《幅调制解调及混频》课件

幅调制解调及混频探讨信号调制、解调和混频的基本原理及实际应用掌握相关概念和技术,有助于深入理解通信系统的工作机制引言信号调制基础探讨了信号调制的基本概念和作用,奠定了后续内容的基础频率转换介绍了频率转换在信号传输中的重要性,为后续的调制和混频技术做好铺垫频谱分析通过对信号频谱的分析,更好地理解不同调制方式的特点和应用什么是信号调制电磁波调制编码解码传输信号传输优化信号调制是将待传输的信号作为载波的某一调制是将信息源信号转换成适合通过传输通通过调制可以提高信号的传输效率和抗干扰特性参数幅度、频率或相位进行控制或改道传输的信号的过程解调则是将接收到的能力,并将信号适配到传输通道的特性,使信变的过程这样可以实现将信号传输到远距调制信号恢复成原始信息的过程号可以在远距离上传输离的目标为什么要进行信号调制信号传输频率利用信号调制可以让信号在通信信道中调制技术可以将低频信号移到更高更好地传输,降低干扰和噪音的影的频段,实现频谱的高效利用响多信道传输远距离传输不同的调制技术允许多个信号在同调制可以增加信号的传输距离,满一通信信道上并行传输足远距离通信的需求幅度调制的基本原理载波信号1高频正弦波作为载波调制信号2需要传输的低频信号乘积运算3将载波信号和调制信号相乘调制信号4载波信号的幅值随调制信号变化幅度调制的基本原理是利用一个高频正弦波作为载波信号,将需要传输的低频信号作为调制信号,通过将两者进行乘积运算,使得载波信号的幅值随调制信号而变化这样就实现了对调制信号的幅度调制幅度调制的数学表达式1载波正弦波载波信号5M调制信号低频调制信号产品调制信号调制后的双边带信号幅度调制的数学公式可以表示为载波信号与调制信号的乘积载波为正弦波，调制信号可以是任意低频信号通过相乘得到的调制信号包含上下两个边带，即实现了幅度调制幅度调制的频谱分析幅度调制的特点及应用高能效简单实现幅度调制信号可以有效利用功率幅度调制的硬件电路结构相对简放大器的动态范围，实现较高的单，易于制造和实现功率效率丰富应用抗干扰性差幅度调制被广泛应用于无线通信、幅度调制比角度调制和频率调制广播电视、雷达等领域更容易受到干扰和噪声的影响角度调制的基本原理载波调制调制过程中，将被调信号施加到载波信号的频率或相位上这种调制称为角度调制频率调制与相位调制频率调制是将被调信号施加到载波频率上,而相位调制是将其施加到载波相位上两者是角度调制的两种形式独立性角度调制的载波频率、相位和振幅是独立的,可以分别进行调制这提供了更大的灵活性角度调制的数学表达式角度调制的数学表达式如下:φt=φ0+kθ·mt其中,φt是调制后的信号相位,φ0是未调制信号的初始相位,kθ是角度调制系数,mt是调制信号角度调制可以分为频率调制和相位调制两种形式,根据调制信号的不同而有不同的表达式角度调制的频谱分析2载波频率调制信号与载波信号的频率之比50K带宽角度调制信号所占用的频谱宽度40dB动态范围最大调制度与最小调制度之差角度调制的频谱与调制度和调制信号的频率成正比调制度越大,调制信号的频率越高,频谱越宽带宽受载波频率和调制度的影响,且随着调制度的增大而增大动态范围则决定了角度调制信号的信噪比角度调制的特点及应用特点常见应用角度调制FM是通过改变载波信号的频率或相位来传输信息的方•广播电台:FM广播利用角度调制技术将音频信号传输至收音机法与幅度调制相比,FM具有信号强度稳定、噪声抑制能力强的优点•无线电话:手机等无线通讯设备采用FM技术进行信号传输•雷达系统:角度调制能够提高雷达的抗干扰能力和检测精度频率调制与相位调制的关系频率调制相位调制频率调制是通过调整载波频率来传相位调制是通过改变载波的相位来输信息的一种技术它可以增加信传输信息的一种技术它可以提高号功率,提高抗干扰能力信号的谱利用率关系频率调制和相位调制本质上是等效的,可以相互转换它们都属于角度调制的范畴混频原理信号混合1将两个不同的电信号进行混合频率转换2将输入频率转换为不同的频率提取信号3从混合信号中提取所需的信号成分混频是信号处理技术的一种,它通过将高频信号与本地振荡器信号相混合,生成一种新的中间频率IF信号这个中间频率可以更容易地进行滤波、放大和检波等后续处理混频技术在收发机、调制解调器等电子设备中广泛应用混频电路的基本组成振荡器混频器滤波器放大器提供本地振荡信号,与被调制信将发送端调制信号和本地振荡选择性放大中间频率信号,滤除对中间频率信号进行放大以满号混合产生中间频率信号混合,产生中间频率信号不需要的频率分量足后级电路的输入要求超外差收发机中的混频在超外差收发机中,混频过程起着关键作用接收端先将无线电信号通过混频器与本地振荡器的信号进行混合,得到中频信号这种方式相比直接放大原信号可以实现更高的放大倍数,同时还能抑制噪声,提高信号质量中频信号经过滤波、放大等处理后,再进行解调还原出原始信息混频器的类型单端混频器双端混频器12使用一个非线性元件如二极管使用两个对称的非线性元件如实现的最简单的混频器类型二极管桥实现更好的隔离和失真特性平衡混频器集成混频器34使用四元件或更多的电路实现将混频器电路集成到单一芯片高度的相位和幅度平衡,从而获上,可以实现小型化和性能优化得高的端口隔离度混频器的性能指标转换增益反映了混频器将输入信号转换为中频信号的能力噪声系数表示混频器本身对信号噪声的引入程度动态范围描述混频器能处理的最大和最小输入信号范围隔离度反映了各端口之间的隔离性能，防止相互干扰失真表示混频器本身对信号产生的失真程度单边带调制原理123双边带调制单边带调制优点在传统的幅度调制过程中,载波和调制信单边带调制通过特殊的滤波电路,可以去单边带调制可以将带宽减半,提高带宽利号相乘后产生了上下两个边带除其中一个边带,只保留另一个边带用率,并减少了功率损耗单边带调制的特点及应用带宽节约单边带调制相比于双边带调制可以将信号带宽减少一半,提高了频谱利用率信号质量优良单边带调制消除了不需要的一边频谱,提高了信号的信噪比和功率效率无线电通信单边带调制在无线电通信领域广泛应用,如对讲机、卫星通信等正交幅度调制原理双路信号1正交幅度调制采用两路正交信号进行调制，即原始信号分成两路，一路经过90度相位移后与另一路正交信号合成2两路调制信号在发射端进行合成，形成复合信号这种复合方式可以提高频谱利用率解调过程3接收端将复合信号分离为两路，再经过相应的解调得到原始信号这种解调方式能有效抑制噪声干扰正交幅度调制的特点及应用高频带利用率抗干扰性强广泛应用正交幅度调制同时利用了信号的幅度和相位正交幅度调制的解调过程相对复杂,可以有正交幅度调制广泛应用于多种无线通信标准,两个维度,因此能够在有限的频带内传输更效抑制多径fading和噪声干扰,提高了通信如4G/5G移动通信、WLAN、数字电视等,多的信息,提高了频谱利用率系统的抗干扰性是现代通信技术的重要组成部分调制解调技术的发展趋势及物联网技术的普及数字信号处理技术的进15G2步随着5G和物联网技术的广泛应用,对高速、低延迟、大容量的数字信号处理技术的不断进步,无线传输需求不断增加,调制解使得更复杂的调制解调算法得调技术将迎来新的发展机遇以应用,提高了传输效率和波特率射频集成电路的发展新型调制解调技术的创34新集成电路技术的进步,使得调制解调电路可以集成到一芯片中,包括正交幅度调制、多载波调降低了成本和功耗制等新型调制解调技术不断涌现,提高了频谱利用率和传输性能总结与展望技术发展趋势应用前景广阔创新发展方向调制解调技术将呈现智能化、集成化、数字调制解调技术将广泛应用于通信、雷达、广研究人员将不断探索新的调制解调技术,提化等特点,满足5G、物联网等新兴领域的需播电视、军事等领域,推动相关行业的持续高系统性能和能源效率,满足未来需求求发展。