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3第三章 模拟线性调制1.doc

3第三章 模拟线性调制1

情缘
2010-06-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《3第三章 模拟线性调制1doc》,可适用于其他资料领域

EMBEDEquation第三章模拟线性调制.双边带调幅(AM,DSB).单边带调制(SSB).残留边带调制(VSB).线性调制的一般模型.线性调制系统的抗噪声性能.频分多路复用及线性调制应用举例调制将信息信号变换为更适宜在信道中传输的信号形式提高传输的有效性和可靠性。连续波调制以正弦波为载波的调制方式可分为线性调制与非线性调制。线性调制指调制信号(即基带信号原始信息信号)频谱的平移及线性变换。非线性调制已调信号与输入信号频谱之间的关系为非线性的。§.双边带调幅..常规双边带调幅(AM).常规双边带调幅信号的时域表达信号幅度电平随时间的变化关系()载波幅度在平均值处随调制信号线性变化。f(t)可为确定信号也可为随机信号通常认为其无直流分量。典型波形如图所示一般应有即否则出现过调幅>失真单音调制:调制信号为单频余弦即()有()其中EMBEDEquation称为调幅指数。调幅信号的频谱(调制信号为确知信号时)()已知的频谱为令由傅氏变换理论可得()从频域卷积的角度分析可得同样结果:调制后的频谱如图所示。的部分为上边带的部分为下边带。当为是实函数时上下边带完全对称。.功率分配常规双边带调幅信号在电阻上的平均功率应等于的均方值。当为确知信号时的均方值即为其平方的时间平均即()设且是与载波无关的较为缓慢变化的信号。此外所以():载波功率:有用的边带功率。调制效率定义为()对于单音调制。有()临界状态时调制效率达到最大值=在各种调制信号中调制效率最高的是幅度为的方波此时=。.信号为随机信号时已调信号的功率谱密度对于广义平稳随机过程来说功率谱密度与自相关函数之间是一对傅氏变换关系。假设是均值为零的各态历经平稳随机过程的一个样本函数其统计平均与时间平均是相同的因此自相关函数()可得()已调信号的功率谱()式中为调制信号的功率谱密度()信号的平均功率()其中因此调制效率()..抑制载波双边带调幅(DSB-SC)在常规调幅的基础上抑制掉载波分量使总功率完全包含在双边带中。时间波形表达式为:()当调制信号为确知信号时已调信号的频谱为()其波形及频谱如图、所示。由于因此调制效率为。抑制载波的双边带调幅虽节省了载波功率但已调信号的频带宽度仍为调制信号的两倍与常规双边带调幅时相同。..常规双边带调幅和抑制载波双边带调幅的调制与解调调制图抑制载波双边带调幅调制模型图常规双边带调幅调制模型抑制载波双边带调幅最常用的调制电路是平衡调制器。例-:设计举例另一个常用的调制电路是环形调制器。以方波为载波载波为正半周时相当于调制信号乘上而载波为负半周时相当于调制信号乘上。典型波形如图形所示。方波可用傅氏级数表示为()环形调制器的输出为EMBEDEquation().解调将已调信号乘上一个同频同相的载波得再用一个低通滤波器就可以无失真地恢复出原始的调制信号。这种解调方法称为同步解调或相干解调。原理图如下:图相干解调原理频域:频谱搬移回基带§.单边带调制(SSB)..单边带信号的频域表示及滤波法形成产生单边带信号的最直观的方法是让双边带信号通过一个单边带滤波器滤除不要的边带即可。这种方法称为滤波法。滤波法的原理图如图所示:图单边带信号的滤波法形成图中HSSB()为单边带滤波器的传递函数。滤波器传输函数:对保留上边带的单边带调制来说有()对保留下边带的单边带调制来说有()单边带频谱信号的频谱为()滤波法的频谱变换关系如图所示图中以上边带为例当时边带滤波器难度需采用多级调制当f(t)中含直流及低频分量时要求滤波器锐截止实现困难..单边带信号的时域表达及相移法形成.单频调制设单频调制信号为载波为则双边带的时间波形为保留上边带的单边带调制信号为EMBEDEquation()同理可得保留下边带调制信号为EMBEDEquation()图单边带信号的相移法形成希尔伯特变换物理可实现系统:时域因果性频域解析性冲激响应:()其中为单位阶跃响应。系统传递函数为()由频域卷积定理可知()由()、()可得希尔伯特变换对()()()为希尔伯特变换()为希尔伯特反变换。另:时域解析性频域因果性设时域解析信号为()的傅氏变换为()()因此式()可记作()频域相乘等效于时域卷积得EMBEDEquationEMBEDEquation()由()、()得()同理()希尔伯特变换记作H希尔伯特变换的性质:()()()()()若的频带限于则有(a)(b)()若为的傅氏变换则()式中很明显信号通过传递函数为的滤波器即可得到具有传递函数的滤波器为希尔伯特滤波器其传递函数为()希尔伯特滤波器实质上是一个宽带相移网络其传递函数的模与相角特性如图:图希尔伯特滤波器的传递函数.一般情况下的时域表达式以上边带为例上边带的传递函数()可改写为其中()的冲激响应为()EMBEDEquation()用三角恒等式有:()由希尔伯特变换的定义及性质得()因此EMBEDEquation()同理可推得下边带信号的时间表达式EMBEDEquation()显然应有单边带调制相移法的一般模型如图:图单边带调制的相移法方框图从频域分析观点来看上边带调制时相移法中各点频谱变换关系如图图单边带调制相移法中各点频谱变换关系..单边带信号的维弗法形成维弗法中只需要载波移相不必将信号的宽带移相。图给出下边带调制时中各点的频谱图。若调制信号的频率范围为则第一次相乘的载波频率取为调制信号频带的中心频率低通滤波器(LPF)的截止频率取为。第二次相乘的载波频率为。当上、下两个通道第二次相乘结果相加得到上边带调制信号时已调制信号的实际载频为第二次相乘结果相减得到下边带调制信号时实际载频为。..单边带信号的解调不能采用包络检波通常采用相干解调已知单边带的时域表达乘上同频同相载波后得=图单边带调制的相干解调经低通滤波后得解调输出为§残留边带调制(VSB)..残留边带信号的产生残留边带调制介于单边带调制与抑制载波双边带调制之间。在残留边带调制中除了传送一个边带之外还保留另外一个边带的一部分。其代价是传输频带增宽。滤波法实现残留边带调制的原理如图所示。为残留边带滤波器。图,分别为残留部分下边带和上边带滤波器的传递函数。图残留边带调制的滤波法形成残留边带信号的频谱(-)时间表达式..残留边带信号的解调相干解调原理图图残留边带调制的相干解调EMBEDEquationEMBEDEquation()将(-)代入上式得EMBEDEquation()()为保证相干解调的输出无失真地重现调制信号必须要求EMBEDEquation常数()这就是残留边带滤波器传递函数的互补对称特性。如图所示残留边带滤波器得传输特性可看成是截止频率为载频的理想滤波特性与载频附近奇对称的特性的线性叠加即()在载频附近损失的有用边带分量被残留边带分量所补偿以在相干解调时无失真恢复调制信号。补充:残留边带信号的时域表示法及相移法形成残留边带调制的相移法形成方框图LPFK�EMBEDEquation����EMBEDEquation���LPFSDSB(t)�EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation���f(t)SDSB(t)cos(wCt)cos(wCt)SAM(t)f(t)A非线性器件非线性器件带通滤波器fCcos(wCt)f(t)f(t)SDSB(t)�EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation���cos(wCt)载波C(t)SDSB(t)HSSB(w)�(w)SSSB(t)�EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation���相移Ⅱ相移Ⅰ�EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation���相移Ⅱ�EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation���相移Ⅱ�EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation����EMBEDEquation���unknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknown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