信号调製_百科

介绍

人耳能听到的声音的频率範围大约在20Hz到20000Hz间，通常把这一频率範围叫作音频。声波在空气中传播很慢，约为340m/s,且衰减很快，不会传播很远。我们知道，交变的电磁场可以利用天线向天空辐射。但要做到有效的辐射，天线的尺寸应和电磁波的波长相比拟音频的波长在106～105m，要製造尺寸相当的天线显然是不可能的。因此不能直接将音频信号辐射到空中。为了减少在传输时的耗损，人们一般是先对传输信号进行特殊处理，然后再传递。把原始的待传信号託附到高频振荡的过程称为调製，调製技术主要用来将模拟或数位讯号转换成特殊的模拟信号。

信号调製就是用一个信号（调製信号）去控制另一作为载体的信号（载波信号），让后者的某一参数（幅值、频率、相位、脉冲宽度等）按前者的值变化。信号调製中常以一个高频正弦信号作为载波信号。

方法

调製的种类很多，分类方法也不一致。

按调製信号的形式可分为模拟调製和数字调製。用模拟信号调製称为模拟调製；用数据或数位讯号调製称为数字调製。

按被调信号的种类可分为脉冲调製、正弦波调製和强度调製（如对非相干光调製）等，调製的载波分别是脉冲、正弦波和光波等。正弦波调製有幅度调製（调幅ASK）、频率调製（调频FSK）和相位调製（调相PSK）三种基本方式，后两者合称为角度调製。此外还有一些变异的调製，如单边带调幅、残留边带调幅等。

脉冲调製也可以按类似的方法分类。此外还有複合调製和多重调製等。

不同的调製方式有不同的特点和性能。

基本方法

数位讯号三种最基本的调製方法（调幅、调频和调相）英文简写为ASK、FSK和PSK，其他各种调製方法都是以上方法的改进或组合，例如：正交振幅调製QAM就是调幅和调相的组合；MSK是FSK的改进；GMSK是MSK的一种改进，是在MSK（最小频移键控）调製器之前插入了高斯低通预调製滤波器，从而可以提高频谱利用率和通信质量；OFDM则可以看做是对多载波的一种调製方法。

ASK

载波幅度是随着调製信号而变化的。其最简单的形式是，载波在二进制调製信号控制下通断，这种方式还可称作通-断键控或开关键控（OOK）。

调製方法：用相乘器实现调製器。

调製类型：2ASK、MASK。

解调方法：相干法，非相干法。

MASK，又称多进制数字调製法，在二进制数字调製中每个符号只能表示0和1（+1或-1）。但在许多实际的数字传输系统中却往往採用多进制的数字调製方式。与二进制数字调製系统相比，多进制数字调製系统具有如下两个特点：第一：在相同的信道码源调製中，每个符号可以携带log2M比特信息，因此，当信道频带受限时可以使信息传输率增加，提高了频带利用率。但由此付出的代价是增加信号功率和实现上的複杂性。第二，在相同的信息速率下，由于多进制方式的信道传输速率可以比二进制的低，因而多进制信号码源的持续时间要比二进制的宽。加宽码元宽度，就会增加信号码元的能量，也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等。

二进制2ASK与多进制MASK调製性能的比较：

在相同的输出功率和信道噪声条件下，MASK的解调性能随信噪比恶化的速度比OOK要迅速得多。这说明MASK套用对SNR的要求比普通OOK要高。在相同的信道传输速率下M电平调製与二电平调製具有相同的信号频宽。即在符号速率相同的情况下，二者具有相同的功率谱。

虽然，多电平MASK调製方式是一种高效率的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而它一般只适宜在恆参信道下採用。

PSK

根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调製方法。如果是採用二进制调製信号，则称为2PSK；採用多进制调製信号，则称为MPSK。

产生PSK信号的两种方法：

· 调相法：将基带数位讯号（双极性）与载波信号直接相乘的方法。

·选择法：用数字基带信号去对相位相差180度的两个载波进行选择。

两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控（PSK）。

S PSK =AS DIG (T)COS(W 0 T+O 0 ) 式中：S DIG (T)=1或-1

解调方法：只能採用相干解调。

类型：二进制相移键控（2PSK)，多进制相移键控（MPSK)。

FSK

FSK是信息传输中使用得较早的一种调製方式，它的主要优点是：实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的套用。所谓FSK就是用数位讯号去调製载波的频率。如果是採用二进制调製信号，则称为2FSK；採用多进制调製信号，则称为MFSK。

调製方法：2FSK可看作是两个不同载波频率的ASK已调信号之和。

解调方法：相干法和非相干法。

类型：二进制移频键控(2FSK)，多进制移频键控（MFSK）。

在上述三种基本的调製方法之外，随着大容量和远距离数字通信技术的发展，出现了一些新的问题，主要是信道的频宽限制和非线性对传输信号的影响。在这种情况下，传统的数字调製方式已不能满足套用的需求，需要採用新的数字调製方式以减小信道对所传信号的影响，以便在有限的频宽资源条件下获得更高的传输速率。这些技术的研究，主要是围绕充分节省频谱和高效率的利用频带展开的。多进制调製，是提高频谱利用率的有效方法，恆包络技术能适应信道的非线性，并且保持较小的频谱占用率。

从传统数字调製技术扩展的技术有最小移频键控（MSK）、高斯滤波最小移频键控（GMSK）、正交幅度调製（QAM）、正交频分复用调製（OFDM）等等。