一种较为常用的解调技术，在此方法中，接收机需要知道载波角频率fct，因为相干解调需要使用本地产生的绝缘同步载波信号来解调。
根据公式：cos(2πfct) × cos(2πfct) = 1/2 + 1/2 cos(4πfct)可以发现，如果将一个信号分别与1/2和cos(4πfct)相乘，然后进行低通滤波，就可以得到原始调制信号。
AM数字解调
AM 数字解调设计一、AM 数字调制调幅就是使载波的振幅随调制信号的变化规律而变化。
用音频信号进行调幅时，其数学表达式可以写为：t t mv A t s c ωcos ))(1()(Ω+=式中，Ωv 为调制音频信号，m 为调制指数，它的范围在（0，1）之间，如果m>1已调波的包络会出现严重的失真，而不能恢复原来的调制信号波形，也就是产生过量调幅。
本设计AM 调制信号载波频率定为12kHz ，调制信号为频率可调的单音频信号，调制指数在6.66％至100％之间可调，调制信号频率、调制指数均通过串口更改。
AM 数字调制原理如框图1所示。
图1 AM 数字调制原理框图二、AM 数字解调软件无线电的解调一般采用数字相干解调的方法。
数字相干解调法从原理上讲与模拟相干解调法一样。
常见于模拟解调电路的一般相干解调法（指用一个同频同相的本地载波去相干解调），当同频同相不满足时，解调输出就会严重失真。
由于正交解调法在一定程度上能克服以上这些弱点，因此，软件无线电的解调一般采用数字正交解调法。
AM 信号的数字正交解调原理框图如图2所示。
图2 AM 数字正交解调原理框图AM 信号经A/D 采样后的信号表达式为：)c o s ()()(0ϕω+=c n a n s式中，)()(n m A n a +=；)(n m A >；)(n m 为调制信号；0ϕ为载波的初始相位。
信号分别乘以)cos(n c ω和)sin(n c ω-后低通滤波，得同相和正交分量：同相分量：)cos()()(0ϕn a n X I = 正交分量：)sin()()(0ϕn a n X Q = 对同相分量与正交分量的平方和开方：)()()]sin()([)]cos()([)()(202022n m A n a n a n a n X n X Q I +==+=+ϕϕ减去直流分量A 就可解得了调制信号m(n)。
这种方法具有较强的抗载频失配能力，即本地载波与信号载波之间允许一定的频率偏差，当由于传输信道或其他一些原因而造成本地载波与信号的载波之间存在频差和相差时，同相分量和正交分量可表示为：)]()(cos[)()(n n n n a n X I ϕω∆+∆= )]()(sin[)()(n n n n a n X Q ϕω∆+∆=式中，)(n ω∆、)(n ϕ∆表示差频和差相，可以是常量也可以是随机变量。
AM信号的调制与解调
实验名称：AM 信号调制与解调姓名072602001井超然 072602002王 磊班 队（专业） 26队 电子信息工程 报告提交日期 2010年 12 月 20日 实验设计要求：频率：载波6KHz ，基带信号 100Hz~ 200Hz 。
调制模块电平： 载波2V ，基带信号1V 。
信道模块：注入加性高斯白噪声，频率为1~100KHz ，幅度为0.1V 。
解调模块：分别采用包络检波和相干载波两种解调方式。
实验设计原理框图及参数：调制部分1、AM 调制波电路图调制信号乘法器载波信号半波整流器低通滤波器已调波R1500ΩR2500ΩR3500ΩQ12N2222Q32N2222Q22N2222Q52N2222Q72N2222Q42N2222Q62N2222Q82N2222Q92N2222R951ΩR46.8kΩR851ΩR1010kΩKey=A 50%W1500kΩKey=A 50%R1110kΩKey=A50%C3100uFC210nF R1451ΩR71kΩR131kΩR121kΩR53.9kΩR63.9kΩC110nFC410nFC510nF Q102N2222R1675kΩR1775kΩR182kΩR192kΩVCC 12VVEE -8VXFG1XFG2XSC2AB Ext Trig++__+_V2120 Vrms 60 Hz 0°XSC3A B Ext Trig++__+_V3120 Vrms60 Hz 0°XSC4AB E x t T r i g ++__+_V5120 Vrms 60 Hz 0° V4120 Vrms 60 Hz 0°32310302928027252410VEE VCC 01815141716131211987506432133222、工作原理滑动变阻器W1向右滑动到100%电源VEE 产生一个电压加载到信号发生器XFG2产生频率为10kHz 幅值为的22mv 的调制信号，然后与信号发生器XFG1产生的频率为10MHz ，幅值为23mv 的载波信号进入到乘法器形成已调信号，用框图的形式表现如下：乘法器MC1496工作原理:Q1、Q2与Q3、Q4组成双差分放大器，Q5、Q6组成单差分放大器用以激励Q1~Q4。
基于滑动DFT 的AM 信号数字化解调算法研究
基于滑动DFT 的AM 信号数字化解调算法研究管良琴电子科技大学电子工程学院，成都（610054）E-mail ：guan817guan@摘 要：本文介绍了一种基于滑动DFT 的AM 信号数字化解调算法。
DFT 变换对信号进行数字化解调时，经常采用传统的FFT 算法，计算出全部频谱，且每次计算是相互独立的，计算量较大。
采用滑动DFT 算法对AM 信号进行数字化解调时，只需要对某个频谱进行计算，因此，可以大大降低计算量。
关键词：AM 信号；幅度调制；数字化解调；滑动DFT1．引言本文从软件无线电是现代通信技术中的一个重要研究领域。
调制解调等功能用软件来实现所带来的好处是显而易见的。
在软件无线电中，广泛采用的数字化正交解调器的结构如图1 所示[1-2]。
在解调过程中，需要本地恢复载波，这就存在着当本地恢复载波和信号载波不一致时，导致信号失真发生。
采用传统的FFT 算法对信号进行数字化解调，不需要本地恢复载波和低通滤波器，但要计算全部的频谱，并且每次运算是孤立的。
而实际解调过程中，只需要计算某个具体的频点，且当前样本与前一个样本存在着一定的联系。
本文阐述的滑动DFT 算法运用递归，充分考虑前后两个样本之间的联系，只要计算某个需要的频点，大大地降低了计算量。
0sw nT图1数字化正交解调器结构2．基于滑动DFT 的AM 解调算法2.1 DFT 变换在信号解调中的应用经A/D 采样后的离散信号为：00()cos(/)s x n A w f n θ=+ n −∞≤≤+∞ (1) 其中s f 为A/D 的采样频率，A 、0w 和0θ分别对应信号的幅度、角频率和初相。
窗口截取的信号表示为：0000(2)(2)()[]()2s s f f j n j n f f A v n e e w n πθπθ+−+=+ (2) ()w n 是长度为L 的矩形窗，其傅立叶变换为[]jw W e 。
()v n 做傅立叶变换的结果为：000(2)(2)(){[][]}2s s f f j w j w j f f jw A V e e W e W e ππθ−−+=+ (3) 取其正频部分：0(2)'()[]2s f j w j f jw A V e e W e πθ−= (4) 令02s f w f π=，则 00''()2jw s f j A V e e θ= 故有 00''''02(),[()]jw jw s s f f A V e angle V e θ==。
am调幅信号解调原理
am调幅信号解调原理一、调幅信号概述调幅（Amplitude Modulation）是一种广泛应用于无线通信的调制技术。
在调幅信号中，载波的振幅被调制，使得载波的振幅随着被传输的信号的变化而变化。
调幅信号解调是将调幅信号还原为原始信号的过程。
二、调幅信号解调方法对于调幅信号的解调，有多种方法可供选择。
根据不同的应用场景和解调要求，可以选择合适的解调方法。
1. 直接检波直接检波是最简单且常用的调幅信号解调方法之一。
其原理是利用一个非线性元件（如二极管）将调幅信号的振幅变化转换为信号的幅度变化。
直接检波的优点在于实现简单，但其缺点是对噪声的耐受性较差，并且易受到非线性元件的非线性特性影响。
2.同步解调同步解调通过与调幅信号的载波进行同步，将调幅信号移频到基带频率上进行解调。
其原理是先提取调幅信号的载波频率，然后与之进行比较，最后得到在基带上的调幅信号。
同步解调的优点是准确性高，对于噪声的抑制能力较强，但其实现复杂度较大。
3. 相干解调相干解调是利用相干检波技术对调幅信号进行解调。
其原理是将载波信号与调幅信号进行乘法运算，得到一个包含原始信号信息的中频信号。
通过滤波去除高频成分，最终得到解调后的原始信号。
相干解调的优点是抗噪声能力较强，解调效果好，但其复杂度较高。
三、调幅信号解调实现调幅信号的解调可以通过软件或硬件实现。
根据具体的应用需求和条件，可以选择合适的实现方法。
1. 软件解调软件解调是通过计算机程序对调幅信号进行解调。
一般需要借助信号处理软件或编程语言实现。
对于简单的调幅信号解调，可以使用数学运算和滤波算法来实现。
软件解调的优点是灵活性高，易于实现和调试，但对于实时性要求较高的应用可能不够满足。
2. 硬件解调硬件解调通常是采用专用的解调器或电路芯片对调幅信号进行解调。
硬件解调的优点在于实时性好，适用于对时间要求较高的应用场景，如广播电视接收。
硬件解调的缺点是成本较高，且不够灵活。
四、调幅信号解调应用调幅信号解调在无线通信、广播电视等领域有着广泛的应用。
AM调制与解调
课程设计电子与信息工程学院信息与通信工程系振幅调制信号的解调过程称为同步检波。
有载波振幅调制信号的包络直接反应调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行检波。
而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反应调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以要采用同步检波方法。
同步检波器主要适用于对DSB和SSB信号进行解调，也可以用于AM，但是一般AM调制信号都用包络检波来进行检波。
同步检波法是加一个与载波同调制系统和同步检波器的AM；Multisim；调制1 MC1496芯片设计 (2)1.1MC1496内部结构及基本性能 (2)2 信号调制的一般方法 (4)2.1模拟调制 (4)2.2数字调制 (5)2.3脉冲调制 (5)3 振幅调制.3.1基本原理3.2AM调制与仿真实现.3.3DSB调制与仿真实现4解调.4.1同步检波器原理框图 (14) (15)5 小结与体会 (16)6附录：总电路图 (16)1 MC1496芯片设计1.1 MC1496内部结构及基本性能在高频电子线路，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频等调制与解调的过程均可视为两个信号相乘的过程，而集成模拟乘法器正式实现两个模CRT显所示图1.1 MC1496内部结构图MC1496是由互补双极性工艺制作而成，它包含有四个高精度四象限乘法单元。
温度漂移小于0．005％／℃。
0．3μV／Hz的点噪声电压使低失真的Y通道只有0．02％的总谐波失真噪声，四个8MHz通道的总静止功耗也仅为150mW。
MC1496的工作温度范围为－40℃～＋85℃。
MC1496的其它主要特性如下：●四个独立输入通道；●四象限乘法信号；●电压输入电压输出；●乘法运算无需外部元件；●电压输出：W＝（X×Y）／2.5V，其中X或Y●具有优良的温度稳定性：0．005％；●低功耗2 信号调制的一般方法调制就是对信号源的信息进行处理，使其变为适合于信道传输的形式的过程。
AM信号调制与解调1205
载波信号
调幅波数学表达式为：
s AM (t ) = (A 0 + u W(t ))?u c (t )
= (A0 + U Wm cos W t )? U cm cos wct 骣 U Wm ÷ = A 0 ?U cm ç 1 cos W t cos wc t ÷ ç A0 桫
调幅信号
2、AM调制信号表达式
17
6、AM调制信号的功率利用率
Ps hA = PAM
m 2 (t )
2 AM
基带信号功率
已调信号功率
通常假设基带 信号均值为0 即 m (t ) = 0
Ps =
2
2
PAM = s
2 A + m t cos wct (t ) = 轾 ( ) 臌0
= A 02 cos 2 wct + m 2 (t )cos 2 wc t + 2A 0 m (t )cos 2 wc t
包络：分为波形包络和频谱包络 波形包络：将一段时间长度的高频信 号的峰值点连线，就可以得到上方 （正的）一条线和下方（负的）一条 线，这两条线就叫包络线。包络线就 是反映高频信号幅度变化的曲线。对 于等幅高频信号，这两条包络线就是 平行线，。 频谱包络：将频谱中不同频率的振 幅最高点连结起来形成的曲线。
检波输出：
fc = 轾 A 0 + m (t ) cos wc t 臌
sd (t ) = A0 + m (t )
23
优点： 结构简单，解调输出是相干解调输出的两倍
思考
m (t ) = 0
相干解调适用于大小信号条件？？
包络检波适用于大信号条件？？
24
谢 谢
25
c (t ) = cos wct
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几种AM信号数字化解调算法比较
摘要：数字信号与模拟信号相比有很多优点，因此信号的数字化处理应用
越来越普遍。
作为常用信号，幅度(AM)调制信号的数字化处理也会得到更广泛
的运用。
通过研究3 种AM 信号数字化解调的算法，给出相应的解调原理、公
式推导以及系统模块；采用Matlab 对一段信号采用3 种方法分别进行仿真解调，并对结果进行比较。
在原理分析与仿真结果的基础上，通过比较获得3 种方法
各自的优缺点及应用场合，具有清晰明了的特点。
关键词：幅度调制；数字解调；解调算法；Matlab0 引言在目前的通信中，因数字信号与模拟信号相比有易于存储，可靠性高等优点，而得到了越来越广泛的应用，数字体制开始逐步
取代模拟体制。
许多以往的模拟信号处理部分现在正逐步被数字化变换取代，
从而能够进行数字信号处理。
幅度调制(AM)方式是常见的信号调制方式之一。
其原理是用调制信号去控制有用信号的幅度，使之随调制信号作变化。
它的模
拟解调方法有两种：相干解调和包络解调(非相干解调)。
相干解调也叫同步检波，是通过接收端提供与接收的已调AM 信号载波严格同步的相干载波，使其
与接收的已调信号相乘后，取出低频分量得到基带信号。
包络检波是通过整流
器和低通滤波器直接从已调波的幅度中提取原调制信号。
AM 信号的数字化解
调不能使用模拟器件，因而只能采用数字器件实现解调。
目前采用的主要是数
字化正交解调器，本文阐述了其原理及局限性，并探讨了另外两种数字解调的
方法，对这3 种方法进行了比较。
1 传统正交解调法AM 信号数字化解调中广泛采用的是数字正交解调法解调，解调框图如图1 所示。
收到的已调信号采样值为：S(n)=A(n)cos(2πfcn+φ)，- ∞≤n≤+∞ 式中：A(n)为包含有用信息的调制信号；fc 为载波频。