信號調制


工作原因做了些信號處理的工作,期間玩了很多測量儀器,一些學習筆記遂拿來分享。

1. 基本概念

調制:調制就是使一個信號(如光、高頻電磁振盪等)的某些參數(如振幅、頻率等)按照另一個欲傳輸的信號(如聲音、圖像等)的特點變化的過程。
解調:是調制的逆過程,作用是從已調信號中取出原來的調制信號。
調制波:是用調制信號調制以后的非正弦波,也就是要傳遞的信息。
調制波(信息)和載波疊加在一起就是調制信號。這個疊加的過程就叫做信號調制。

未受調制的周期性振盪信號稱為載波,載波可以是正弦波,也可以是非正弦波(如周期性脈沖序列)。

載波受調制后稱為已調信號,它含有調制信號的全波特征。

一般要求正弦載波的頻率遠遠高於調制信號的帶寬,否則會發生混疊,使傳輸信號失真。

通俗理解調制的目的是為了把信號騎在載波上發送出去,解調的目的是把信號從載波上卸下來。

例如人開車,人是調制波是主體,車跑的快是載波。

 2. 理論分析

u(t)=A*(1+m*cos(Ωt+θ))*cos(ωt+φ)=A*cos (ωt+φ)+ A*m*cos(Ωt+θ)*cos(ωt+φ)

積化和差公式化簡后:

u(t)=A*cos(ωt+φ)+0.5*A*m*cos((ω+Ω)t+φ+θ)+0.5*A*m*cos((ω-Ω)t+φ-θ).

其中載波信號x(t)= A*cos(ωt+φ)。

m為調幅波的系數,調制信號p(t)= mA*cos(Ωt+θ)。

根據FFT,可得其頻域表達式:

U(jΩ)=A*X(jω) + 0.5*mA*X(j(Ω-ω)) + 0.5*mA*X(j(Ω+ω)).

可見其頻域是以載波ω為中心幅值是A,兩邊有±Ω頻點的側帶波,幅值是0.5mA。

3. 實驗測試

開始實驗:

已知調制信號,u(t)= A*cos (ωt+φ)+m*A*cos(Ωt+θ)*cos(ωt+φ)=A*cos (ωt+φ)+0.5*A*m*cos((ω+Ω)t+φ+θ)+0.5*A*m*cos((ω-Ω)t+φ-θ).

測試1:信號發生器輸出設置為載波50Hz,調制波5Hz,調制深度m=50%。根據公式,調試波幅度為0.5mA,即為載波的1/4.

已調信號頻率為45和55Hz。

用示波器觀測如下,FFT圖起點40Hz,一格2Hz,中心點是50Hz。左右各偏2.5格5Hz。

 

測試2:信號發生器輸出設置為載波100Hz,調制波50Hz,調制深度m=50%。根據公式,調試波幅度為0.5mA,即為載波的1/4.

已調信號頻率為50和150Hz。

用示波器觀測如下,FFT圖起點35Hz,顯示寬度130Hz,每格13Hz,中心點是100Hz。左右各偏不足4格50Hz。

 


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