带宽及连续波模拟调制资料
通信原理模拟调制解调实验报告
3.1 模拟调制解调实验3.1.1 常规调幅(AM)一.概述在连续波的模拟调制中,最简单的形式是使单频余弦载波的幅度在平均值处随调制信号线性变化,或者输出已调信号的幅度与输入调制信号f(t)呈线性对应关系,这种调制称为标准调幅或一般调幅,记为AM。
本实验采用这种方式。
二.实验原理及其框图1. 调制部分标准调幅的调制器可用一个乘法器来实现。
2. 解调部分:解调有相干和非相干两种。
非相干系统设备简单,但在信噪比较小时,相干系统的性能优于非相干系统。
这里采用相干解调。
三.实验步骤1.根据AM 调制与解调原理,用Systemview 软件建立一个仿真电路,如下图所示:2. 元件参数配置Token 0: 被调信息信号—正弦波发生器(频率=1000 Hz)Token 1,8: 乘法器Token 2: 增益放大器(增益满足不发生过调制的条件)Token 4: 加法器Token 3,10: 载波—正弦波发生器(频率=50 Hz)Token 9: 模拟低通滤波器(截止频率=75 Hz)Token 5,6,7,11: 观察点—分析窗3. 运行时间设置运行时间=0.5 秒采样频率=20,000 赫兹4. 运行系统在Systemview 系统窗内运行该系统后,转到分析窗观察Token5,6,7,11 四个点的波形。
总的波形图:被调信息信号波形载波波形已调波形解调波形5. 功率谱在分析窗绘出该系统调制后的功率谱。
总的功率谱图:被调信息信号功率谱Sink5:已调波形的功率谱四.实验结果3. 改变增益放大器的增益,观察过调制现象,说明为什么不能发生过调制。
答:增益小于1时,能不失真的恢复原信号。
随着增益的增大会出现过调制现象。
出现过调制会导致失真。
4. 观察AM的功率谱,分析说明实验结果与理论值之间的差别。
答:理论上已调信号的功率谱是通过理想低通滤波器,而实际是不可能达到理想滤波器状态的。
5. 改变参数配置,将所得不同结果存档后,与实验结果进行比较,说明参数改变对结果的影响。
三角波调频连续波 时间带宽积
三角波调频连续波时间带宽积1.引言1.1 概述三角波调频连续波以其独特的波形和广泛的应用领域而备受研究者的关注。
它是一种具有连续可变频率的信号,其频率随时间呈线性变化,又被称为线性调频信号。
时间带宽积则是衡量信号在时间和频率两个维度上的特性之一。
三角波调频连续波在通信领域、雷达系统和医学成像等方面具有广泛的应用。
具体来说,它可以用于无线通信系统中的频率调制和解调,提高信号传输的可靠性和抗干扰能力。
在雷达系统中,使用三角波调频连续波可以实现距离和速度的测量,用于目标探测和跟踪。
同时,在医学成像中,三角波调频连续波也常被用于超声波成像系统中的图像重建和信号处理等方面。
时间带宽积是用来描述信号在时间和频率上同时存在的能力。
它可以通过信号的频带宽度与信号的持续时间的乘积来计算得出。
时间带宽积越大,表示信号在时间和频率两个维度上的特性越好,具有更好的分辨能力和更低的互相干扰。
本文将着重介绍三角波调频连续波的原理和特点,并深入探讨时间带宽积对信号性能的影响。
同时,还将分析三角波调频连续波在不同应用领域中的应用案例,并展望未来该领域的发展方向。
通过对三角波调频连续波和时间带宽积的研究,我们可以更好地理解和应用这一信号形式,为相关领域的技术改进和创新提供有益的参考。
同时,对于工程实践和学术研究而言,掌握三角波调频连续波和时间带宽积的理论与应用也具有重要意义。
1.2文章结构1.2 文章结构在本文中,我们将按照以下结构展开对三角波调频连续波时间带宽积的深入研究。
首先,我们将在引言部分(章节1)提供文章的背景和整体框架。
在这一部分,我们将概述三角波调频连续波和时间带宽积的基本概念,介绍文章的目的和意义。
接下来,正文部分(章节2)将详细探讨三角波调频连续波和时间带宽积的相关内容。
在2.1节中,我们将重点介绍三角波调频连续波的定义、特性和应用领域。
我们将讨论它的转调原理、调制过程和波形特征等关键要素。
在2.2节中,我们将深入探讨时间带宽积的概念和意义。
各种基本调制信号的带宽关系
各种基本调制信号的带宽关系1. 引言1.1 概述概述部分的内容可以如下所示:在通信领域中,基本调制信号是指通过改变信号的某些特性来传输信息的一种方式。
常见的基本调制信号包括调幅信号、调频信号和调相信号,它们分别通过改变信号的幅度、频率和相位来实现信息的传输。
这些调制信号在实际应用中具有不同的带宽关系,即信号占用的频带范围,对通信系统的性能和资源利用有着重要影响。
本文旨在深入探讨各种基本调制信号的带宽关系,通过对其特性和调制方式的分析,揭示它们之间的差异和联系。
理解基本调制信号的带宽关系对于设计和优化通信系统非常重要,可以提高信息传输的效率和可靠性。
在接下来的几个章节中,我们将针对每种调制信号分别进行讨论。
首先,我们将讨论调幅信号的带宽关系,即调幅信号在频域上的能量分布情况。
接着,我们将深入研究调频信号和调相信号的带宽关系,分析它们在频域上的特点以及与调幅信号的异同。
此外,我们还将探讨调幅调频信号、调幅调相信号和调频调相信号的带宽关系,探究它们在频域上的相互作用。
最后,我们将在结论部分总结各种基本调制信号的带宽关系,并展望调制信号带宽关系的应用前景。
通过对基本调制信号带宽关系的深入理解和研究,我们可以为未来通信系统的设计和优化提供更好的参考和指导,进一步提高通信技术的发展水平。
通过本文的阐述,读者将能够全面了解各种基本调制信号的带宽关系,为实际应用中的通信系统设计和优化提供指导和参考。
同时,对于相关领域的研究人员和工程师来说,本文也将是一个重要的参考资料,促进通信技术的发展和进步。
文章结构部分的内容可以参考以下编写:1.2 文章结构本文主要探讨各种基本调制信号的带宽关系。
为了便于读者理解和掌握相关概念,本文将按照以下结构进行论述:第一部分是引言部分。
在引言部分,我们将对本文的内容进行概述,包括各种基本调制信号的定义和特点,并介绍文章的目的和意义。
第二部分是正文部分。
正文部分将详细探讨各种基本调制信号的带宽关系。
通信原理第4章(2014年北邮上课精简版)
η AM
边带功率 = AM总功率
调制指数a(调幅系数)
AM 信号表达式
S AM (t ) = [1 + m (t ) ] Ac cos ωc t
其中 1 + m(t ) 中的直流为 1,交流为 m(t ) 。为了包络解调 不失真恢复原始基带信号,要求 m ( t ) ≤ 1 。 AM 信号一般表示为 S AM (t ) = Ac 1+ amn (t ) cos ωc t ,
第4章 模拟调制系统
本章的主要内容
一、调制的目的、定义和分类 二、幅度调制(AM、DSB、SSB、VSB)
n n n
时域和频域表示、带宽 调制与解调方法
抗噪声性能 三、角度调制(FM、PM)
n n n n
基本概念 单频调制时:调频和调相信号的时域表示 宽带调频信号的带宽
抗噪性能 四、频分复用
《通信原理》
解:
(2) 基带信号为随机信号时已调信号的频谱特性 在一般情况下,基带信号是随机信号,如语音信号。此时
,已调信号的频谱特性用功率谱密度来表示。 AM已调信号是一个循环平稳的随机过程,其功率谱密度为 其自相关函数时间平均值的傅里叶变换。 分析可知,在调制信号为确知信号和随机信号两种情况下, 分别求出的已调信号功率表达式是相似的。 参见教材70页。
H(w)
-w c
形成单边带信号的滤波特性
H(w) 1 -w c 0 1 0 wc w wc w
H(w)
-w c
形成单边带信号的滤波特性
通过推导(参见教材 71-72 页),可得 SSB 信号的时域表达式
S SSB (t) = Ac m(t ) cos ωct m Ac m (t )sin ωct
通信原理(第5章)
2、若m(t)的频带限于 w wc 则:
H m(t ) cos( wct ) m(t ) sin( wct ) H m(t ) sin( wct ) m(t ) cos( wct )
ˆ (t ) jM ( w) sgn( w) F m
ˆ ( w) 3、M
载波信号
频域表达式
SAM(ω) = πA0[δ(ω -ωc) +δ(ω +ωc )
6
5.1 幅度调制(线性调制)的原理
时域波形图
m(t) t A0 + m( t ) cosωct t t
当满足条件: |m(t)|max ≤ A0 时,其包络与调制信号的 波形相同,因此用包络检 波法可以容易地恢复原始 调制信号。
20
5.1 幅度调制(线性调制)的原理
一般情况下SSB信号的时域表达式 调制信号为任意信号时SSB信号的时域表达式为
1 1 ˆ (t )sin ct SSSB (t ) m(t ) cos ct m 2 2
式中,
m( ) ˆ (t ) m d t ˆ ( ) 1 m m(t )=- d t 1
1 = 2
1 2 Am
cos(ωc+ ωm)t + Am cos(ωc -ωm)t
1 -2 1 +2
上边带信号的时域表达式
Amcosωm t cosωc t Amcosωm t cosωc t
Amsinωm t sinωc t Amsinωm t sinωc t
下边带信号的时域表达式
SUSB(t) =
BDSB = 2 fH
② 功率:
PDSB
1 2 Ps m (t ) 2
模拟调制
第2章 模拟调制
第一个问题的解决方法是在一个物理信道中对多
路信号进行频分复用(FDM,Frequency Division Multiplex);第二个问题的解决方法是把欲发射的低
频信号“搬”到高频载波上去(或者说把低频信号
“变”成高频信号)。两个方法有一个共同点就是要 对信号进行调制处理。 对于调制,我们给出一个概括性的定义:让载波 的某个参数(或几个)随调制信号(原始信号)的变 化而变化的过程或方式称为调制。而载波通常是一种 用来搭载原始信号(信息)的高频信号,它本身不含 有任何有用信息。
=-af(t)+acosωct+bf +2(t)-2bf(t)cosωct+bcos +2ωct y=y1-y2=2af(t)+4bf(t)cosωct (2―2)
第2章 模拟调制
从式(2―2)中可见,y既含有原始信号分量(第
一项),也有已调信号分量(第二项),而我们需要 的是第二项。为此,在y后面加一个中心频率为fc的带 通滤波器,将第一项原始信号分量滤除掉,这样,滤 波器的输出就是抑制载波的双边带调幅信号。由于实 际工程中多用平衡式调制器产生抑制载波的双边带调 幅信号,因此把抑制载波的双边带调幅也称为平衡式 调幅。
第2章 模拟调制
从图2―2中可见,sm(t)的振幅是随低频信号f(t)的
变化而变化的,也就是说,将调制信号“放”到了载 波的振幅上。从频域上看,sm(t)的频谱与f(t)的频谱相 比,只是幅值减半,形状不变,相当于将f(t)的频谱搬 移到ωc 处。这种将调制信号调制到载波的幅值参量上 的方法称为幅度调制简称调幅。
有冲激分量的调幅方法称为抑制载波的双边带调幅。 抑制载波的双边带调幅已调信号通常记为sDSB(t)。抑制 载波的双边带调幅可直接用乘法器产生,其调制模型 见图2―3。最常用的调制电路是平衡式调制器,原理 框图如图2―4所示。图中两个非线性器件要求性能完 全对称。
普通调幅波的频谱与带宽课件
从调幅波频谱中可以得到 调幅电路的实质:频域则将uΩ(t)的频谱不失真地搬移到fc的两边。
(7-7)
上式表明,多频信号调制调幅波的频谱是由载波分量和n对对称于载波分量的边频分量组成,这些边频分量组成两个频带,其中频率范围为 (fc +F1 )~(fc +Fn ) 称为上边带,
(fc –Fn )~(fc –F1 )称为下边带。
通信技术专业教学资源库 四川信息职业技术学院
《高频电子技术》课程
普通调幅波 频谱与带宽
目录
01 单频调制时的频谱与带宽
02 多频调制时的频谱与带宽
03
调幅波频谱的实质
1.单频调制时的频谱与带宽
利用积化和差可把式
分解为:
上式表明,单频正弦信号调制的调幅波是由三个频率分量构成的:第一项为载波分量;
如下图所示(图中为简单起见,未标出各分量的振幅)。
由此可画出相应的调幅波的频谱,如下图所示: 第二项的频率为fc-F,称为下边频分量,其振幅为1/2maUcm ;
上式表明,多频信号调制调幅波的频谱是由载波分量和n对 上式表明,单频正弦信号调制的调幅波是由三个频率分量构成的:第一项为载波分量;
从调幅波频谱中可以得到 第二项的频率为fc-F,称为下边频分量,其振幅为1/2maUcm ;
表达式用积化和差得: 从调幅波频谱中可以得到
单频调制时的频谱与带宽 调幅电路的实质:频域则将uΩ(t)的频谱不失真地搬移到fc的两边。 从调幅波频谱中可以得到
式(7-8) 上普第式通三表 调 项明幅的,是频单频率频谱为正搬弦fc移+信F电号,路调称。制为的上调u 边幅A 频( m 波分是t ) 量由,= 三其U 个c 振m 频幅c 率o 也s 分为量1c t 构/2 成m的aj n U1 :c1 2 m第m 一。a j 项U 为c m 载c 波o ( s 分量;c j ) t j n 1 1 2 m a j U c m c o ( sc j ) t
模拟信号调制传输讲诉课件
目 录
• 引言 • 模拟信号的调制 • 模拟信号的传输 • 模拟信号调制传输的设备 • 模拟信号调制传输的优缺点 • 模拟信号调制传输的发展趋势和未来展望
01
引言
模拟信号的概念
模拟信号
连续时间信号,如语音、视频等 。
特点
随时间连续变化,信号幅度、频 率、相位等特性可调。
06
模拟信号调制传输的发展 趋势和未来展望
发展趋势
01
向更高频段发展
随着无线通信技术的发展,模拟信号调制传输正在向更高频段发展。高
频段可以提供更大的带宽和更高的传输速率,但同时也带来了更大的噪
声和干扰。
02
多种调制方式并存
目前,多种调制方式并存是模拟信号调制传输的一个重要趋势调制方式,以适应不同的信号环境
网络传输的缺点是需要设置网络设备和网络协议,建设成 本较高,同时网络安全性也是一个重要的问题。
04
模拟信号调制传输的设备
发射机
信号源
产生原始的模拟信号,通 常使用振荡器、放大器等 设备。
调制器
将原始的模拟信号转换为 适合传输的已调制信号, 通常使用调幅、调频等调 制方式。
功率放大器
将已调制的信号放大到足 够的功率,以便通过传输 介质发送到接收端。
的一种调制方式。
调幅调制信号的解调是将已调信 号进行检波,恢复原始基带信号
。
调幅调制的优点是简单、易于实 现,但其带宽较宽,易受到噪声
干扰,且传输质量不稳定。
调频调制
调频调制(FM)是将基带信号的频率变化转化为载波频率变化的一种调制方式。
调频调制信号的解调是将已调信号进行鉴频,恢复原始基带信号。
调频调制的优点是抗噪声干扰能力强,传输质量稳定,但其带宽较窄,且实现起来 相对复杂。
第3讲 模拟调制技术PPT课件
Sd(t)
kc 2
S(t)
Kc:LPF的电压传输参数。
则可得到无失真信号。
21
缺点:
实现困难; 技术要求高,设备复杂;
22
二、DSB(双边带调制)
又称为抑制载波双边带调制DSB/SC。 该调制信号中不含直流分量,即频谱中 无离散谱。 不能采用包络检波法
23
二、DSB(双边带调制)
DSB-Duble side band
4
其他相关概念
❖ 信号频带:信号的每秒钟变化的次数叫频率用赫兹 (Hz)作单位,信号的频率有高有低,低频到高频的 范围叫信号频带。
❖ 信号带宽:信号自身所占最高频率与最低频率之差,用 B来表示,单位Hz。
❖ 信道频带:信道允许传送的信号的最高频率与最低频率 之间的频率范围。如微波的工作频率范围为300MHz- 300GHz,电话双绞线的工作频率范围在0到数百千Hz。
2020/9/17
1
第三讲 模拟调制技术
3.1 模拟调制概述 3.2 模拟线性调制 3.3 抗噪声性能分析
2020/9/17
2
第三讲 模拟调制技术
❖ 重点:AM、DSB、SSB、VSB的基本 概念、特点和应用;产生与解调方法
❖ 难点: 1. 调制信号、载波信号和已调信号 2. 相干解调
3
3.1 模拟调制概述
❖ 信道带宽:信道能传送的信号的最高频率与最低频率之 差,用B来表示,单位Hz
5
2020年9月17日星期四
其他相关概念
只有信号的频带在信道的频带允许范围 内,才能够在信道中传输。
大部分需传送的信号都位于较低的频带 上,而传输信道(如电缆、光缆等)的适用 传输频率,一般都位于高频范围。因此,需 调制解决二者的不匹配。
常见数字调制方式简述
调制技术
调制是对信号源的编码信息进行处理, 使其变为适合传输的形式的过程。即 是把基带信号(信源)转变为一个相 对基带信号而言频率非常高的带通信 号。带通信号叫做已调信号,而基带 信号叫做调制信号。调制可以通过改 变调制后载波的幅度,相位或者频率 来实现。
数字调制
调制技术的分类 按照调制信号的性质分为模拟调制和数字 调制两类 模拟调制 指调制信号和载波都是连续波的调制方式。 它有调幅、调频和调相三种基本形式 数字调制 一般指调制信号是离散的,而载波是连续 波的调制方式。
16QPSK星座图
QAM-正交幅度调制
正交幅度调制(QAM)是数字调制的一 种方式,数字信息包含在发送载波的幅 度和相位内。
8QAM
与8PSK不同,8QAM调制器输出的信号 不是一个等幅信号。
8QAM真值表
二进制输入 Q I C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 8QAM输出 幅度 相位 0.765V -135度 1.848V -135度 0.765V -45度 1.848V -45度
16QAM真值表
二进制输入 Q Q’ I I’ 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 16QAM 输出 0.311V -135度 0.850V -165度 0.311V -45度 0.850V -15度
16QAM真值表
二进制输入 Q Q’ I I’ 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 16QAM 输出 0.850V -105度 1.161V -135度 0.850V -75度 1.161V -45度
ASK-数字幅度调制
二进制信号的数字幅度调制的数学表达式:
模拟信号的带宽
模拟信号的带宽信号带宽是信号频谱的宽度,也就是信号的最高频率分量与最低频率分量之差,譬如,一个由数个正弦波叠加成的方波信号,其最低频率分量是其基频,假定为f=2kHz,其最高频率分量是其7次谐波频率,即7f=7×2=14kHz,因此该信号带宽为7f-f=14-2=12kHz。
信道带宽则限定了允许通过该信道的信号下限频率和上限频率,也就是限定了一个频率通带。
比如一个信道允许的通带为1.5kHz至15kHz,其带宽为13.5kHz,上面这个方波信号的所有频率成分当然能从该信道通过,如果不考虑衰减、时延以及噪声等因素,通过此信道的该信号会毫不失真。
然而,如果一个基频为1kHz的方波,通过该信道肯定失真会很严重;方波信号若基频为2kHz,但最高谐波频率为18kHz,带宽超出了信道带宽,其高次谐波会被信道滤除,通过该信道接收到的方波没有发送的质量好;那么,如果方波信号基频为500Hz,最高频率分量是11次谐波的频率为5.5kHz,其带宽只需要5kHz,远小于信道带宽,是否就能很好地通过该信道呢?其实,该信号在信道上传输时,基频被滤掉了,仅各次谐波能够通过,信号波形一定是不堪入目的。
通过上面的分析并进一步推论,可以得到这样一些结果:(1)如果信号与信道带宽相同且频率范围一致,信号能不损失频率成分地通过信道;(2)如果带宽相同但频率范围不一致时,该信号的频率分量肯定不能完全通过该信道(可以考虑通过频谱搬移也就是调制来实现);(3)如果带宽不同而且是信号带宽小于信道带宽,但信号的所有频率分量包含在信道的通带范围内,信号能不损失频率成分地通过;(4)如果带宽不同而且是信号带宽大于信道带宽,但包含信号大部分能量的主要频率分量包含在信道的通带范围内,通过信道的信号会损失部分频率成分,但仍可能被识别,正如数字信号的基带传输和语音信号在电话信道传输那样;(5)如果带宽不同而且是信号带宽大于信道带宽,且包含信号相当多能量的频率分量不在信道的通带范围内,这些信号频率成分将被滤除,信号失真甚至严重畸变;(6)不管带宽是否相同,如果信号的所有频率分量都不在信道的通带范围内,信号无法通过;(7)不管带宽是否相同,如果信号频谱与信道通带交错,且只有部分频率分量通过,信号失真。
带宽与连续波模拟调制
w 等效噪声带宽
4、谱零点带宽
信号功率谱的主瓣包含信号大部分功率 以主瓣宽度为带宽
信号/信道冲激响应功率谱
12
谱零点带宽
8
4
0
w
5、功率比例带宽
最小功率低于峰值功率X分贝(dB)的 两频点间的带宽
信号功率谱/信道冲激响应的功率谱
w 功率比例带宽
二、调制
调制信号:f(t )
t
wc 载波频率 c 载波相位
AM信号的时域表达式:
t sAM (t) [A0 f (t)]cos(wct c )
AM调制后波形
A0 f (t) 0
sAM (t) [A0 f (t)]cos(wct c )
4 3 .5
3 2 .5
2 1 .5
1 0 .5
0 0
10
20
30
40
50
60
的最大频偏
wmax 2fmax 为调制信号 f (t) 频谱中的最高频率
当 DFM 2 时, BFM 2(DFM 1) fmax 求得的值偏小 取: BFM 2(DFM 2) fmax
希望调获得频较信大的号频的率产偏移生(:调频指数 DFM 大),有利于
抗干扰。 DFM 大就意味着占用的信道带宽大。
-wc
0
wc
w
SVSBV(tS) B的相Sp干(t) 解低调通:滤波器 Kf(t)/4
LPF
c(t)=coswct
1 S p (w) 2 [SVSB(w wc ) SVSB(w wc )] 而 SVSB(w) SDSB(w)HVSB(w)
故
S
p
(w)
1 2
调角波的频谱和频带宽度
(1)m (x 2)nm
Jn (x)
m0
m!(n m 1)
1
0.8
J0 J1
J2 J3 J4
0.6
J5 J6
0.4
0.2
0 mf
0.2
0.4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
贝塞尔函数曲线
…J4 (mf )
J0 (mf )
J2 (m f )
0
J1(m f ) J3(mf )
J2 (mf )
☆ △f >>F,即 mf >>1 mf <1
宽带调制(WBFM) 窄带调制(NBFM)
BW0.1 2f BW0.1 2F
2. 调角波的频带宽度 BW 2(mf 1)F 2(f F)
举例 :调频波的幅度是2V, 频谱结构示于下图。
求调频波的频带BW0.1 ;调频波的最大频偏△f ;
调制信号是: v (t) V cos t
峰值下降。
☆ Jn (mf ) (1)n Jn (mf )
☆
J
2 n
(m
f
)
1
n
…J4 (mf )
J0 (mf )
J2 (mf ) 0
… J1(m f ) J2 (m
f
J )
3
(m
f
J4
) (m f
)
0 0
J3 (m f )
J 1(m f )
调频波的频谱
☆ 对于某一固定的 mf ,当n > mf +1 时,Jn(mf) ≈0
a f (t) A0[cos0t cos(m f sin t) sin 0t sin(m f sin t)]
模拟调制的介绍PPT课件
■ 相位调制: t 随m t 成比例变化 角度调制/
■ 频率调制: d t 随m t 成比例变化 非线性调制
dt
角度调制:PM、FM
相位或频率变化;增加新的频率成分,带宽增加;
幅度为常数;
2021/4/21
3
第3页/共35页
第三章——模拟调制系统
❖ 概述 ❖ 线性调制
)
线性调制——单边带调制(SSB):调制
❖ DSB分析: 上下边带携带有相同信息,
上边带
S(f)
下边带
上边带
滤除其中一个边带不影响信号; 还可减小发射功率;
-f0
0
f0
f
(a) 滤波前信号频谱
利用上边带——高通,UPF
S(f)
HH(f)特性
HH(f)特性
利用下边带——低通,LPF 上边带
上边带
滤波器要求:边缘陡峭; m(t)要求:低频分量少;
线性调制——振幅调制(AM)
调制信号: m(t) 1 m(t)
载波: c(t) Acos0t 已调波: s(t) m(t)c(t) (1 m(t))Acos0t
Acos0t Am(t)cos0t
载波分量
上下带边分量
❖ AM已调波的频谱:
1 m(t) ( f ) M( f )
故:直流/载波分量可以去除掉;
❖ 降低传输功率,节省能量; ❖ 不影响信息传输;
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9 第9页/共35页
抑制载波 双边带调 制—— DSB
线性调制——双边带调制(DSB):调制
调制信号无直流分量:m( t ) 载波: c(t) cos0t
已调信号: s(t) m(t) cos(0t)
通信原理课件模拟调制角度调制系统
wFM wm
4
K f Am
三、FM和PM之间的关系
PM
瞬时相角
瞬时相位偏 移 最大相位偏 移 瞬时频率 最大频率偏 移
FM
wPM K p
df (t ) dt max
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5
FM和PM之间的关系 (P88 图4.1-1)
尽管FM和PM是角调波的不同形式,但无本质区别。载波相位的 任何变化都引起频率的变化,反之亦然。FM和PM只是频率和相位的 变化规律不同而已。
57
§ 4.9宽带调相(WBPM)的噪声性能
(1)鉴频器输入端信噪比(与FM时相同) 鉴频器的输入信号功率
输入信噪比
58
(2)解调器输出端信噪比
df (t ) 调相波瞬时频偏 wi K p dt
计算输出噪声功率,仍假设f(t)=0 鉴频器输出噪声功率谱为
S nD ( w)
积分器的传递函数A2 K f (t )/ 4
_______ 2 2 f
下面求输出噪声功率
P点噪声功率谱密度
SnP (w)
为 S nP ( w) 通过微分电路的结果
S nP ( w)
45
相干解调前后的噪声功率谱
46
输出噪声功率 输出信噪比
(3)信噪比增益
47
2
设载波幅度A, 100%调制
(*)
56
在高调频指数时, WFM 2 FM wm FMWAM WFM FM WAM 所以
( S0 S W ) FM 3( FM ) 2 ( 0 ) AM N0 WAM N0
1 0.6 3
带宽与信噪比的互换 在(*)中,若设 FM
FM 0.6 是以抗噪性能来区分窄带调频和宽带调频的分界点
调频连续波
三、信号采集与处理单元关键技术研究Equation Section 33.1 太赫兹频段线形调频连续波雷达系统及工作原理3.1.1 LFMCW雷达的基本特点调频连续波(FMCW)雷达一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制。
雷达调频可以采用多种方式,线性和正弦调制在过去都已经得到广泛的运用。
其中线性调频是最多样化的,在采用FFT处理时它也是最适合于在大的范围内得到距离信息的。
鉴于此原因,有关调频连续波的焦点问题基本上都集中在LFMCW雷达上。
线性调频连续波(LFMCW)雷达是具有高距离分辨率、低发射功率、高接收灵敏度、结构简单等优点,不存在距离盲区,具有比脉冲雷达更好的反隐身、抗背景杂波及抗干扰能力的特点,且特别适用于近距离应用,近年来在军事和民用方面都得到了较快的发展。
主要优点可归结为以下三方面:LFMCW最大的优点是其调制很容易通过固态发射机实现;要从LFMCW系统中提取出距离信息,必须对频率信息进行处理,而现在这一步可以通过基于FFT的处理器来完成;LFMCW的信号很难用传统的截获雷达检测到。
除了上述优点外,LFMCW雷达也存在一些缺点。
主要表现在两个方面:作用距离有限:LFMCW雷达发射机和接收机是同时工作的,作用距离增大时,发射机泄漏到接收机的功率也增加;距离-速度耦合问题:LFMCW雷达采用的是超大时带积的线性调频信号,根据雷达信号模糊函数理论,它必然存在距离与速度的耦合问题,这不仅导致系统的实际分辨能力下降,而且会引起运动目标测距误差。
3.1.2 太赫兹频段LFMCW雷达系统根据目前国内的元器件水平和技术条件,在能够满足太赫兹波探测系统技术指标的前提下,本系统工作频率为220GHz,采用宽带线性调频探测体制方案,依靠天线测量目标的散射特性获取目标信息和距离信息。
线性调频连续波雷达具有低截获特性,在距离速度模糊方面与普通的脉冲雷达相比具有较大优势。
对于调频体制,利用在时间上改变发射信号的频率并与接收信号频率进行混频处理不仅能测定目标距离,而且能够精确测量目标径向速度,所以线性调频探测系统实现了太赫兹频段雷达的主动探测功能。
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调制信号:f(t )
载波信号:A COS ( WCt + )
调制:载波信号的参数随调制信号f (t) 的变化而变化
载波信号的参数:幅度、频率、相位。 相应的调制方法称为调幅、调频、调相
线性调制:调制后的信号频谱与调制信 号频谱成线性关系,即调制后的频谱可 由调制信号频谱经频移,数乘及线性叠 加得到(调幅),否则为非线性调制 (调频、调相)
信号功率谱/信道冲激响应的功率谱
w 等效噪声带宽
4、谱零点带宽
信号功率谱的主瓣包含信号大部分功率 以主瓣宽度为带宽
信号/信道冲激响应功率谱
12
谱零点带宽
8
4
0
w
5、功率比例带宽
最小功率低于峰值功率X分贝(dB)的 两频点间的带宽
信号功率谱/信道冲激响应的功率谱
w 功率比例带宽
二、调制
如果 0 ,即接收端无法获得与发射端载波同频同相的信号 sDSB (t) cos(wct) f (t) cos wct cos(wct )
f (t)[cos(2wct ) cos( )] / 2 经低通滤波和隔直流后,可得 f (t) cos / 2 。
只要 / 2,3 / 2 ,接收机就会有输出。 越接近 0 则输出的信号越强。
信道带宽:由传输信道的 传输特性决定
一般而言,时域有限信号 带宽无穷大
频域延展体现出衰减特性
带宽的概念
f(t) E
/ 2 / 2
t
单脉冲信号的幅度谱
10
8
6
4
2
0
-100 -80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
Hz
单脉冲信号的相位谱
4
3 2
1
0
-100 -80
-60
wc
w
AM调制后的频谱
SAM (w) A0 (w wc ) A0 (w wc )
1 2
F
(w
wc
)
1 2
F
(w
wc
)
AM调制后的频谱SAM(w)
SAM(w)
A0 (w wc )
A0 (w wc )
F(w+wc)/2
F(w-wc)/2
0
-wc
0
wc
f(t) t
c(t)
t
A:载波幅度 WC:载波频率 :载波相位(0)
三、调幅
1、常规双边带调幅(AM)
AM调制:
f(t)
sAM(t)
A0 c(t)=coswct
AM波形
A0 0 f(t) 0
Cos(wct) 0
f (t) 调制信号
外加直流分量A0 A0 f (t) 0
[ A0 f (t)] / 2 [ A0 f (t)]cos 2wct / 2
低通滤波
隔直流
f(t)/2
从频域看sAM(t)的解调
SAM(w)
低通滤波器
A0 (w 2wc ) / 2
F(w+wc)/4
A0(w wc )
F(w)/2
A0 (w 2wc ) / 2
于是:
sNBFM (t) Acos wct [AKFM f (t)dt)]sin wct
其频谱:
SNBFM (w) A[ (w wc ) (w wc )]
AKFM [ F(w wc ) F(w wc )]
2 w wc
w wc
任意信号调频后的信号带宽:
Acos(wct)cos[KFM f (t)dt)] Asin(wct)sin[KFM f (t)dt)]
满足 KFM
f (t)dt
max
6
条件的调频称窄带调频
KFM f (t)dt 很小于是有:
cos[KFM f (t)dt)] 1 sin[KFM f (t)dt) KFM f (t)dt)
当 DFM 2 时, BFM 2(DFM 1) fmax 求得的值偏小 取: BFM 2(DFM 2) fmax
希望调获得频较信大的号频的率产偏移生(:调频指数 DFM 大),有利于
抗干扰。 DFM 大就意味着占用的信道带宽大。
调频信号的产生方法主要有直接法和倍频法: 直接法:压控振荡器,输出频率与所加的控制电压成 正比,可以得到很大的频偏,但载频容易发生飘移,必须 纠偏。 倍频法:是首先获得窄带调频信号,再通过倍频使载 频和频偏均倍增。
-40
-20
0
20
40
60
80
100
Hz
2、半功率带宽
定义:信号功率谱中比峰值低3dB的两个频率 之间的间隔
10log(峰值功率/对应角频率w处的功率) 3dB:峰值功率/对应角频率w处的功率=2
信号功率谱/信道冲激响应的功率谱
半功率带宽
w
3、等效噪声带宽
假设噪声的功率谱值=信号功率谱的峰值 假设等效噪声的频带为B,噪声功率=信号功率 B为等效噪声带宽
hv(t) Hv(w)
c(t)=coswct
残余边带滤波器
Hv(w)
0.5
0
-wc
0
wc
w
SVSBV(tS) B的相Sp干(t) 解低调通:滤波器 Kf(t)/4
LPF
c(t)=coswct
1 S p (w) 2 [SVSB(w wc ) SVSB(w wc )] 而 SVSB(w) SDSB(w)HVSB(w)
t
调频信号的时域波形图
A
0
-A
0
100
200
300
400
500
600
700
t
可见
调频信号用波形的疏密传递调制信号信 息。
疏密由调制信号的幅度大小决定,幅度 越大则调频信号的波形越密集,幅度越 小则调频信号的波形越疏松
窄带调频:
sFM (t) Acos[wct KFM f (t)dt)]
令调频后的信号:
sFM (t) Acos[wct KFM f (t)dt] ,其中 KFM 称为频移常数
则瞬时角频率为:
w(t) d[wct KFM f (t)dt]/ dt wc KFM f (t)
调制信号的时域波形图
1
0
-1
0
100
200
300
400
500
600
700
DSB的调制波形
f(t)
0
SDSB(t) = f(t)cos(wct)
0 0
1 0 .8 0 .6 0 .4 0 .2
0 -0 .2 -0 .4 -0 .6 -0 .8
-1 0
10
20
30
40
50Hale Waihona Puke 607080
90
100
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
调制后的频谱SDSB(w)
SDSB(w)
F(w-wc)/4
0
-2wc
0
2wc
w
AM的包络检波解调:
sAM(t) 包络检波器
f(t)
隔直
包络检波器的输出: A0 f (t)
隔直流:
f (t)
2、制载波双边带调幅(DSB)
DSB的调制:
如果在调制过程中不加入直流
f(t)
SDSB(t)
c(t)=coswct
sDSB (t) f (t) cos wct
低通滤波器 f(t)/4
LPF
c(t)=coswct
从频域看sSSB(t)的解调
SAM(w)
低通滤波器
F(w)/4
F(w+wc)/4 下边带
F(w-wc)/4 下边带
0
-2wc
0
2wc
w
4、 残留边带调幅VSB
VSB的调制:
在 DSB 调制后再加一级残余边带滤波器
f(t)
sDSB(t) 残余边带滤波器 sVSB(t)
F(w+wc)/2
0
-wc
0
F(w-wc)/2
wc
w
DSB的相干解调:
SDSB(t)
低通滤波器
LPF
f(t)/2
c(t) cos(wct )
如果 0
接收端可获得与发射端载波同频同相的信号
sDSB (t) cos(wct) f (t) cos2 wct f (t)[1 cos 2wct] / 2 经低通滤波后,可得 f (t) / 2
w
由AM调制后的频谱
载频两侧有两个信号边带(双边带调幅)
载波频率处有能量分布(接收机能够容易地获得同频同相的载波信号,用于 相干解调)
AM调制的功率和效率
sAM (t) [ A0 f (t)]cos(wct c )
sAM (t) 的功率为: PsAM
s
2 AM
(t)
PsAM A02 cos2 (wct c ) f 2 (t) cos2 (wct c ) 2A0 f (t) cos(wct c )
BFM 2(DFM 1) fmax
DFM (调频指数) =峰值频率偏移 / 调制信号的最高频率
DFM
wmax wmax
fmax fmax
wmax 2fmax KFM f (t) max 代 表 调制 后 信号 相 对载 频