关于调制技术

作为通信人,调制是基础的基础知识了。但,对调制的理解,笔者在本科与在研究生阶段所理解到的点却有很大的差别。因此在这里写上一些关于调制的理解差别从而帮助大家来更好的理解调制。

基本概念:

为啥要调制?

恩,信号,或者数据在产生出来之后出来的时候大多是处在一定的状态的,比如,有一定频率和电平(电压)。但是这种信号状态并不适合用于所有的传输,尤其是远距离的。同时,数字信号在直接传输的话从电路角度上不太好实现或者实现起来会比较麻烦啥的。因此,人们就想到通过调制这个手段,使信号变成另外一种适合传输的状态。

调制种类

调制分为两种,模拟调制(当下电台大多还是属于这类,然后以前的模拟制式手机啥的都是使用这类调制方法),数字调制(当下所有以数字信号为基础的传输)。


基本概念就如此了。

回到主题,本科时候对于调制的理解是存在于时域上的。就是说,信号啥的都是以时间轴为基准的。这样理解起来会很直观,作为电路角度来说也是可以很轻松实现的。

模拟调制

AM 

听广播的人会常常注意到,每个频道都是会说,AM XXX兆赫  FM XXX 千赫。 比如我,以前老听的 金鹰955就是FM 95.5 kHz.这里的AM,FM就是指的调制模式。AM Amplitude Modulation 幅度调制。作为理解,其实可以很简单的就想象成:

模拟信号*载波信号=所需要的调制信号

模拟信号也就是我们的数据,我们可以用s(t)来表示,其频率相对载波信号低。声音,光,电磁信号啥的直接转变成电信号都是模拟信号。载波信号,我们用h_c(t)来表示,所谓载波,顾名思义就是当做载体,通常会用单一频率的正,余弦信号h_c(t)=Acos(2*π*fc*t),t是时间,fc是载波频率,A是电平,通常比s(t)频率高。这个是比较常用的载波的表示方法。因此AM调制可以如下表示:

m(t)=Acos(2πfc*t)*s(t)



因此调制信号就会如上图所示。上图有个缺点就是没有将载波描述出来,但,可以看得出,载波是频率相对较高的正弦信号。利用正余弦信号,其实从电子角度来说也是很好的,因为实现起来相对比较简单。在这里我们还可以注意到,调制出来的信号的轮廓其实和模拟数据信号是类似的。这种特性就能直接用来实现所谓的解调。

关于解调,上文说到的利用轮廓,即包络解调法。就是将其轮廓保留而将中间那些高频率的波滤走。电路中常常会使用滤波器电路,即利用电容的特性。具体电路的设计会比较深了,但,大概的方法就是这样。作为通信人,恩,其实可以用模块图配合数学基础来理解。调制了 的信号,你收到了,然后用一个和载波一样的正余弦波相乘,将会得到一个类似对折的波形,然后通过滤波器便能得到原来的信号。

FM

FM Frequency Modulation 频率调制。对于频率调制,本科的理解并不系统。就知道,载波,然后被调的信号的频率很直接和信号相关联。比如图上,信号是+1时调制的信号频率最高,-1时频率最低。

PM

Phase Modulation 相位调制。恩,对正余弦信号理解比较好的话,就会知道,相位,频率之间存在着直接联系,因此在相位调制的信号会和FM的类似。当然本科时期就没细化理解了。然后关于FM,PM 也没有细化的去了解解调了。但,其基本原理也是利用正余弦的特性。


数字调制

这个是很重要的条目,当下都是数字信息的世界,数据都是以比特来进行传输的。学过基础电子的都知道,其实要靠一个纯电路来实现bit形式的方波的话其实很难,然后在线路或者空中传输的时候,损耗与带宽啥的会让方波信号直接变形或失真。调制将其便相对简化,是数字信号模拟化了,因而在传输中可以比较好实现且能减少不少损耗。


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