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数字通信系统之数字调制概念

2025-07-25 11:14:15

1.数字调制概念

 

信号(Signal)分模拟(Analog)信号和数字(Digital)信号。如图2-9所示,为最常见模拟调制方式模拟调频(FM)和最常见的数字调制模式数字调频(FSK),其中FM常用于无线广播,而FSK常用于短距离无线通信。虽然两种调制都是对频率进行调制,但是其传输的信号不同,时域信号和频率信号也不同。随着科技的进步,现在主流的通信技术都采用数字无线通信技术实现。

 

 
数字调制是将数字符号转换成适合信道特性波形的过程。基带调制中这些波形通常具有整形脉冲的形式,而在带通调制(Bandpass Modulation)中则利用整形脉冲去调制正弦信号,此正弦信号称为载波波形(Carrier Wave),将载波转换成电磁场(ElectromagneticEM)传播到指定的地点就可以实现无线传输。那么为什么一定要通过载波来实现基带信号的无线传输呢?这是因为,电磁场必须利用天线才能在空间传输,天线的尺寸主要取决于波长λ及应用的场合。对超高频RFID应用来说,天线长度一般为λ/4(针对于标签和小型阅读器天线的尺寸一般为λ/4λ/2之间),式中波长等于c/fc是光速3*10^8m/s
 
假设发送一段超高频RFID基带有效信号(f=40kHz),如果不通过载波而直接耦合到天线发送,计算一下天线有多长?采用四分之一波长作为天线的尺寸,对于40kHz的基带信号,其尺寸为λ/4=1875m。为了在空间中传输40kHz的信号,不用载波进行调制,需要尺寸为1875m的天线。当然我们知道这么长的天线是完全不可行的,实际应用中很可能这个超高频RFID系统的工作距离只有5米,而天线超过1km,所以我们必须通过其他的方法将数据传出去。而如果把基带信号先调制在较高的载波频率上,比如调制到920MHz的中国超高频RFID频段上,那么天线的尺寸仅为8cm,很显然这个尺寸的天线是可以实现的,远距离的无线传输问题也就迎刃而解了。
 
在实际的应用中,射频信号通过频带传输的方式主要是通过正弦载波进行调制的,调制的功能如下:
 
  • 使信号更适合于信道传输;
  • 实现信道复用提高通信系统的有效性;
  • 提高通信系统的抗干扰能力,提高通信系统的可靠性。

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