參與評論

評論

登錄后參與評論

全部評論(1條)

• 

  Wait那份憂傷 2015-04-20 00:00:00

  調(diào)制是各種通信系統(tǒng)的重要基礎，也廣泛用于廣播、電視、雷達、測量儀等電子設備。調(diào)制是使消息載體的某些特性隨消息變化的過程。調(diào)制的作用是把消息置入消息載體，便于傳輸或處理。其主要性能指標是頻譜寬度和抗干擾性。 使消息載體的某些特性隨消息變化的過程。調(diào)制的作用是把消息置入消息載體，便于傳輸或處理。調(diào)制是各種通信系統(tǒng)的重要基礎，也廣泛用于廣播、電視、雷達、測量儀等電子設備。在通信系統(tǒng)中為了適應不同的信道情況（如數(shù)字信道或模擬信道、單路信道或多路信道等），常常要在發(fā)信端對原始信號進行調(diào)制，得到便于信道傳輸?shù)男盘?，然后在收信端完成調(diào)制的逆過程──解調(diào)，還原出原始信號。 用來傳送消息的信號uC(t)叫作載波或受調(diào)信號，代表所欲傳送消息的信號調(diào)制 叫作調(diào)制信號，調(diào)制后的信號 u(t)叫作已調(diào)信號。用調(diào)制信號調(diào)制 控制載波的某些參數(shù)，使之隨調(diào)制 而變化，就可實現(xiàn)調(diào)制。 受調(diào)信號可以是正弦波或脈沖波，所欲傳送的消息可以是話音、圖像或其他物理量，也可以是數(shù)據(jù)、電報和編碼等信號。前者是模擬信號，后者是數(shù)字信號。 調(diào)制是一種非線性過程。載波被調(diào)制后產(chǎn)生新的頻率分量，通常它們分布在載頻fC的兩邊，占有一定的頻帶，分別叫做上邊帶和下邊帶。這些新頻率分量與調(diào)制信號有關，是攜帶著消息的有用信號。調(diào)制的目的是實現(xiàn)頻譜搬移，即把欲傳送消息的頻譜，變換到載波附近的頻帶，使消息更便于傳輸或處理。 調(diào)制的主要性能指標是頻譜寬度和抗干擾性。這是一對矛盾。調(diào)制方式不同，這些指標也不一樣。一般說，調(diào)制頻譜越寬，抗干擾性能越好；反之，抗干擾性能較差。調(diào)制的另一重要性能指標是調(diào)制失真?？偟恼f來，數(shù)字調(diào)制比模擬調(diào)制具有較強的抗調(diào)制失真的能力。 調(diào)制的種類調(diào)制的種類很多，分類方法也不一致。按調(diào)制信號的形式可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。用模擬信號調(diào)制稱為模擬調(diào)制；用數(shù)據(jù)或數(shù)字信號調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)制。按被調(diào)信號的種類可分為脈沖調(diào)制、正弦波調(diào)制和強度調(diào)制(如對非相干光調(diào)制)等。調(diào)制的載波分別是脈沖，正弦波和光波等。正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本方式，后兩者合稱為角度調(diào)制。此外還有一些變異的調(diào)制，如單邊帶調(diào)幅、殘留邊帶調(diào)幅等。脈沖調(diào)制也可以按類似的方法分類。此外還有復合調(diào)制和多重調(diào)制等。不同的調(diào)制方式有不同的特點和性能。 正弦波幅度調(diào)制正弦載波幅度隨調(diào)制信號而變化的調(diào)制，簡稱調(diào)幅(AM)。數(shù)字幅度調(diào)制也叫作幅度鍵控(ASK)。調(diào)幅的技術和設備比較簡單，頻譜較窄，但抗干擾性能差，廣泛應用于長中短波廣播、小型無線電話、電報等電子設備中。 早期的無線電報機采用火花式放電器產(chǎn)生高頻振蕩。傳號時火花式發(fā)報機發(fā)射高頻振蕩波，空號時發(fā)報機沒有輸出。這種電報信號的載波不是純正弦波，它含有很多諧波分量，會對其他信號產(chǎn)生嚴重干擾。 理想的模擬正弦波調(diào)幅是：載波幅度與調(diào)制信號瞬時值調(diào)制 成線性關系，但載頻fC=ωC/2π和相位ψ保持不變。單頻調(diào)制時，調(diào)幅信號uA(t)可用下式表示：uA(t)=UC(1+macosΩt)cos(ωCt+ψ)(1) 式中UC是載波幅度；Ω=2πF，是調(diào)制信號的角頻率，其中F是調(diào)制信號頻率；ma是一個和調(diào)制信號幅度調(diào)制 成比例的常數(shù)，叫作調(diào)幅系數(shù)，數(shù)值應在0～1之間。圖1a、圖b、圖c分別是單頻調(diào)制信號調(diào)制 、載波信號調(diào)制 和調(diào)幅波uA(t)的波形。調(diào)幅波的瞬時幅度變化曲線叫作包絡線。調(diào)幅系數(shù)ma不能大于1，否則包絡線和調(diào)制信號不能保持線性關系，會產(chǎn)生失真。這種情況叫做過調(diào)幅。調(diào)制 式(1)的調(diào)幅波不是單一的簡諧波，它包含fC、fC+F和fC-F三個頻率分量。后兩個頻率分量位于載頻fC的兩邊，分別叫作上邊頻和下邊頻(圖2c)。這種已調(diào)制信號有時叫作標準調(diào)幅波。如果調(diào)制信號占有一個頻帶，Z高頻率為F調(diào)制 ，則標準調(diào)幅波的頻譜寬度BWA=2F調(diào)制 ，位于載頻fC兩邊的頻帶分別稱為上邊帶和下邊帶。調(diào)幅波的載頻分量與調(diào)制信號無關，但邊帶分量隨調(diào)制信號變化。這意味著所欲傳送的消息都包含在邊帶之中，只用一個邊帶信號就能夠傳送全部消息。把載波去掉的調(diào)幅信號，叫做YZ載波調(diào)幅；把載波和某一個邊帶一起YZ掉，只剩下一個邊帶的調(diào)幅信號，叫做單邊帶調(diào)幅(SSB)。單邊帶調(diào)幅節(jié)省功率，抗干擾性能較好，而且節(jié)省頻帶，但設備比較復雜（見單邊帶調(diào)制）。調(diào)制 正弦波頻率調(diào)制正弦載波的瞬時頻率隨調(diào)制信號的瞬時值而變化的調(diào)制，簡稱調(diào)頻(FM)。數(shù)字頻率調(diào)制也稱移頻鍵控(FSK)。 調(diào)頻是1933年E.H.阿姆斯特朗發(fā)明的。這種調(diào)制具有良好的抗干擾性能，廣泛用于高質量廣播、電視伴音、多路通信和掃頻儀等電子設備中。 理想的調(diào)頻是：載波的瞬時角頻率ω 與調(diào)制信號瞬時值調(diào)制 成線性關系，而幅度UC不變。單頻調(diào)制時，瞬時角頻率ω 的表示式是 ω =ωC＋墹ω cosΩt(2) 式中墹ω =kf調(diào)制 ，是一個和調(diào)制信號幅度調(diào)制 成正比的常數(shù)，稱為Z大角頻率偏移。圖3是調(diào)頻波的波形。調(diào)頻波的表示式是調(diào)制 調(diào)制 (3) 式中φ0是載波的初始相位；墹ω/Ω=mf稱調(diào)頻指數(shù)，它可以是任何正數(shù)。mf很大時，調(diào)頻波的頻譜很寬，這種情況叫作寬帶調(diào)頻。 正弦波調(diào)頻后也產(chǎn)生新的頻率分量，這些分量和調(diào)頻指數(shù)mf有關。在理論上單頻調(diào)頻時調(diào)頻波具有無窮多個邊頻分量，相鄰兩邊頻的距離等于F。通常把幅度小于載波原來幅度 1/100的邊頻分量忽略不計，有效邊頻分量所占據(jù)的頻帶為調(diào)頻波的帶寬。 圖4是單頻調(diào)制時調(diào)頻波的頻譜。mf很小時，載頻分量較大，邊頻幅度很小;mf增大時，載頻幅度減小，邊頻幅度增大，幅度大的邊頻數(shù)也增多；mf繼續(xù)增加時，載頻和各邊頻的幅度交替增減，這些頻率分量的幅度是以mf為宗數(shù)的各階貝塞爾函數(shù)。調(diào)制 在實用中，調(diào)制信號調(diào)制 的Z大值通常保持不變，因此Z大頻移墹f也不變。這時mf隨調(diào)制信號頻率F而減小。圖5是墹f為定值時調(diào)頻波的頻譜。F小時，相鄰各頻率分量的距離較小，但由于mf較大，有效的邊頻分量較多；F較大時，各邊頻的距離增大，但mf卻減小，有效的頻率分量也較少。因此調(diào)頻波的頻譜寬度大體上保持不變。這是調(diào)頻波的特點。它的頻譜寬度BWf可以用下面的經(jīng)驗公式來計算 BWf≈2(mf+1)F (4) 式中F=Ω/2π，是調(diào)制信號的頻率。當mf較大時，調(diào)頻波的帶寬約等于Z大頻偏墹f 的兩倍。調(diào)制 寬帶調(diào)頻具有較強的抗干擾性能。1933年阿姆斯特朗證明:當輸入信噪比Si/Ni較大時，調(diào)頻接收機的輸出信噪比SO/NO與Z大頻移墹f的平方成正比；增加調(diào)頻波的帶寬可以改善通信系統(tǒng)的質量。不過這種改善是有限度的，因為帶寬過大時，調(diào)頻接收機的內(nèi)部噪聲Ni增加，Si/Ni減小;當Si/Ni降低到某一閾值時，SO/NO反而急劇變壞。圖6是調(diào)頻接收機輸出信噪比SO/NO與輸入信噪比Si/Ni的關系曲線，在曲線拐點左邊，調(diào)頻的抗干擾性能比調(diào)幅還差。利用預加重和反饋調(diào)頻接收的方法可以使SO/NO得到改善。調(diào)制 正弦波相位調(diào)制正弦載波的瞬時相位隨調(diào)制信號而變化的調(diào)制，簡稱調(diào)相(PM)。數(shù)字調(diào)相也稱移相鍵控(PSK)。 單頻調(diào)相時，理想調(diào)相波uφ(t)的表示式是 uφ(t)=UCcos(ωCt+墹φcosΩt+φ0) (5) 式中墹φ為載波相位隨調(diào)制信號而變化的Z大相移，稱調(diào)相指數(shù)。它與調(diào)制信號幅調(diào)制 成正比，但與調(diào)制角頻率Ω無關。這是調(diào)相和調(diào)頻的區(qū)別。調(diào)相波的頻譜與調(diào)頻波相似，但是當墹φ為定值時，其頻譜寬度BWφ隨Ω而變化，Ω大時頻譜寬，Ω小時頻譜窄。因此頻帶不能充分利用。數(shù)字調(diào)相具有優(yōu)越的抗干擾性能，而且頻帶窄，是一種比較理想的調(diào)制方式，在各種數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)字通信系統(tǒng)中得到廣泛應用。 脈沖調(diào)制受調(diào)波為脈沖序列的調(diào)制。脈沖調(diào)制可分為脈沖調(diào)幅(PAM)、脈沖調(diào)相(PPM)、脈沖調(diào)寬 (PWM)等方式。圖7是一些脈沖調(diào)制信號的波形。通常把模擬-數(shù)字信號轉換也看做是脈沖調(diào)制，這種調(diào)制有脈碼調(diào)制(PCM)、差值脈碼調(diào)制(DPCM)、增量調(diào)制(墹M)等。脈沖調(diào)幅實質上就是信號采樣。常用于模-數(shù)轉換電路、信號轉換電路和各種電子儀器(如采樣示波器等)。調(diào)制 脈沖調(diào)制信號的頻譜較寬，但除了脈沖調(diào)幅之外，都具有較好的抗干擾性能，特別是脈碼調(diào)制的性能Z好，是一種理想的調(diào)制方法。數(shù)字電話、遙測、遙控以及迅速發(fā)展的綜合通信網(wǎng)，大多采用這種調(diào)制。 展望調(diào)制在電子學中是非常重要的。引人注目的發(fā)展動向是：①由于數(shù)字業(yè)務的不斷增加，數(shù)字通信系統(tǒng)的容量需要不斷擴充，這就必須發(fā)展超高速率的數(shù)字調(diào)制技術；②為了充分利用無線電頻譜資源，要求進一步研究頻譜效率高的和誤碼率低的調(diào)制方式；③在相干光通信和光盤存儲設備方面，光相位調(diào)制、頻率調(diào)制和偏振調(diào)制等的研究也是重要的研究課題。

  贊(10)

  回復(0)

  評論

  評論

  登錄后參與評論