CN101826841A - 一种幅度调制解调方法与实现 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种幅度调制解调方法与实现。本发明通过对周期波信号的一个或多个周期进行二进制调制，实现了对周期波信号的直接数字调制。本发明所实现的信号调制解调技术，可以应用于无线通信、有线通信等多种通信领域，但不限于通信领域。本发明总结如下：1、对周期型信号的一个或多个波长周期产生二进制的幅度变化来实现信号的调制；2、周期型信号的信号形式不限，可以是任何波形的信号，只要是周期型变化即可，简称周期波；典型的周期型信号是正弦波，通信中通常称为载波；3、周期波的一个或多个波长周期作为一个调制周期；4、每个调制周期通过对周期波信号的幅度产生二进制变化实现调制；5、解调时同样是对周期波每个波长周期的幅度进行检测，确定幅度电平是二进制1还是0。

Description

一种幅度调制解调方法与实现

技术领域

(正文内容)

本发明涉及信号调制解调技术，属于信号调制解调技术的创新。本发明提供了一种针对信号周期变化的周期波信号进行幅度调制解调的新方法，可以直接实现数字调制，并可以实现高速数据传输速率。

背景技术

(正文内容)

在信号传输领域，主要有三种基础调制技术，分别是针对载波信号的幅度调制，简称调幅AM；频率调制，简称调频FM；相位调制，简称调相PM。其余各种调制方式基本都由此三种调制方式组合或变化实现。

调制的方法主要是通过改变正弦波的幅度、相位和频率来传送信息。其基本原理是把数据信号寄生在载波的某个参数上：幅度、频率和相位，即用数据信号来进行幅度调制、频率调制和相位调制。

三种基本调制技术简单介绍如下：

1、调幅AM

使载波振幅按照调制信号改变的调制方式叫调幅。经过调幅的电波叫调幅波。它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和信号波形相似。调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决定。调幅波用英文字母AM表示。

2、调频FM

使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变。调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。

3、调相PM

载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值成比例变化的调制方式，称为相位调制，或称调相。

调相和调频有密切的关系。调相时，同时有调频伴随发生；调频时，也同时有调相伴随发生，不过两者的变化规律不同。实际使用时很少采用调相制，它主要是用来作为得到调频的一种方法。

数字信号只有几个离散值，这就类似用数字信号去控制开关选择具有不同参量的振荡一样，为此把数字信号的调制方式称为键控。数字调制也分为调幅、调相和调频三类。

发明内容

(正文内容)

本发明针对具有周期变化的信号进行调制，实现通信的目的。周期变化的信号形式不限，可以是任何波形的信号，以下简称为周期波。周期波最具有代表性的就是单一频率的正弦波，在通信系统中，这通常称为载波。

本发明通过对周期波的一个或多个波长周期产生二进制的幅度变化来实现信息的调制，因此是一种周期波离散的或数字的调制。而调制和变化可以是模拟的，也可以是离散数字的。

首先看一下没有调制的周期波信号，如图1所示是一个方波信号，一般数字通信中的基带信号就类似于此种信号；图2所示是一个正弦波信号，一般通信中所用载波信号就是此种信号。

下面约定一些相关的表示符号，周期波信号的频率定义为fc，传输速率，也就是传输频率定义为ft，二进制比特位bit传输速率为fb。

如果对M个周期波的波长周期进行调制作为一个调制周期，则：

ft＝fc/M，M为整数，并且M＞＝1。

当M＝1时，ft＝fc，也就是周期波的每一个周期都要进行调制，对于通信实现的实际意义是传输速率等于载波速率。

周期波每一个调制周期的信号幅度按照二进制的方式进行数字调制变化，约定采用幅度大，高电平时表示数字1，幅度小，低电平时表示数字0；由于二进制只有两种状态，则调制变化也只有两种变化，就是信号幅度的大小变化。图3所示是针对方波信号的调制示意图，其他形式的周期波信号实现方式类似。

由于周期波信号可能是归零信号，就是正负电平周期比例相同，如方波或正弦波信号；或者周期波信号在一个波长周期中是具有正负电平变化的，那么这样的信号的幅度调制比例需要注意，不宜过大。但因为本发明是对周期波信号的一个调制周期进行比例放大或缩小，并不像传统调幅AM技术那样，通过一个边带信号进行叠加产生调制，因此不会存在过调制现象，不会产生对周期波信号的极性改变，只是改变幅度，因此调制电路实现更为简单可靠。

周期波幅度调制实现的电路原理图如图4所示。

周期波幅度解调实现的电路原理图如图5所示。

总结，本发明通过对周期波信号的一个或多个周期进行二进制调制，实现了对周期波信号的直接数字调制。本发明所实现的信号调制解调技术，可以应用于无线通信、有线通信等多种通信领域，但不限于通信领域，具有如下技术特点：

1、直接传输数字信号；

2、适用于多种通信方式，有线通信无线通信等；

3、可以大大提高对载波的调制效率，信息由载波直接携带，没有传统技术的边带或者非常弱；

4、可以大大提高通信传输速率，极限情况下通信传输速率可以达到载波速率；

5、不同频点载波的频率复用，可以实现多用户接入；

6、由于传输功率集中于载波，边带非常弱，所以信道之间的能量溢出和干扰非常小；

7、在同一频率点上通信，可以采用时分技术实现多用户接入；

8、也可以支持调频扩频等通信方式；

附图说明

(正文内容)

图1方波信号

图2正弦波信号

图3方波信号调制示意图

图4周期波幅度调制实现的电路原理图

图5周期波幅度解调实现的电路原理图

具体实施方式

(正文内容)

周期波幅度调制实现的方式之一如图4所示，首先周期波信号与数据应该是同频信号，或者周期波信号频率fc是数据信号频率ft的整数倍M，也就是周期波fc＝M×ft。

周期波信号首先经过相位调整，以达到和数据信号的周期相位都一致，只有相位一致，才能实现准确的调制，这与传统调制方式有很大区别。

周期波和数据信号同时送入比例放大器，由数据信号的电平控制放大的比例，当数据信号电平为1时，周期波在M个波长周期内被放大一个固定的比例A1，这是指周期波幅值被等比例放大；当数据信号电平为0时，周期波在M个波长周期内被放大一个固定的比例A0，推荐A1＞＝2A0，A0＞＝0。比例放大之后的周期波信号已经被数据信号调制，所以比例放大是本发明幅度调制实现方式的关键环节。

经过比例放大之后，调制后的周期波信号需要进行滤波，以滤除不需要的频谱和杂波信号，尽量保留纯净的周期波信号，因为周期波信号形式多样，所以滤波方式也是多种形式，如果周期波采用单一频率的正弦波，那么滤波应该使用低通或带通滤波器。

滤波之后，为了达到适应线路或无线传输的目的，需要进行功率放大，功率放大器也需要针对周期波的形式进行选择，如果周期波采用单一频率的正弦波，那么功率放大器的选择比较多，全频放大器或自激放大器都可以，如果周期波不是正弦波，那么推荐采用全频放大器。

周期波信号经过功率放大之后，就可以输出进行通信传输使用。

周期波幅度解调实现的方式之一如图5所示，从线路或天线接收的信号首先进行前置放大，前置放大一般要求是全频放大，以免对接收信号产生频谱修正或歧变。

接收信号放大之后，需要进行滤波，以便滤除不需要的频谱和杂波信号，尽量保留有用的周期波信号，因为周期波信号形式多样，所以滤波方式也是多种形式，如果周期波采用单一频率的正弦波，那么滤波应该使用低通或带通滤波器。

滤波之后，接收信号分为两路，一路进行放大，便于对幅值变化进行检波；一路作为频率和相位基准提供给幅值电平检测和保持环节。

信号放大器也需要针对周期波的形式进行选择，如果周期波采用单一频率的正弦波，那么功率放大器的选择比较多，全频放大器或自激放大器都可以，如果周期波不是正弦波，那么推荐采用全频放大器。

信号放大之后送入幅值检测保持电路，幅值检测保持电路对接收信号的幅值电平进行检测，将每个波长周期的最高电平保持住，周期的判定利用频率和相位基准信号实现，由于接收信号本身也可以作为频率和相位基准，所以，也可以不使用频率和相位基准信号。

除了对接收信号进行的相位调整，频率和相位基准信号还有一个作用是对幅值电平保持电路进行归零，根据调制的模式，对应的每M个周期波周期进行一次归零，以恢复数据信号。

幅值检测保持电路的输出是一个频率为ft的固定电平类似于方波信号，此信号经过电平比较整形电路，形成最终的TTL电平的数据信号。

电平比较整形电路对输入信号进行判定，当信号电平高于判定电平A时，此周期输出逻辑为1；当信号电平低于判定电平A时，此周期逻辑输出为0；根据输出信号的逻辑，转换为TTL信号的高低电平即可。经过整形转换之后的输出信号就是原始数据信号的TTL形式输出。

Claims (5)

1.对周期型信号的一个或多个波长周期产生二进制的幅度变化来实现信号的调制；。

2.周期型信号的信号形式不限，可以是任何波形的信号，只要是周期型变化即可，简称周期波；典型的周期型信号是单一频率的正弦波，通信中通常称为载波；。

3.周期波的一个或多个波长周期作为一个调制周期；。

4.每个调制周期通过对周期波信号的幅度产生二进制变化实现调制；。

5.解调时同样是对周期波每个波长周期的幅度进行检测，确定幅度电平是二进制1还是0；。

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