原文來(lái)自公眾號(hào)：工程師看海

調(diào)制與解調(diào)是通訊中非常常見(jiàn)的技術(shù)，其實(shí)在微弱信號(hào)采集中也會(huì)用到此技術(shù)，那么調(diào)制與解調(diào)究竟是怎么一回事呢？關(guān)注公眾號(hào)：工程師看海，讓我?guī)懵芯俊?/p>

調(diào)制與解調(diào)，可以用四個(gè)字概括其原理：頻譜搬移。

公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)：調(diào)制解調(diào)

可獲得基于matlab的仿真代碼

1. 讓我們先建立直觀(guān)應(yīng)用概念，以調(diào)幅調(diào)制為例，理解調(diào)制解調(diào)的作用結(jié)果，然后再來(lái)從原理進(jìn)行分析。

例1：微弱信號(hào)放大。

假如當(dāng)前有一信號(hào)X = sin(2πt)+ 1；其包含了一個(gè)1V的直流成分，時(shí)域、頻域波形見(jiàn)下圖。

如果想去直接放大原始信號(hào)，那么它包含的直流信號(hào)也會(huì)被直接放大，后續(xù)電路可能主要處理放大后的直流，甚至?xí)M(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)域，影響后續(xù)電路正常工作。

我們可以加一個(gè)隔直電容，或高通電路，來(lái)抑制這個(gè)直流，然后在進(jìn)行交流放大，然而這個(gè)缺點(diǎn)是對(duì)于有一定帶寬的信號(hào)，在去除直流成分的同時(shí)，也去除了一部分有用的低頻信號(hào)，傷敵1000自損800，這是我們不希望看到的。

調(diào)制與解調(diào)為此給出了一種解決方案，其思路是用一個(gè)高頻信號(hào)去調(diào)制我們采集的原始信號(hào)，把原始信號(hào)的頻譜搬移到高頻去，經(jīng)過(guò)AC放大后，再把頻譜搬移回去，實(shí)現(xiàn)放大的目的，一箭雙雕。

現(xiàn)在我們用一個(gè)高頻信號(hào)去調(diào)制原始信號(hào)，其過(guò)程就是用頻率為Fc的高頻信號(hào)Xc去乘原始信號(hào)X，這個(gè)高頻Fc的頻率要遠(yuǎn)大于原始信號(hào)的頻率。

從下圖可以看出，調(diào)制后的信號(hào)以Fc為載波，頻譜被搬移到了高頻，我們此時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行放大。如果電路里又引入低頻干擾，此時(shí)就可以用隔直電容，因?yàn)榇藭r(shí)低頻直流與目標(biāo)信號(hào)頻帶（Fc±B）已經(jīng)分離，對(duì)引入的直流隔直，就不會(huì)造成影響。

經(jīng)過(guò)調(diào)制->AC放大->隔直后的信號(hào)，再經(jīng)過(guò)解調(diào)，也就是再次頻譜搬移后，就又回到原始的頻帶，雖然增加了（2Fc±B）的成分，只要對(duì)其進(jìn)行低通濾波去除新增的高頻部分，就可以實(shí)現(xiàn)放大的初衷了。

2. 原理解析。

設(shè)目標(biāo)信號(hào)為X = cos(2πB*t)，其頻率為B，調(diào)制信號(hào)Xc=cos(2πFc*t)，其頻率為Fc。

二者調(diào)制后

Vm = X*Xc = cos(2πB*t)*cos(2πFc*t) = 0.5cos(2π(Fc+B)t)+ 0.5cos(2π(Fc-B)t)，(高中知識(shí)哦，不要說(shuō)以前的知識(shí)沒(méi)用哦)，我們觀(guān)察Vm中信號(hào)的頻帶是Fc+B與Fc-B。

對(duì)Vm進(jìn)行A倍AC放大后，就可以用隔直電容或高通濾除低頻部分。然后再對(duì)Vm進(jìn)行解調(diào)，即再乘下調(diào)制信號(hào)Xc，得到輸出Vo，解調(diào)過(guò)程為:

Vo = Vm * Xc = A*[0.5cos(2π(Fc+B)t) + 0.5cos(2π(Fc-B)t) ] * cos(2πFc*t) = 0.25A[cos(2π(2Fc+B)t) + cos(2π(2Fc-B)t) + 2cos(2πB*t)]

Vo包含了高頻也包含了原始頻帶，對(duì)其進(jìn)行低通后，就可以得到放大后的信號(hào)啦。

總結(jié)調(diào)制與解調(diào)過(guò)程如下：

3.Matlab 仿真

公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)：調(diào)制解調(diào)

仿真原始信號(hào)是(AC1V+DC1V)&1Hz的交流信號(hào)

用頻率為30Hz的載波調(diào)至后，頻率被搬移到30Hz±1Hz的位置了，對(duì)其進(jìn)行5倍放大，調(diào)制并放大后的時(shí)域波形看，其幅值比原始信號(hào)要小。

然后對(duì)信號(hào)解調(diào)，再次頻譜搬移。原始(AC1V+DC1V)&1Hz的信號(hào)，在低頻處變?yōu)?Hz&(0.25*5*2)=2.5V，與前文理論分析結(jié)果一致。

經(jīng)過(guò)低通濾波后的波形如下：

以上就是調(diào)制解調(diào)的原理介紹，感謝點(diǎn)贊、在看、分享，讓知識(shí)變得更簡(jiǎn)單。

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