调制是将原始信号变换成频带适合信道传输的高频信号。什么是信号调制?无线通信是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。通信系统中发送端的原始电信号通常具有频率很低的频谱分量，一般不适宜直接在信道中进行传输。因此，通常需要将原始信号变换成频带适合信道传输的高频信号，这一过程被称为调制。信号调制是使一种波形的某些特性按另一种波形或信号而变化的过程或处理方法。为什么需要调制呢？ 最主要的原因就是为了通过调制使得载波能够通过改变功率频率相位来携带信息传输。还有一个就是是天线理论：当天线的长度为无线电信号半波长时，天线的发射和接收转换效率最高。因此，天线的长度将根据所发射和接收信号的频率即波长来决定。频率越高，波长越短，对天线的要求就会越小。第二调制可以实现频谱的搬移，原始电信号通常具有频率很低的频谱分量，一般不适宜直接在信道中进行传输，所以要把调制信号搬移到所希望传输的频率上，提高频带的利用率。（声音20kHz 无线是在射频段进行 GHz）第三某些调制技术可以改善系统的抗噪声性能。数字调制和模拟调制的区别大多数调制技术使用正弦波作为载波信号，这就是我们所说的携带信息的高频信号。正弦波有两个基本参数可以改变：振幅和角度。角度可以进一步细分为频率和相位。所以当我们调制我们的信号时，我们根据我们想要信号携带的信息改变一个或多个参数。正弦波信号含有三个独立参数，幅度，频率和相位。如果一个连续正弦波未调制的话，那它的包络幅度，（不考虑噪声因素的话）振动频率以及初相永远会是一个常数。这样的正弦波信息量为零。调制就是用调制信号改变载波的这三个参量，使载波携带调制的信息(基带)，最后通过天线发射出去。（根据未调信号的类型，可以分为模拟调制和数字调制。当V（t）,f(t), hai(t)是连续信号时，就是模拟调制，当其是数字信号是，就是模拟调制。模拟调制模拟调制信号要反映的对象（基带）是连续变化的波形，需要描述信号随时间的变化，常常用信噪比来描述通信系统的质量。在路径中加入衰减，噪声等等，那么在接收端就会比较难以精确的检测出发射的信号（因为它的电压时刻都在变化）。对于模拟调制，这是几种调制信号的时域波形，第一个是调幅AM，其幅度随着调制信号变化，应用载波的幅度来传输有用信号。AM调幅也就是通常说的中波，范围在530---1600KHz。FM and PM 都称作角度调制，两者可以通过微分积分关系互相转换。其调制幅度都保持不变，频率或相位随调制信号变化。FM在中国内的频段范围是 87-108MHz，一般是76-108MHz。频谱都不再是线性搬移的过程，而是有了新的频率分量，所以是非线性的调制。抗噪性能优于AM波。还可以进行幅相同时调制，又称混合调制。（在幅度调制中，M是调制深度，也称为调制系数。调制深度定义为调制信号的峰值与载波信号的峰值之比。当将调制深度表示为百分比时，该调制称为线性AM。相位调制与频率调制非常相似。调制信号使载波的相位偏移。调制信号的幅度决定了相位偏差。問：FM应用场景除了广播之外的應用？答：军用电台FM或航天FM。模拟模拟信号发生器框图模拟模拟信号发生器框图这个框图就是我们的一个模拟调制的一个框图，我们可以看到它的大致结构还是基于原始的信号源然后做了一些添加，我们在相位调制和频率调制方面，我们把它加在了频率合成的frequency control的部分，然后直接作用于vco上对它进行调频和调相。那么在功率控制方面，我们会直接把我们的调幅的部分加在 alc driver ，然后对它的输出功率进行调制的控制。推荐阅读：过去的几年中，主要通信系统从模拟调制转入数字体制，从标量转向矢量，甚至时变信号。为什么全部商用通信系统从模拟转向数字呢？因为数字通信系统有着更大的系统容量，更好的抗干扰性，更好地与数据信息的兼容性，更好的安全性等等。数字系统设计与模拟系统一样，也面临很多限制：例如可用带宽受限，有限的发射功率以及系统的噪声水平等。所以数字系统设计需要考虑这多种因素的折衷：如带宽利用率和系统复杂度的折中，带宽利用率和抗噪性能的折中等等。选用不同调制方式可以使系统性能达到某种意义上的最优。数字调制数字调制信号要反应的对象是离散的电平状态，即使在调制或传输过程中对信号波形造成微量的变化，对传输的离散状态可能不会造成损害，常常用误码率来衡量通信质量。模拟调制与数字调制之间的唯一区别在于，数字调制将调制基带信号限制为离散状态，而不是允许调制信号采用最大值与最小值之间的任何值。在数字调制方案中使用AM，FM或PM时，名称分别为ASK，FSK和PSK（中文）。QAM是正交振幅调制，是正交载波调制技术与多电平振幅键控的结合。在数字调制方案中使用AM，FM或PM时，名称分别为ASK，FSK和PSK（中文）。QAM是正交振幅调制，是正交载波调制技术与多电平振幅键控的结合。这里介绍几个比较常用的数字调制。Vector Modulation CharacteristicsBPSK，比较简单的数字调制，（一般用于深空遥测。）他是载波的相位在两个不同相位状态之一之间变化，这些状态通常以pi 弧度分隔。可以通过用方波对载波进行相位调制来实现BPSK。方波将迫使载波在两个相位状态之间改变相位。0代表0°，1代表180°。在QPSK信号中，载波的相位在四个不同相位状态之一之间变化。这些状态通常以pi / 2弧度分隔。可以通过具有包含四个离散电平的调制波形的相位调制来生成QPSK信号。（QPSK信号的输出频谱类似于BPSK信号的输出频谱。）推荐阅读：QAM是正交振幅调制，是正交载波调制技术与多电平振幅键控的结合。属于高阶数字调制，一个符号携带多个bit信息，有16/32/64/128/256/512/1024 QAM等，在移动通信中较为常用。前面介绍的PSK调制并不会改变载波的振幅，只是改变其相位，而QAM调制相当于调幅和调相结合的调制方式，不仅会改变载波振幅，还会改变其相位。比如在一个16QAM信号中，当我们对信号进行采样时，我们可能处于16种可能的状态。为了获得16种可能的状态，我们使用4位来创建1个符号。（这样创建的符号率是使用大约1/4频谱的比特率的1/4。 比特率和符号率的关系我们在数字调制中所提到的两个指标，比特率和符号率.Bit rate是数据流的传输速率；符号率是指一秒钟传输了多少数据单元。两者的关系是符号率=比特率/单位符号传输的比特数。例如8PSK，它每符号传送3个比特，所以它的符号率是三分之一的比特率。然后我们要注意信号的带宽取决于符号率，因为符号率其实是脉宽的倒数。符号率越低，传输所需的带宽就越小。越高阶的调制方式，每个符号代表的bit 数越多，相同贷款下传送的信息量越多。（所以2的N次方的QAM的符号率就是1/N比特率。如16QAM（2的4次方），即1个符号代表4比特，符号率是1/4比特率）失量图在调制分析中，我们还要介绍矢量图的一个概念，失量图是描述矢量信号变化轨迹的一种直观方式。用矢量来描述一个正弦波是非常方便的。可以通过矢量图来了解信号幅度和相位的信息。在极坐标中，相对于载波，将信号的幅度和相位信息表征在极坐标系中。在时域中，信号经过一个周期，则在矢量图中相位旋转360度。矢量图无法给出直接的频率信息，只能应用相位的变化来表征频率的变化。矢量的相位直接测量比较困难，有了IQ信号以后，可以通过分别测量信号同相和正交分量的幅度，而不用直接去测量信号的相位，在电路上的实现会更加简单。具体就是将信号分解成两个正交的分量. IQ就是分别表达这两个正交的分量。极坐标平面可以很容易地映射到称为I-Q平面的平面。I轴位于零度相位参考上，Q轴旋转90度。解调后的I和Q分量是离散的DC值，通过IQ分量来描述信号的幅度和相位信息。I-Q 调制的主要优势是可以容易地将独立的信号分量合并为单个复合信号，随后同样容易地再将这个复合信号分解为独立的分量部分。基于具体的应用，数字调制可以同时或单独改变幅度、频率和相位。这类调制可以通过传统的模拟调制方案，例如幅度调制(AM)、频率调制(FM) 或相位调制(PM) 来完成。不过在实际系统中，通常使用矢量调制( 又称为复数调制或I-Q 调制) 作为替代。矢量调制是一种非常强大的调制方案，因为它可生成任意的载波相位和幅度。在这种调制方案中，基带数字信息被分离成两个独立的分量: I ( 同相) 和Q ( 正交) 分量。这些I 和Q 分量随后组合形成基带调制信号。I 和Q 分量最重要的特性是它们是独立的分量( 正交)。在下面的讨论中你将进一步了解 I 和 Q 分量，以及数字系统使用它们的原因。数字调制失量图/IQ 图图13. 数字调制I-Q 图理解和查看数字调制的简单方法是使用图13 所示的 I-Q 或矢量图。在大多数数字通信系统中，载波频率是固定的，因此只需考虑相位和幅度。未经调制的载波作为相位和频率参考，根据调制信号与载波的关系来解释调制信号。相位和幅度可以作为 I-Q 平面中的虚线点在极坐标图或矢量坐标图中表示。参见图13。I 代表同相位( 相位参考) 分量，Q 代表正交( 与相位相差90 °) 分量。你还可以将同相载波的某具体幅度与正交载波的某具体幅度做矢量加法运算，来表示这个点。这就是 I-Q 调制的原理。将载波放入到 I-Q 平面预先确定的某个位置上，然后发射已编码信息。每个位置或状态( 或某些系统中状态间的转换) 代表某一个可在接收机上被解码的比特码型。状态或符号在每个符号选择计时瞬间( 接收机转换信号时) 在I-Q 平面的映射称为星座图。参见图14。一个符号号代表一组数字数据比特; 它们是所代表的数字消息的代号。每个符号号包含的比特数即每符号号比特数(bpsym) 由调制格式决定。例如，二进制相移键控(BPSK) 使用1 bpsym，正交相移键控(QPSK) 使用2 bpsym，而8 相移键控(8PSK) 使用3 bpsym。理论上，星座图的每个状态位置都应当显示为单个的点。但由于系统会受到了各种损伤和噪声的影响，会引起这些状态发生扩散( 每个状态周围有分散的点呈现)。图14 显示了 16 QAM 格式(16 正交幅度度调制) 的星座图或状态图; 注意，此时有16 个可能的状态位置。该格式使用4 比特数据串， 编码为单个幅度度/ 相位状态或符号号。为了产生这一调制格式，基于被传输的代码，I 和Q 载波都需采用4 个不同的幅度度电平。星座图星座图是数字调制的表示形式。数字调制信号不同于模拟调制信号，这些载波参数（幅度，频率和相位）的变化由离散的数字信号决定。数字调制信号只须表示离散的调制状态，这些离散状态在矢量图上称为符号点（symbol point)，符号点的组合称为星座图(constellation)。星座图就是IQ平面，我们知道了符号点的位置，它的IQ分量就唯一固定了。信号传输的过程就是从一个状态点移动到另一个状态点，如果这个过程中既有幅度的变化也有相位的变化，则用传统的幅度调制器和相位调制器来实现是比较困难和复杂的，而应用IQ调制就会非常方便且简单，只是I.Q信号选择了不同的幅度值就可以表征。星座图和符号星座图展示了 QAM 格式的可用符号。以 16 QAM 格式为例，每个符号表示着四个二进制位的一种可能组合。对于这四个二进制位来说，总共可能有16个组合。换言之，每个符号表示着四位。为了提高数据带宽，我们可以增加每个符号表示的位数，这样可以提高频谱效率。不过，随着星座图中符号数量的增加，符号间的距离开始变小。符号越来越接近，因此就越容易受到噪声和失真的影响，出现错误。图3展示了当从 16-QAM 格式变为 64-QAM 格式时，符号密度的增加。图3：16-QAM 和 64-QAM 格式的星座图数字调制误差的定量描述数字调制信号的调制精度指标可以在矢量图上得到定义，如： 相位误差，幅度误差，频率误差，EVM（矢量误差幅度）等。这些指标是定量反映数字调制质量的参量。所有这些指标的定义可在矢量图上得到表示。因为中间会有各种各样的噪声的影响，所以说被测信号的矢量和参考信号的矢量经常是不会重合的，而其中我们从参考信号到被测信号，这两个星座点所连成的矢量信号就是我们称之为误差矢量。而我们计算误差是计算误差矢量的幅度的方法，就是我们误差矢量的一个平均值除以我们参考信号的平均值开根号再乘上100%。"复合调制现已广泛用于光数据传输。通过本文，您将了解误差矢量幅度(EVM) 概念和意义并针对调制信号质量参数是否已经准备好标准化并取代传统参数进行的调查。"是德科技}