信号转换和调制_电路中信号转换是什么意思

一、信号转换

1. 定义

  信号转换是将信号从一种形式转换成另一形式的过程。

2. 基本形式

  信号变换可以通过转换元件和转换电路来实现。

  转换元件是将敏感元件输出的非电物理量转换为电学量。 转换电路是将敏感元件或转换元件输出的电路参数量转换成便于测量的电量 ，或将非标准的电压、电流转换成统一的电流、电压信号。

  主要有如下几种转换形式：

1. 简单直接变换
     ① 误差是各个环节相对误差之和，故该种计分表精度较低。
     ② 当仪表的某个环节非线性，则整个仪表就存在非线性。信息能量传输效率较低，转换电路与检测元件间需考虑阻抗匹配。
     ③ 具有结构沿反方向变化的物理量。简单、结果可靠，价格便宜的特点。

2. 差动式变换
     用两个性能完全相同的转换元件，感受敏感元件的输出量，并把它转换两个性质相同，但参比式变换亦称补偿式变换，目的是消除环境条件变化对敏感元件的影响。

3. 平衡式变换
     亦称反馈式变换，指信号变换环节为闭环式结构。根据平衡时比较器的输入信号和反馈信号之间是否有差值，平衡式变换可分为有差随动式变换和无差随动式变换。

3. 常见信号的变换

  ① 位移与电信号的变换；

  ② 电阻与电压的变换；

  ③ 电容与电压的变换；

  ④ 电压与电流的变换；

  ⑤ 电流与电压的变换。

二、信号调制

1. 定义

  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。在无线电通信中，利用电磁波作为信息的载体。

  经过调制可以对原始信号进行频谱搬移，调制后的信号称为已调信号，已调信号携带有信息且适合在信道中进行传输。

2. 分类

  调制的种类很多，分类方法也不一致。通信信号的调制样式能够决定通信系统的性能，它对通信系统的有效性和可靠性都会产生影响。

  按调制信号的形式可分为模拟调制和数字调制。用模拟信号调制称为模拟调制；用数据或数字信号调制称为数字调制。 常用的数字调制信号主要包括幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）信号。

  相对于模拟信号调制，数字调制有很多优点，例如 ： 抗噪声能力强，且噪声不积累；便于使用 现代数字信 号处理技术对数字信息进行处理，可以将来自不同信源的信号如声音、数据和图像融合在一起进行传输；已于加密，安全性好等。

  调制方式为线性还是非线性调制主要取决于信号在调制后其频谱是否仍保留基带信号频谱的线性结构；若能够保留成为线性调制，否则称为非线性调制。

3. 操作

  按照载波信号参数的不同，常用的数字调制信号主要包括幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）信号。

1. 振幅键控（ASK）

  振幅键控是利用载波的振幅随数字基带信号的变化来传递信息的数字调制方式。 在二进制振幅键（2ASK）中，二进制信息“0”和“1”分别对应载波幅度的两种变 化状态，2ASK 信号可利用模拟调制法和键控法产生。

  多进制振幅键控（MASK）信号的载波有 M 种不同的幅度值，其中，一个码元间隔 sT 内发送一种幅度的载波信号。MASK 信号可以看作是 M 个 2ASK 信号的叠加，它的功率谱为这 M 个 2ASK 信号 的功率谱之和，因而其功率谱的形式与 2ASK 信号的相似。

2. 频移键控（FSK）

  频移键控是利用载波的频率随数字基带信号的变化来传递信息的数字调制方式。在二进制频移键控（2FSK）中，二进制信息“0”和“1”分别对应载波信号的两个频率 1 f 和 2 f 。2FSK 信号可以看成是由两个 2ASK 信号叠加构成的，其中，2ASK 信号的调制 幅度分别为“0”和“1”。

  2FSK 信号可通过模拟调频电路和键控法来产生。模拟调频法产生的信号在相邻 码元间的相位变化是连的，且易于实现，但频率的稳定性较差。而键控法产生的信号在相邻码元之间的相位变化不一定是连续的，但其转换速度快，且频率的稳定度高。

3. 相移键控（PSK）

  相移键控是利用载波的相位随数字基带信号的变化来传递信息的数字调制方式。包括两种方式：绝对相位键控（PSK）和相对相位键控（DPSK）。

  二进制相移键控（2PSK）信号载波相位的两种变化状态 0 和 π 分别对应二进制信息“0”和“1”，而振幅和频率保持不变。2PSK 信号的产生通常有模拟调制法和键控法两种。

4. 正交幅度（QAM）

  正交振幅调制（QAM）是一种振幅与相位联合的键控方式，它的两个载波是同频正交的。在调制过程中，用两路相互独立的基带信号对两个载波进行抑制载波的双边带调幅，由于同一带宽内已调信号的频谱具有正交性，因此可以实现两路数字信息的并行传输。QAM 信号的分布图通常被称为星座图。

4. 调制目的与应用

调制目的有四点：

  1）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信号。

  2）通过调制可以将多个基带信号搬移到不同的频谱处，从而更加充分的利用信道 ，提高传输性能 。

  3）调制可以扩展无线通信信号的带宽，从而提高抗干扰和抗衰落的能力。

  4）减小无线通信中发射和接受天线的尺寸。

信号调制方式的识别对信号自适应接受和智能通信等具有重要意义，可以应用在电子侦察、电子对抗、频谱检测等多种军用和民用场合。

参考资料：
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8 百度百科-信号调制
9 百度百科-信号变换