1、 1 本科毕业设计 (论文 )文献综述 电子信息 工程 调制器设计方法 摘要： 文章概述了调制的定义，应用和分类。详细介绍了 AM、 FM 等模拟调制技术， FSK、ASK、 PSK 等数字调制的原理和实现方法，并指出每种调制方法的适用场合和优缺点。论文还简述了基于 DSP BUILDER 的硬件实现平台。最后，对各种调制技术进行总结，并给出了展望。 关键词： 调制； 数字调制技术； DSP BUILDER 1、 调制技术概述 调制（ modulation)就是对信号源的信息进行处理加到载波上，使其变为适合于 信道 传输的形式的过程，就是使载波 随信号而改变的技术。一般来说，信号源的信息（也称
2、为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为 基带信号 。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做 调制信号 。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（也称为信宿）处理和理解的过程。 1 调制在通信系统中有十分重要的作用。通过调制，不仅可以进行 频 谱搬移 ，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于传播的已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性
3、有着很大的影响， 调制方式 往往决定了一个通信系统的性能。 调制的种类很多，分类方法也不一致。按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。用 模拟信号 调制称为模拟调制；用数据或数字信号调制称为 数字调制。 按被调信号的种类可分为 脉冲 调制、正弦波调制和强度调制 (如对非相干 光调制 )等。调制的载波分别是脉冲，正弦波和光波等。正弦波调制有幅度调制、频率调制和 相位调制 三种基本方式，后两者合称为 角度调制 。此 外还有一些变异的调制，如单边带调幅、残留边带调幅等。脉冲调制也可以按类似的方法分类。此外还有复合调制和多重调制等。不同的调制方式有不同的特点和性能 。 2 2 2、 目前的调制技术
4、根据前述内容，调制技术可以分为模拟调制和数字调制，因此本节将概述目前主要的模拟调制技术和数字调制技术。 2 1 模拟调制技术 根据调制原理不同，模拟调制主要有 AM， FM 等方法。 2.1.1 AM (Amplitude Modulation) AM 是指对信号进行幅度调制 ，简称调幅。 是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使 其按调制信号的规律变化的过程 。 调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。也就是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含入高频信号之中，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。 如图 2-1-1所示。 这时候
5、在接收端可以把调制信号解调出来，也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了 。 3 图 2-1-1 AM 的调制模型图 AM 信号可以表示为 )c o s ()()( oottfAotS Am （ 2-1） 2.1.2 FM（ Frequency Modulation) FM 是指对信号进行频率调制，简称调频。 最基本的 FMinstrument 包括两个正弦曲线振荡器 ， 一个是稳定不变的载波频率 fc 振荡器；一个是调制频率 fm 振荡器。载波频率被加在调制振荡器的输出上。载波振荡器是一个带有 fc 频率的简单的正弦波频率，当调制器发生时，来自调制振荡器的信号，即带有 fm 频率的
6、正弦波，驱使载波振荡器的频率向上或向下变动 。 4 FM 波信号可以表示为 )(0c o s dttfKfotAS FM （ 2-2） 2 2 数字调制技术 数字调制是目前主流的调制技术，根据原理不同，主要分为 FSK、 ASK 和 PSK 等方法。 3 2.2.1 FSK（ Frequency-shift keying） FSK 就是 频移键控 调制技术的简称。它 利用载波的频率变化来传递数字信息 ， 利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。 在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的 1 和 0）。
7、 频移就是把振幅、相位作为常量 ，而把频率作为变量，通过频率的变化来实现信号的识别 。如图 2-2-1 所示。 图 2-2-1 FSK 的调制原理图 （ 2-3） 产生 FSK 信号最简单的方法是根据输入的数据比特是 0 还是 1，在两个独立的振荡器中切换。采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的，因此这种 FSK 信号称为不连续 FSK 信号 。 由于相位的不连续会造频谱扩展，这种 FSK 的调制方式在传统的通信设备中采用较多。 5 2.2.2 ASK(Amplitude Shift Keying) ASK 是 振幅键控 调制技术的简称。这种 调制方式是根据信号的不同，调节正弦波的幅
8、度 幅移键控相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，信息比特是通过载波的幅度来传递的。二进制振幅键控（ 2ASK）， 由于调制信号只有 0 或 1 两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号为 “1”时，传输载波；当调制的数字信号为 “0”时，不传输载波。 6 如图 2-2-2 所示。 4 图 2-2-2 ASK 的调制原理图 0 c o s)( tAtS A S K （ 2-4） 幅移键控法 (ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的， 其最简单的形式是，载波在二进制调制信号控制下
9、通断 。 2.2.3 PSK(phase shift keying ) PSK 是 移相键控 的简称 ，是 一种用载波相位表示输入信号信息的调制技术。 移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。以二进制调相为例，取码元为 “1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为 “0”时，调制后载波与未调载波反相； “1”和 “0”时调制后载波相位差 180。7PSK 也可分为二进制 PSK 和多进制 PSK。在这种调制技术中，载波相位只有 0 和 两种取值，分别对应于调制信号的 “0”和 “1”。传 “1“信号时，发起始相位为 的载波；当传 “0”信号时，发起始
10、相位为 0 的载波 。如图 2-2-3 所示。 图 2-2-3 2PSK 的调制原理图 5 （ 2-5） 根据香农理论，在确定的 带宽 里面，对于给定的信号 SNR 其传送的无差错数据速率存在着理论上的极限值，从另一个方面来理解这个理论，可以认为，在特定的数据速率下，信号的带宽和功率（或理解成 SNR）可以互相转换，这一理论成功地使用在传播状态极端恶劣的短波段，在这里具有活力的通信方式比快速方式更有实用意义。 PSK 就是这一理论的成功应用。所谓 PSK 就是根据 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制方法。 8 FSK 实现起来较容易 ,抗噪声与抗衰减的性能
11、较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。 多电平 MASK 调制方式 是一种比较高效的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而一般只适宜在恒参信道下采用。 PSK 相移键控调制技术在数据传输中 ，尤其在中速和中高速的数传机中得到了广泛的应用。 psk 有很好的抗干扰性，在有衰弱的信道中也能获得很好得效果。 PSK 是在一个圆周上分布，如果点很多的时候，很难分辨。 9 3、 基于 DSP BUILDER 的硬件实现 调制技术的实现平台有很多，目前主要的硬件平台如单片机， FPGA和 DSP均可用作其实现硬件平台。不过，综合考虑性价比，用得最多的还是 FPGA。 FPGA
12、目前的 开发工具主要：有 1）基于硬件描述语言的开发，如 VHDL， VERILOG等语言。此方法需要编写详细的源代码，开发难度比较大，对工程师的软件要求较高。 2）基于原理图开发。此方法是调用 QUARTUS II自带的宏模块。如果需要有功能模块没有，则开发受到限制，因此纯粹的原理图开发一般不太应用。 3）基于 DSP BUILDER的开发。此方法则利用内嵌于 SIMULINK下的 DSP BUILDER平台，进行模块化开发，设计难度大为降低，对工程师的软 /硬件要求均不高，不过，必须拥有 ALTERA公司的合法 LICENSE才可使用 DSP BUILDER下的所有模块。 10 因此，采用
13、基于 DSP BUILDER的实现是开发周期最短，设计难度最低的方法。 4、 结束语 调制是通信的一个重要环节 ,调制器的性能直接影响到整个通信系统的性能。调制方法有很多种，各有优缺点和适用场合。目前的数字芯片基本以采用数字调制技术为主。随着科技技术的发展，相信会有越来越多的高性价比调制技术产生。 6 参考文献 : 1 昭胜基于 Dsp Builder的 DDS实现及其应用 J微计算机信息， 2006， 11： 186-189 2 王成元 .基于 DSP Builder的 BPSK 调制解调器设计 D.海军工程大学 电子工程学院 2010,05. 3 周彬 基于 DSP Builder 的多种
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