調製信號

調製目的有三點：1）便於無線發射，減少天線尺寸；2）頻分復用，提高通信容量；3）提高信號抗干擾能力。為了充分利用信道容量，滿足用戶的不同需求，通信信號採用了不同的調製方式。隨著電子技術的快速發展，以及用戶對信息傳輸要求的不斷提高，通信信號的調製方式經歷了由模擬到數字，由簡單到複雜的發展過程。

基本介紹

• 中文名：調製信號
• 外文名：modulating signal
• 作用：由原始信息變換而來的低頻信號
• 特徵值：振幅、頻率、相位等

調製目的

在無線傳輸中，信號是以電磁波的形式通過天線輻射到空間的。為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸一般應大於發射信號波長的四分之一。而基帶信號包含的較低頻率分量的波長較長，致使天線過長而難以實現。通過調製，把基帶信號的頻譜搬至較高的載波頻率上，可以大大減少輻射天線的尺寸。另外，調製可以把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現信道的多路復用，提高信道利用率。最後，調製可以擴展信號頻寬，提高系統抗干擾、抗衰落能力，提高傳輸的信噪比。信噪比的提高是以犧牲傳輸的頻寬為代價的。因此，在通信系統中，選擇合適的調製方式是關鍵。

發展

20世紀60年代，C.S.Waver等人在史丹福大學發表了一篇名為《The automatic classification of modulation types by pattern recognition》的論文之後，信號調製識別技術的研究逐漸發展起來。

1984年，Liedtke F F提出了運用信號幅度、頻率、差分相位直方圖和幅度、頻率方差等特徵參數進行數位訊號的調製識別方法。

1988年，DeSimio M P等人使用從信號偶數次冪、頻譜和包絡中提取的特徵參數，運用自適應的方法來進行信號的調製識別。

1990年，PolydorosA等人提出了利用準最佳化的對數似然比和判決理論對MPSK信號進行識別的方法。隨後，Nandi A K等人提出了將神經網路與決策論進行結合，利用多個特徵參數對模擬和數位訊號進行模式識別的方法。

2008年WongM L等人提出了套用最大似然準則的半盲識別法，效果良好。

調製方式

調製方式有很多。根據調製信號是模擬信號還是數位訊號，分為模擬調製和數字調製。模擬調製方式有幅度調製(AM)和頻率調製(FM)等。數字調製方式有振幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控、正交幅度調製等，信號調製原理是研究信號調製識別問題的基礎。

模擬信號

模擬信號是指在信號隨時間連續變化，在模擬信號中，不同時間點位置的信號值可以是連續變化的。與數位訊號相比，模擬信號的處理方法簡單，不需要專門的信號處理器，且具有更高的解析度和信息密度，不存在量化誤差，因此可以利用模擬信號較為準確地描述自然界物理量的值。模擬信號的主要缺點是容易受到噪聲干擾，特別是當信號被多次轉發，或進行長距離傳輸之後，這些隨機噪聲的影響可能會變得十分顯著。

幅度調製原理

信號的幅度調製是指基帶信號的變化去控制載波的振幅變化。幅度調製分為：調幅（AM），它攜帶載頻信號；雙邊帶調製（DSB ），抑制載波的雙邊帶調製；單邊帶調製（SSB），單邊帶調製又分上邊帶調製和下邊帶調製。

頻率調製原理

頻率調製(FM)是角度調製的一種，指的是使載波頻率隨著調製信號變化的調製方式，即已調信號的瞬時角頻率隨基帶信號的改變而變化的調製過程。和AM不同，FM屬於非線性調製，其己調信號頻譜是調製信號頻譜的非線性變換。

數字系統

數字調製技術在現代通信系統中有著廣泛的套用，與模擬調製技術相比，數字調製技術具有抗噪聲能力強、魯棒性高、靈活性高、安全性好等優點，主要缺點是需要的傳輸頻寬較大且通常情況下設備較為複雜。不過，數字壓縮技術、大規模積體電路技術以及光纖等大容量傳輸媒介的使用，大大降低了數字系統套用的難度和複雜度，數字系統也越來越受到人們的歡迎。

振幅鍵控原理

振幅鍵控是最早研究的數字調製方式，通過載波的幅度變化來傳輸數字信息。二進制振幅鍵控(2ASK)是指調製信號為二進制數字基帶信號的振幅鍵控。對2ASK而言，當信號為“1”時，載波通過開關，為大信號；當信號為“0”時，載波截止，沒有傳輸信號，只有本底噪聲。

移頻鍵控原理

在移頻鍵控中，正弦載波的頻率隨著數字基帶信號變化，數字信息的傳遞通過載波頻率的變化實現。若移頻鍵控中的數字基帶信號為二進制數位訊號，則產生二進制移頻鍵控(2FSK)。在2FSK信號中，當二進制基帶信號為“1”時，載波頻率為，當信號為“0”時，載波頻率變為。

移相鍵控原理

在移相鍵控中，正弦載波的相位隨數字基帶信號變化，數字信息的傳遞通過載波相位的變化實現，而信號的振幅和頻率保持不變。若移相鍵控中的數字基帶信號為二進制數位訊號，則產生二進制移相鍵控(2PSK )。在2PSK中，二進制信號“0”和“1”通常分別對應初始相位和0。

移相鍵控分為絕對移相和相對移相兩種。以未調載波的相位作為基準的相位調製叫作絕對移相。以二進制調相為例，取碼元為“1”時，調製後載波與未調載波同相；取碼元為“0”時，調製後載波與未調載波反相；“1”和“0”時調製後載波相位差1800。

正交幅度調製原理

正交幅度調製也稱為振幅和相位聯合鍵控，通過利用兩個獨立的基帶波形對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波雙邊帶調製獲得，並且已調信號在同一頻寬內頻譜正交，因此可以實現兩路並行數字信息的傳輸。MQAM同時進行幅度和相位的調製，具有更強的抗干擾能力和更高的頻譜利用率。

套用

信號調製廣泛地套用於民用與軍事領域。

在民用領域，主要套用於為無線頻譜管理進行信號身份確認以及干擾確認等方面。無線電管理部門為了防止不法分子對無線頻譜的非法利用和干擾，需要對通信頻譜進行監視和管理，以保證合法通信的正常進行。在頻譜監視設備中採用調製識別技術，能幫助管理人員區分不同性質的用戶，確定未知干擾信號的性質。

在軍事領域，主要套用於電子戰和軍用軟體無線電技術中。在電子戰通信情報截獲接收機的設計中，獲得接收的通信信號的調製方式，為解調器選擇解調算法提供參考依據，有助於電子戰中最佳干擾樣式或干擾抵消算法的選擇，以保證友方通信，同時破壞和抑制敵方通信，實現通信對抗的目的。