信号处理名词解释

笔者最近在研究fpga相关知识由于准备的是信号题的电赛经常了解到一些信号发生器相关的参数配置比如前面2次笔者分享的DDS信号发生器笔者此时有个问题为什么要有高频信号为什么要有askfsk啥的奇奇怪怪的字母组合通信中为什么还有调制和解调这些专业名词这些都是干什么的笔者专门花了时间寻找了一些资料在这里和大家一起分享一下无限进步说是。okok步入正题众所周知fc/波长所以我们可以得到一个关系频率和波长是呈现反比关系的我们人呢可以听到20-20khz声音但是如果我们生活中的无线电发射塔你用fm收音机接收的信号来源L波长/2L是天线长度如果我们直接让无线电发射塔发射这些信号首先吧人能听到那不是扰民吗觉得主包说的有道理的扣1然后吧这个天线长度我们可以算算根据这个公式传输20hz信号得要大概7500km的天线这很阴间了这么长的线干脆大家把地球弄成木乃伊得了bushi所以在电磁波发射之前我们会将他调制成高频信号就像我们丢一张纸巾直接丢丢不远然后如果我们把纸巾包在石头上一丢丢的肯定远多了。这里我们的石头就相当于传说中的载波信号调制就是将信号加载到载波信号上把纸巾包在石头上通常来说我们的载波信号都是高频信号。然后我们信号一般有三个关键值幅值相位频率我们的调制信号会因为你选择的手段变化比如调制信号跟着需要运送信号的变化而将载波信号进行改变如跟随频率变化而变化这样这个调制信号和发送信号很像具体可以百度一下将信号配置成调制信号的过程是调频。当然还有调幅。上述都属于模拟调制范围我们用的fpga多是数字调制1幅移键控ASK载波信号的幅度是基于数字脉冲信号进行调整的高振幅代表1低振幅代表0之前第一篇dds似乎有提到过我们可以自行设计高低振幅的具体值这里可以参考bili上的电子电路实验室up主的视频这里截屏放出来让大家更直观的感受一下。‌‌幅移键控ASK应用领域‌幅移键控ASK通常用于低速率的无线通信系统如电视遥控器、无线门铃和无线传感器网络等。这是因为ASK实现简单且成本效益高但在噪声环境下的性能相对较差。‌‌‌幅移键控ASK优缺点‌优点是实现简单成本低缺点是由于它的抗干扰噪声能力差不适用于高速数据传输, 故在实际数字通信中很少采用了。‌幅移键控ASK应用实例‌在遥控器通信中当按下按钮时遥控器会发送一个ASK调制后的信号给电视或设备。这个信号通过改变载波的幅度来表示不同的按键信息。作者是德科技 Keysight Technologies链接https://zhuanlan.zhihu.com/p/49315111544来源知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权非商业转载请注明出处。2频移键控FSK这种方式是通过数字脉冲的值调整载波信号的频率完成信号的调制。数字脉冲为1时代表高频率为0时代表低频率。‌频移键控‌FSK应用领域‌FSK广泛应用于调制解调器用于将数字数据转换为模拟信号以在电话线上传输数据。此外传真机也使用FSK来传输图像数据。‌频移键控‌FSK优缺点‌优点是抗干扰性能好实现容易缺点是占用带宽较大频带利用率低。频移键控‌FSK应用实例‌FSK广泛应用于需要高可靠性传输但带宽要求较低的场景如寻呼通信系统、来电显示和公用事业计量等。例如在传真机中FSK用于传输图像数据。传真机会将图像数据转换为数字信号并使用FSK调制技术将这些数字信号转换为模拟信号以在电话线上传输作者是德科技 Keysight Technologies链接https://zhuanlan.zhihu.com/p/49315111544来源知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权非商业转载请注明出处。3相移键控PSK当数字脉冲信号从0变为1从1变为0时载波信号的相位就会改变180度‌相移键控PSK应用领域‌PSK在高速率的数字通信系统中得到广泛应用如无线局域网Wi-Fi、蓝牙和卫星通信等。PSK的抗干扰性能较好可以在嘈杂的信道中工作。‌相移键控PSK优缺点‌优点是数据传输速率高抗干扰性能好缺点是相对于FSKPSK的实现可能更复杂一些。PSK具有较强的抗干扰能力因为相位变化不易受到信道噪声的影响。它的频谱利用率高能够在有限的频带宽度内传输更多的信息。但是PSK对相位同步要求高接收端需要精确的相位同步以正确解调信号。对频率偏移也比较敏感载波频率的微小变化可能引起较大影响。相移键控PSK应用实例‌由于相移键控方式在抗噪声性能及信道频带利用率等方面比振幅键控和频移键控优越因而被广泛地应用于数字通信中目前包括移动通信和卫星通信在内的微波通信大多以这种方式传输信号。在Wi-Fi通信中PSK用于在无线局域网中传输数据。Wi-Fi设备会使用PSK调制技术将数字数据转换为无线信号并在接收端通过检测信号的相位变化来恢复原始数据。作者是德科技 Keysight Technologies链接https://zhuanlan.zhihu.com/p/49315111544来源知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权非商业转载请注明出处。主包主包前面的真是太拉了有没有什么能高速传输信号的方式有的有的这个技术能通过单个电磁波一次传输6位信息哦。4正交振幅调制QAM本来是懒得写的但是这个和2023的信号分离题太像了直接放出来写吧。这个技术也是现代通信的常用技术。首先有两个信号我们可以通过加法器实现这两个信号的叠加叠加成一个单独的信号进行传输。然后在接收端我们再将这两个原始信号还原出来。这节省了带宽还增加了传输效率。等下等下节省带宽是咋回事让我豆包一下。QAM 节省带宽的核心原理一个频带符号承载多比特1. 基础概念先分清波特率 Rs​每秒发送多少个波形符号直接占用带宽信道最小带宽近似B≈Rs​/2奈奎斯特基带波特率决定带宽比特率 Rb​每秒传多少二进制 0/1 关系Rb​Rs​×log2​M M QAM 阶数16QAM、64QAM、256QAM…2. 对比传统调制为什么 QAM 更省带宽例 12FSK/2ASK二进制调制M2每个符号只带 log2​21 bit 要传 100Mbps 数据 Rs​log2​MRb​​1100​100 MBaud 所需带宽 B≈100/250 MHz例 216QAMM16每个符号携带 log2​164 bit 同样 100Mbps Rs​4100​25 MBaud 带宽 B≈25/212.5 MHz例 364QAMM64每个符号 6bitRs​6100​≈16.67 MBaud,B≈8.33 MHz3. 关键结论带宽节省的本质同样传输速率下 QAM 在同一个载波符号上同时改变幅度 相位组合出大量状态M 个星座点单个符号装更多比特。要传相同比特流量 → 需要的符号速率波特率大幅降低带宽由波特率决定波特率越低占用频谱宽度越小同等带宽能传更多数据。4. 两种等价理解相同带宽QAM 传更多数据固定 12.5MHz 带宽2ASK25MBaud ×1bit 25Mbps16QAM25MBaud ×4bit 100Mbps相同数据速率QAM 占更少频谱前面例子100Mbps 只需 12.5MHz二进制调制要 50MHz带宽压缩 75%。5. 补充代价天下没有免费午餐QAM 省带宽是靠提高信噪比要求换来的 阶数越高256QAM/1024QAM星座点挤得越密噪声稍微大一点就判错对信道纯净度、发射功率要求更高。原来是这样带宽和波特率有关由于QAM实现更高效率的传输导致它的带宽用的就小了让我们继续吧。这是合成的过程QAM可不是简单的直接粗暴相加喔首先他会采用幅度调制ASK完成第一个信号的调制然后第二个信号采用一样的频率幅度的载波定义也来完成幅度调制ASK不过注意第二个信号为了区别于第一个信号会给他加上一个90度的相位差欧克现在他们两个加在一起我们称为多路复用信号。在16QAM中我们将4个比特打包然后将四个比特值对应输出信号的相位角和幅度算出来就可以。tip4g技术是64QAM就是最前面提到的6倍普通调制速度。