調頻 調幅 與 通信

信號的調製:調幅 調頻

在這裏插入圖片描述


  1. 振幅調變,也可簡稱爲調幅,AM(Amplitude Modulation),通過改變輸出信號的振幅,
    來實現傳送信息的目的。一般在調製端輸出的高頻信號的幅度變化與原始信號成一定的函數關係,
    在解調端進行解調並輸出原始信號。

  2. 頻率調製,FM調頻,是一種以載波的瞬時頻率變化來表示信息的調製方式,通過利用載波的不同頻率來表達不同的信息。
    所謂頻率調製,顧名思義,就是對無線電進行信息加載,得到調製波。但是,隨着無線電技術的另一個領域,
    既雷達設備,由於對目標測繪的需要,和電子信息對抗的必要。現代先進雷達已經能通過這種技術來減少雜波,
    抑或通過將一個集中的雷達脈衝波束散射,達到不被發現的功能,成爲低截獲概率技
    術(電子偵察系統會查找狹小波段範圍內的電磁波,如果不這樣,將會被無窮的背景電磁輻射擾亂)。


----------------一般的調頻 調幅應用更廣----------------------

調頻的特點是頻寬窄,距離長。頻寬窄的意思是對阻礙物的穿透能力弱,但是傳輸距離長。
這種技術一般使用在手機、尋呼機等需要長距離(5公里以上)傳輸的產品使用。

調幅的特點是頻寬寬,距離短。頻寬寬的意思是對阻礙物的穿透能力強,但是傳輸距離較短,
這種技術一般應用在樓宇內的無線報警、無線安防等領域。因爲在一個樓宇裏面最重要的不是距離,而是穿透能力。


1. 調頻比調幅抗干擾能力強:
   外來的各種干擾、加工業和天電干擾等,對已調波的影響主要表現爲產生寄生調幅,形成噪聲。
調頻制可以用限幅的方法,消除干擾所引起的寄生調幅。而調幅制中已調幅信號的幅度是變化的,
因而不能採用限幅,也就很難消除外來的干擾。
   另外,信號的信噪比愈大,抗干擾能力就愈強。而解調後獲得的信號的信噪比與調製係數有關,調製係數越大,
信噪比越大。由於調頻係數遠大於調幅係數,因此,調頻波信噪比高,調頻廣播中干擾噪聲小。

2.調頻波比調幅波頻帶寬:
   頻帶寬度與調製係數有關,即:調製係數大,頻帶寬。調頻中常取調頻係數大於1,而調幅係數是小於1的,
所以,調頻波的頻帶寬度比調幅波的頻帶寬度大得多。

3.調頻制功率利用率大於調幅制:
   發射總功率中,邊頻功率爲傳送調製信號的有效功率,而邊頻功率與調製係數有關,調製係數大,邊頻功率大。
由於調頻係數mf大於調幅係數ma,所以,調頻制的功率利用率比調幅制高。


--------------------- @ 相關的概念 @ -------------------
電磁波

電磁波無處不在,它可以在真空或者介質中傳播。不依賴介質也可以傳播。
同相震盪且互相垂直的電場和磁場在空間中以波的形式移動,這種傳播方式形成的電磁場叫做電磁波。

電磁波傳播方向垂直於電場與磁場在空間形成的兩個平面,
天線中變化的電流產生磁場,磁場又感應出電場
交替產生的電場和磁場會在真空或者介質中形成電磁波併發射出去。

只要自身溫度大於0k的物體都會發射電磁波,而宇宙中並不存在溫度等於或者低於0k的物體。


電磁波被分爲很多類

無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽馬射線。

在衆多電磁波中,國際電信聯盟(ITU)劃分出了3Hz~300GHz專門用於無線通信。並把這個頻段劃分出11個子頻段用
於不同用途通信手段。

與我們日常生活相近的只有四個:
MF頻段(中頻),可以聽廣播。
HF頻段(高頻),無線電愛好者可以進行直接遠距離通信使用。
VHF頻段(甚高頻),有一部分是城市廣播。
UHF頻段(超高頻),與我們聯繫最緊密。電視節目信號、手機信號、對講機信號、GPS信號,
在2.45GHz這個特定頻率上,WiFi信號、藍牙信號、射頻識別(RFID)信號等。

它們涵蓋了今天許多常用通信手段的頻率。比如聽收音機,打電話,看電視,無線上網等


天線

功能就是把空氣中的電磁波接收下來。

原理: 電磁波遇到天線這種導體就會在天線上感應出變化的電流,這個變化的電流上運載了聲音、圖像信號。
再把天線感應到的電流信號進行處理後就可以將原始信號還原。


AM與FM調製

調製原因?
低頻信號(比如聲音信號)由於頻率太低,頻率越低,所需發射天線的尺寸就越大,干擾也越多。
而且,如果全世界的電視臺等都直接把信號發射到空中,那麼相互之間會形成嚴重干擾,所以要進行調製。
而由於低頻信號不宜直接發送,我們就把它嫁接到高頻信號上,這種結合就是調製。
此時的高頻信號就是就像一個搬運工,把高頻信號背在身上送到其他地方,
所以我們親切的稱這種高頻週期信號叫載波。


頻偏是調頻術語。調製信號幅度越大,調製後的波形偏離載頻頻率越大,頻偏就越大。小信號情況下,調頻的頻偏和調製信號的幅度成線性關係;大信號情況下,頻率調製率也會出現像放大器增益飽和類似的情況。
頻偏就是調頻波頻率擺動的幅度,一般說的是最大頻偏,它影響調頻波的頻譜帶寬。但並不是說最大頻偏越大,頻譜帶寬就一定越寬,這裏面還有個調製指數的問題。調製指數m=最大頻偏/調製低頻的頻率,調製指數直接影響移頻波頻譜的形狀與帶寬。
一般說來,調製指數越大,移頻波頻譜的帶寬越寬。而最大頻偏是調製指數的一個決定因素,所以說它影響調頻波的頻譜帶寬。頻偏是調頻波里的特有現像,是指固定的調頻波頻率向兩側的偏移。
頻偏的幅度,國際無線電管理委員會規定:音頻對調頻波的最大調製頻偏爲200KHz,視頻對調頻波的最大調製頻偏爲6.5MHz.這是爲了得到最好的傳輸效果和儘量節省頻率資源相互兼顧來確定的。但無論是傳送音頻信號或是傳送視頻信號,頻偏都不是一個固定值。音頻信號的幅度小了,相應的頻偏也小,幅度大了,頻偏的幅度也大,但最大都不會超過上述的規定值(200KHz和6.5MHz)。
單位:(PPM),ppm表示-每百萬單位(parts per million)。在用作表示頻率偏差時,它表示在一個特定中心頻率下,允許偏差的值,頻率以赫茲爲單位。ppm和赫茲之間的換算關係如下式:
△f=(f*ppm)/10^6
這裏 ppm 是最大變化值(+/-),f是中心頻率(赫茲),△f是允許最大的頻率變化範圍。
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PPT參見 https://wenku.baidu.com/view/47301182d4d8d15abe234e30.html
調製是給測量信號賦以一定特徵,這個特徵由作爲載體的信號提供。常以一個高頻正弦信號或脈衝信號作爲載體,這個載體稱爲載波信號。用需要傳輸的信號去改變載波信號的某一參數,如幅值、頻率、相位。這個用來改變載波信號的某一參數的信號稱調製信號。在測控系統中需傳輸的是測量信號,通常就用測量信號作調製信號。經過調製的載波信號叫已調信號。

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