有哪幾種線性調(diào)制方式?針對這個問題,這篇文章詳細介紹了相對應(yīng)的分析和解答,希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。
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線性調(diào)制有4種方式,分別是:1、常規(guī)雙邊帶調(diào)幅“DSB-AM”;2、雙邊帶調(diào)幅的調(diào)制“DSB”;3、單邊帶調(diào)制“SSB”;4、殘留邊帶調(diào)制“VSB”。
調(diào)制方式按照傳輸特性,調(diào)制方式可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制。廣義的線性調(diào)制,是指已調(diào)波中被調(diào)參數(shù)隨調(diào) 制信號成線性變化的調(diào)制過程。狹義的線性調(diào)制,是指把調(diào)制信號的頻譜搬移到載波頻率兩側(cè)而成為上、下邊帶的調(diào)制過程。
線性調(diào)制理論概述
連續(xù)波調(diào)制CWM(Sine wave):是正弦波為載波的調(diào)制方法 有兩大類:
線性調(diào)制 : Z out = ∑ ki Zin ( f -f oi )
非線性調(diào)制 :無上述線性關(guān)系。
模擬線性調(diào)制
1. 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(DSB-AM)
2. 雙邊帶調(diào)幅的調(diào)制(DSB)
3. 單邊帶調(diào)制(SSB)
4. 殘留邊帶調(diào)制(VSB)
常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(DSB-AM)
S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t + θc )
A 其中: 0 外加直流; f (t ) 調(diào)制信號; ωc 載波信號的角頻率; θc 載波信號的起始相位。 這是簡單和直觀的調(diào)制方法, 可用包絡(luò)檢波的方法很容易恢復(fù) 原始的調(diào)制信號。 [
檢波不失真的前提是:A0 + f (t )] ≥ 0 ; 否則,會出現(xiàn)過調(diào)幅,舉例說明。
①調(diào)制信號為單頻余弦 令 則有f (t ) = Am cos(Ω mt + θ m ) S AM (t ) = [ A0 + Am cos(Ω mt + θ m )] cos(ωc t + θ c ) = A0 [1 + β AM cos(Ω mt + θ m )] cos(ωc t + θ c )β 其中: AM Am = ;為調(diào)幅指數(shù),其值應(yīng)≤1。 A0
②調(diào)制信號為確定性信號時的已調(diào)信號頻譜 令 S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t + θ c ) 1 = [ A0 + f (t )][e j (ωct +θ c ) + e ? j (ωct +θ c ) ] 2若f(t)的頻譜為 F(ω),由傅氏變換F [ A0 ] = 2πA0δ (ω )F [ f (t )e ± jωct ] = F (ω m ωc )可得1 S AM (ω ) = [2πA0δ (ω ? ωc ) + F (ω ? ωc )]e jθ c 2 1 + [2πA0δ (ω + ωc ) + F (ω + ωc )]e ? jθ c 2 為簡化起見,令θ=0,則有1 S AM (ω ) = πA0δ (ω ? ωc ) + F (ω ? ωc ) 2 1 + πA0δ (ω + ωc ) + F (ω + ωc ) 2若用卷積表示,令θ=0,則有S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t ) = m(t ) ? c(t ) 1 S AM (ω ) = [m(ω ) ? c(ω )] 2π
其中:m(t ) = A0 + f (t ), c(t ) = cos ωc t M (ω ) = F [m(t )] = 2πA0δ (ω ) + F (ω ) C (ω ) = F [cos ωc t ] = π [δ (ω ? ωc ) + δ (ω + ωc )]此結(jié)果與上述結(jié)果完全相同。
③功率分配(平均功率)2 S AM = S AM (t ) = [ A0 + f (t )]2 cos 2 ωc t由于 f (t ) = 0, cos 2ωc t = 0 S AM A02 f 2 (t ) = + = Sc + S f 2 2 Sc═ 載波功率 Sf ═ 邊帶功率 平均功率的結(jié)果包括載波功率和邊帶 功率兩部分 由定義可知,只有邊帶功率才與調(diào)制 信號有關(guān)。 于是我們可以定義調(diào)制效率為η AM = Sf S AM = f 2 (t ) A02 + f 2 (t ) 2 當(dāng)調(diào)制信號為單頻余弦時,f (t ) 2 = Am / 2 ,此時η AM 2 2 Am β AM = = 2 2 2 2 A0 + Am 2 + β AM當(dāng)處于臨界點時,βAM=1,調(diào)制效率最大為ηAM=1/3 調(diào)制效率最大的調(diào)制信號是幅度為A0的方波,ηAM=0.5
結(jié)論: 載波分量C是不攜帶信息的,但是卻占據(jù)了大量 功率,這部分功率被白白地浪費掉,如果能夠抑 制載波分量,則可以節(jié)省這部分功率,于是演變 另一種調(diào)制方式:抑制載波雙邊帶調(diào)制。
④調(diào)制信號為隨機信號時已調(diào)信號的功率譜密度 信號為已知,可通過信號的自相關(guān)函數(shù)得到功率譜 密度來研究調(diào)制效率和特性。 對于各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨機過程/廣義平穩(wěn)隨機過程, 功率譜密度與自相關(guān)函數(shù)之間是一對傅氏變換關(guān) 系。 信號波形的自相關(guān)特性→自相關(guān)函數(shù); 功率譜密度→平均功率→調(diào)制效率。
抑制載波雙邊帶調(diào)制(DSB-SC)
如果要抑制載波,只要不附加直流分 量 A0 ,即可得到抑制載波的雙邊帶調(diào)幅, 其時間表達時為S DSB (t ) = f (t ) cos ωc t當(dāng) f (t ) 為確知信號時,已調(diào)信號的頻譜為1 S DSB (ω ) = [ F (ω ? ωc ) + F (ω + ωc )] 2 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅與抑制載波常規(guī)雙邊帶調(diào)幅的比較 當(dāng) A0 = 0 時,此為抑制載波常規(guī)雙邊帶調(diào)幅; 當(dāng) A0 ≠ 0 時,此為常規(guī)雙邊帶調(diào)幅。 調(diào)制器詳見平衡調(diào)制器和環(huán)形調(diào)制器 此種解調(diào)器只能采用相干解調(diào)的方法 如在解調(diào)端插入強載波后,就可以采 用包絡(luò)檢波的方法。 如一發(fā)多收時可以在信號發(fā)送端插入強載波。 平衡調(diào)制器 由上圖可知,非線性單元輸入為:x1 = f (t ) + cos ωc t非線性單元輸出為:x2 = ? f (t ) + cos ωc t y1 = a1[ f (t ) + cos ωc t ] + a2 [ f (t ) + cos ωc t ]2 y2 = a1[? f (t ) + cos ωc t ] + a2 [? f (t ) + cos ωc t ]2因此,經(jīng)帶通濾波濾出下式的第二項即可y = y1 ? y2 = 2a1 f (t ) + 4a2 f (t ) cos ωc t 環(huán)形調(diào)制器 如果要抑制載波,只要不附加直流分 量 A0 ,即可得到抑制載波的雙邊帶調(diào)幅, 其時間表達時為(?1) n ?1 C (t ) = ∑ cos[2πf c t (2n ? 1)] π n =1 2n ? 1 4 ∞當(dāng) f (t ) 為確知信號時,已調(diào)信號的頻譜為S (t ) = C (t ) f (t ) 4 ∞ (?1) n ?1 = ∑ cos[2πf c t (2n ? 1)] f (t ) π n =1 2n ? 1工作原理:D1D2/D3D分別導(dǎo)通。
單邊帶調(diào)制(SSB)
單邊帶調(diào)制只傳送雙邊帶調(diào)制信號的 一個邊帶,節(jié)省頻帶的最佳方法。
1. 直觀方法:濾波法形成H SSB (ω ) 的特性為?1 H SSB (ω ) = H USB (ω ) = ? ?0 ?1 = H LSB (ω ) = ? ?0ω > ωc ω ≤ ωc ω < ωc ω ≥ ωc單邊帶信號濾波法形成的頻譜如圖 單邊帶解調(diào)不能用簡單的包絡(luò)檢波, 其信號包絡(luò)不能反映調(diào)制信號的波形 單邊帶調(diào)制的解調(diào)應(yīng)采用相干解調(diào)法 例:某邊帶信號 要求載頻:10MHz, 帶寬:300~3400Hz。 上下邊帶間隔:600Hz受濾波器歸一化值限制 600Hz過渡帶上升40dB 只有選擇兩級濾波器 第一級載頻選:100kHz 第二級載頻選:10MHz
2. 單邊帶調(diào)制移相法形成 希爾伯特變換/正交對/希爾伯特 濾波器/寬帶移相網(wǎng)絡(luò) 必須將信號寬帶移相-π/2,而且 ?移相-π/2必須穩(wěn)定和準(zhǔn)確; ?對所有頻率分量都要移相-π/2
3. 單邊帶調(diào)制維弗法形成 維弗法利用載頻的正交分量,只需載波 移相-π/2,而不必將信號寬帶移相-π/2 信號的頻率范圍為 第一載頻為 實際載頻為1 2ωL ? ωHωa = (ω L + ω H )ω c = ω a + ωb 1 濾波器截止頻率為 (ω H ? ω L ) 2
殘留邊帶調(diào)制(VSB)
殘留邊帶調(diào)制是介于單邊帶與抑制載波 雙邊帶調(diào)制的一種方法。除了傳送一個 邊帶之外,還保留了另一個邊帶的一部 分,即過渡帶。實現(xiàn)較容易。 殘留邊帶調(diào)制同樣可以用移相法,實際 上大都采用濾波法。 濾波法方法可分為: 殘留部分上邊帶的方法 其頻譜特性如中圖所示。 殘留部分下邊帶的方法 其頻譜特性。 殘留邊帶濾波器的傳遞函數(shù)在載 頻附近必須具有互補對稱特性 為了保證相干解調(diào)的結(jié)果不失真H VSB (ω ? ωc ) + H VSB (ω + ωc ) = 常數(shù) 殘留邊帶濾波器衰減特性:可以 較陡峭→單邊帶,也可以較平緩 →雙邊帶,合適選擇。 濾波器的衰減滾降特性:直線滾 降和余弦滾降(電視信號)。 [1]
線性調(diào)制可以分為兩種:廣義的線性調(diào)制和狹義的線性調(diào)制。其中狹義的線性調(diào)制只改變頻譜中各分量的頻率,但不改變各分量振幅的相對比例,使上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與調(diào)制信號的頻譜相同,下邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)則是調(diào)制信號頻譜的鏡像。狹義的線性調(diào)制有調(diào)幅(AM)、抑制載波的雙邊帶調(diào)制(DSB-SC)和單邊帶調(diào)制(SSB)、殘留邊帶調(diào)制(VSB)。
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網(wǎng)頁標(biāo)題:有哪幾種線性調(diào)制方式
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