信號解調
關注創建者：matlab應用與學習 創建時間：2023-11-10
信號解調的視頻教程
添加布拉格光柵傳感器到經典數據采集系統
在本次演講課程中，我們將介紹： ·?HBK光纖產品——新一代光纖信號解調儀 ·?HBK經典數據采集平臺的性能特點 ·?光學和電學混合信號數據采集系統 ·?現場演示 點擊這里，了解更多HBM產品信息：https://www.hbm.com/cn/5502/daq-data-acquisition-systems/?
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1-54基于matlab的包絡譜分析
基于matlab的包絡譜分析，目標信號→希爾伯特變換→得到解析信號→求解析信號的?！玫桨j信號→傅里葉變換→得到Hilbert包絡譜，包絡譜分析能夠有效地將這種低頻沖擊信號進行解調提取。程序已調通，可直接運行。 購買后可下載視頻中的源程序文件。
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信號解調的實例教程
培訓內容
在本次演講課程中，我們將介紹：
HBK光纖產品——新一代光纖信號解調儀
HBK經典數據采集平臺的性能特點
光學和電學混合信號數據采集系統
現場演示
培訓時間
5月18日（周三）下午14:00-15:00
課程對象
汽車、軌道交通、風機、土木工程等行業，從事產品測試、大型結構監測和維護的從業人員，相關測試設備從業人員，以及相關研究機構和院校師生等。
講師簡介
費用：
免費
備注
培訓將通過網絡授課的方式進行，請自備具備上網條件的電腦或手機。
報名方式：
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展開 紅外遙控的發射電路是采用紅外發光二極管來發出經過調制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發射器發射的紅外光轉換為相應的電信號，再送后置放大器。
發射機：一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統、調制電路、驅動電路、發射電路等幾部分組成。當按下指令鍵或推動操作桿時，指令編碼電路產生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載波進行調制，再由驅動電路進行功率放大后由發射電路向外發射經調制定的指令編碼信號。
接收電路：一般由接收電路、放大電路、調制電路、指令譯碼電路、驅動電路、執行電路(機構)等幾部分組成。接收電路將發射器發出的已調制的編碼指令信號接收下來，并進行放大后送解調電路，解調電路將已調制的指令編碼信號解調出來，即還原為編碼信號。指令譯碼器將編碼指令信號進行譯碼，由驅動電路來驅動執行電路實現各種指令的操作控制（機構）。
由工采網代理臺灣旺泓的心率傳感信號接收芯片 - PD-S488FM-LH12，由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對象的能力，所以，在設計家用電器的紅外線遙控器時，不必要像無線電遙控器那樣，每套(發射器和接收器)要有不同的遙控頻率或編碼(否則，就會隔墻控制或干擾鄰居的家用電器)，所以同類產品的紅外線遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會出現遙控信號“串門”的情況。這對于大批量生產以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方便。由于紅外線為不可見光，因此對環境影響很小，再由紅外光波動波長遠小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會影響其他家用電器，也不會影響臨近的無線電設備。
心率傳感信號接收芯片 - PD-S488FM-LH12使用四個主要技術元件來測量心率：
1、光發射器 — 通常至少由兩個光發射二極管(LED)構成，它們會將光波照進皮膚內部。
展開 最后信號在接收模塊進行信號解調與分析。模塊中的Loop Control器件控制鏈路傳輸次數，其中，SMF的色散系數為16 ps/nm·km，色散斜率系數為0.08 ps/nm2·km，衰減量為0.2 dB/km，單程中SMF長度為80 km。光纖傳輸系統總共傳輸320 km。
2.1后置色散補償系統
圖示為后置色散補償系統，啁啾光纖光柵置于單模光纖后，對信號傳輸過程中產生的色散進行補償。在未進行色散補償的情況下，即將光路中的啁啾光纖光柵去除，此時接收端的信號眼圖如圖所示，可以看到眼圖混亂，誤碼率為1。當采用啁啾光纖光柵時，色散量設置為-1280 ps/nm·km，在10Gbit/s傳輸速率的情況下接收端的信號眼圖如圖所示，可以看到誤碼率為6.05e-20，Q因子為9.03，眼圖張開度好，信號質量佳。
2.2前置色散補償系統
圖示為前置色散補償系統，啁啾光纖光柵置于單模光纖前，對信號傳輸過程中產生的色散進行預補償。
2.3混合色散補償系統
圖示為混合色散補償系統，兩個啁啾光纖光柵分別置于單模光纖前部和后部，對信號分別進行預補償和產生色散后的補償。該方案結合了后置色散補償方式和前置色散補償方式的特點。
3、結果分析
為了探究不同入射光功率對應的系統性能，設置仿真系統光功率在-10~10 dBm范圍內掃描。圖展示的是在10 Gbit/s傳輸速率的情況下三種光纖通信系統中的Q值隨著入纖光功率的變化而變化的曲線圖。
圖. 入纖光功率變化與傳輸信號的Q值變化曲線
由圖可知，傳輸信號的Q值變化曲線均存在峰值。當入纖光功率從-10 dBm逐漸增加的過程中，信號的Q值逐漸得到提高。但達到一定值時，信號的Q值逐漸降低。表明信號對應三種方案存在最佳入纖光功率。
展開 目前，對干涉式光纖陀螺儀的研究普遍采用方波偏置方案，對正、負半周期信號相減并化簡之后可得出：
式中：L 為光纖總長度；D 為光纖環直徑；λ 為光在真空中的波長；c 為光在真空中的速度；Ω 為陀螺轉動角速率。
由式(2) 可知：光源輸出功率I0 的不穩定將影響光纖陀螺儀的測量精度，而平均波長λ 的波動也將導致光纖環的非互易相移產生漂移，即影響光纖陀螺儀標度因數的穩定性。
目前，對SLD 光源的驅動普遍采用恒流源，光源輸出光信號的功率由光源驅動電路獨立控制，該電路在全溫條件下或長時間工作周期內始終保持恒定的驅動電流輸出。隨著SLD 光源使用時間的增長，SLD 光源在恒定的電流驅動下輸出的光功率會逐漸降低；不同溫度條件下，注入相同的驅動電流，輸出光功率也會發生波動，這些因素將直接影響光纖陀螺儀的整機性能和指標參數。
光功率控制技術是以光源輸出光功率為對象，實現直接控制?；舅枷胧峭ㄟ^數字解調電路對PIN-FET 檢測到的光信號進行解調，根據光功率的波動變化，提高或降低光源的驅動電流，摒除其他環境因素造成的干擾，實現光纖陀螺儀光路內傳輸光信號的閉環穩定，系統結構圖如圖1 所示[5]。
2 系統硬件設計
要實現對光源輸出信號的動態控制，光源驅動電路必須采用數字電流源電路，該電流源的輸出電流由數字解調電路控制。動態調節第一步是實現對陀螺光路輸出的實時監測，光纖陀螺儀的組成結構中，PIN-FET 組件是實現將陀螺光路中的光信號轉換為電信號的功能模塊，通過對PIN-FET 輸出的電信號進行采樣、解調等處理之后可以實現對光功率的實時監測。
展開 （二）直接序列擴頻系統仿真流程圖
根據圖1直接序列擴頻系統構成框圖（七大組成：信源部分、擴頻部分、調制部分、信道傳輸部分、解調部分、解擴部分和信宿）的分析，做出直接序列擴頻系統的主要流程圖如圖2所示。
（三）直接序列擴頻調制仿真模型
圖3中由伯努利發生器產生原始信號，由于直接序列擴頻系統需要-1、+1分布，所以原始信號要經過雙極性碼變換器把0、1單碼變換為雙極性。本次實驗使用GOLD碼序列作為擴頻碼序列，也經過雙極性變換器把0、1變換為雙極性，然后將二者輸出信號分別連至頻譜儀觀察頻譜，同時把兩輸出信號進行乘法運算輸送到信道后加高斯白噪聲，分別觀察信道加入噪聲前后的頻譜圖并進行分析。
（四）直接序列擴頻解調仿真模型
與擴頻調制模型相對應加入解調和解擴部分，同時再加一個誤碼率分析儀構成如圖4所示的直接序列擴頻解調仿真模型。最小相移鍵控解調（M-PSK Demodulator Passband）對解擴后的信號進行解調，恢復基帶信號。誤碼率分析儀（Error Rate Calculation）在直擴系統中經過解擴和解調恢復成的原始信號要與發射端的原始信號進行比對，顯示接收到的數據、錯誤的比特數和誤碼率。
圖3 直接序列擴頻調制仿真模型
圖4 直接序列擴頻解調仿真模型
圖5 擴頻后信號頻譜圖
（五）仿真結果分析
因為原始信號帶寬設置為1kHz，由圖5擴頻后信號頻譜圖可以看出，帶寬拓寬為大約60kHz，由圖6解擴后恢復的原始信號頻譜可以看出，信號帶寬恢復成1kHz。
展開 
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34.
加正交解調
我們已經知道如何編碼，解碼和調制DPSK信號; 現在我們可以使用正交解調來解調DPSK信號。
圖12. DPSK發送與接收器
對于正交解調器，頻率參數因與發射器載波頻率一樣。為了正確地形成和縮放輸出信號，閾值頻率因此需要再次進行調整。
正交解調器的輸出信號如圖13所示，信號與圖5中的信號基本相同，但是它們由正交解調器低通濾波器時會出現失真。
? 無線通信：DSP 系統涉及無線通信系統（Wi-Fi、蜂窩網絡）以執行信號調制、解調、信道估計等任務以及其他各種領域。
? 信號處理：DSP 系統用于不同的傳感器，例如加速度計、需要用于狀態監測信號處理的陀螺儀，以及物聯網設備、智能家居等。
正交解調器的輸出信號如圖13所示，信號與圖5中的信號基本相同，但是它們由正交解調器低通濾波器時會出現失真。 如果在發射器和接收機之間添加一個信道，信號可能會有附加的失真和噪聲。
圖13. 同相和正交相位多進制解調信號
下一步是比較發射機和接收機的二進制信號。 如果系統參數正確，則應該具有與圖7中相同的結果。
其中，天線與射頻前端主要負責將模擬信號轉化為數字信號；中頻部分主要是將數字信號進行處理，將信號分為高頻和低頻進行處理；基帶部分則負責對信號進行調制和解調等處理。
由工采電子代理的國產集成DSP內核無線音頻傳輸的無線接收芯片 - U1R32D，是一款用于無線音頻傳輸的接收芯片，配合無線發射芯片完成高品質無線音頻傳輸。射頻工作范圍為UHF的500M~980MHz之間。
這些信號經過外圍電路解調后，由接收芯片內部的解碼電路進行解碼，然后發出相應的控制信號來控制汽車的運行。
在玩具車的內部，電機是驅動其前進的核心部件。玩具車電機的工作原理是通過電刷將電流引入定子上的線圈，產生旋轉磁場，使轉子轉動，從而驅動玩具車前進。具體來說，當電流通過線圈時，會產生磁力線，使定子和轉子之間產生磁場，轉子受到磁力的作用開始轉動。
這些信號會經過調制解調器處理后，送到音頻放大器中，再經過揚聲器放出聲音。
揚聲器是電視機中發出聲音的一個關鍵部件。揚聲器內部包含一個圓形的振膜，它連接在揚聲器的麥克風和放電線圈之間。當電視機中的音頻信號通過放電線圈傳遞時，它會產生一個磁場。磁場會引起振膜振動，從而產生聲音。
</p><p><strong>e) 光纖解調儀峰值探測</strong></p><p>綜合上述距離、綜合損耗和反射率產生的影響，可以得到對光纖解調儀要求很高的復雜信號頻譜。一些解調儀具有不同的增益階躍，這將允許通過信號“放大”來讀取較小的峰值，但這會影響對某些傳感器的獲取。在這種情況下，光纖連接器的損耗越可控，就越容易防止測量問題，但這意味著會有妥協：必須減少傳感器的數量、接頭的數量或電纜長度。
基于matlab的包絡譜分析，目標信號→希爾伯特變換→得到解析信號→求解析信號的?！玫桨j信號→傅里葉變換→得到Hilbert包絡譜，包絡譜分析能夠有效地將這種低頻沖擊信號進行解調提取。程序已調通，可直接運行。
最小相移鍵控解調（M-PSK Demodulator Passband）對解擴后的信號進行解調，恢復基帶信號。誤碼率分析儀（Error Rate Calculation）在直擴系統中經過解擴和解調恢復成的原始信號要與發射端的原始信號進行比對，顯示接收到的數據、錯誤的比特數和誤碼率。
