【文章內(nèi)容簡介】 幅度調(diào)制信號，可以了解這三種調(diào)制各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。AM優(yōu)點(diǎn)是接收設(shè)備簡單，缺點(diǎn)是功率利用率低，抗干擾能力差。DSB優(yōu)點(diǎn)是功率利用率較高，接收設(shè)備較復(fù)雜。SSB優(yōu)點(diǎn)是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和選擇性衰落能力均優(yōu)于AM，缺點(diǎn)是發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備較復(fù)雜[12]。SSB信號的實(shí)現(xiàn)比AM、DSB要復(fù)雜的多，但是SSB調(diào)制載波傳輸時，不僅可以節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的帶寬為，只有AM、DSB的一半，因此，它目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。角度調(diào)制信號的一般表達(dá)式為 (311)式中：A為載波的恒定振幅； 為信號的瞬時相位，記為；為相對于載波相位的瞬時相位偏移；是信號的瞬時角頻率，記為；而稱為相對于載頻的瞬時頻偏[13]。所謂頻率調(diào)制(FM)，是指瞬時頻率偏移隨調(diào)制信號成比例變化，即 (312)式中：為調(diào)頻靈敏度(rad/())。這時相位偏移為 (313)代入式(313)，則可得到調(diào)頻信號為 (314)下面用實(shí)例說明系統(tǒng)仿真框圖。圖319 頻帶頻率調(diào)制的系統(tǒng)仿真框圖表36 FM Modulator Passband(頻帶頻率調(diào)制器)的主要參數(shù)模塊名稱 FM Modulator Passband位置 Communications Blockset\Modulation\Analog Passband Modulation參數(shù)名稱參數(shù)值Carrier Frequency(Hz) 10Initial phase(rad) 0Modulation constant1SampleSymbol intervalInf表37 Analog Filter Design(模擬濾波器設(shè)計)模塊的主要參數(shù)模塊名稱 Analog Filter Design位置 DSP Blockset\Filtering\Filter Designs參數(shù)名稱參數(shù)值Design method(設(shè)計方法)Butterworth(巴特沃斯)Filter typeLowpassFilter order8Passband edge frequency(rad/ses)30顯示的仿真信號形圖如圖320所示：圖320 頻帶頻率調(diào)制的系統(tǒng)仿真圖圖320所示基帶信號經(jīng)過頻帶頻率調(diào)制器對輸入的實(shí)信號實(shí)施調(diào)制，產(chǎn)生調(diào)制信號。然后由頻帶頻率解調(diào)器對輸入的基帶頻率調(diào)制信號解調(diào)，最后通過濾波器恢復(fù)出原始的信息序列。所謂相位調(diào)制(PM)，是指瞬時相位偏移隨調(diào)制信號作線性變化，即 (315)式中：為調(diào)相靈敏度(rsd/v)，含義是單位調(diào)制信號幅度引起PM信號的相位偏移量。得到調(diào)相信號為 (316)下圖為PM信號的仿真圖：圖321 頻帶相位調(diào)制的系統(tǒng)仿真框圖表38 PM Modulator Passband(頻帶相位調(diào)制器)模塊的主要參數(shù)模塊名稱 PM Modulator Passband位置 Communications Blockset\Modulation\Analog Passband Modulation參數(shù)名稱參數(shù)值Carrier Frequency(Hz)1000Initial phase(rad)0Modulation constant(Hz per volt)2Symbol intervalInf顯示的仿真信號形圖如圖322所示：圖322 頻帶相位調(diào)制信號的時域圖和頻域圖時域圖中上圖是基帶信號，下圖是相位調(diào)制(PM)的信號。調(diào)制原理是用信號的幅度去調(diào)制載波的相位，由頻帶相位解調(diào)器對輸入的頻帶相位調(diào)制信號中解調(diào)出原始的信息序列。 頻分復(fù)用當(dāng)一條物理信道的傳輸能力高于一路信號的需求時，該信道就可以被多路信號共享，例如電話系統(tǒng)的干線通常有數(shù)千路信號在一根光纖中傳輸。復(fù)用就是解決如何利用一條信道同時傳輸多路信號的技術(shù)。其目的是為了充分利用信道的頻帶或時間的資源，提高信道的利用率。頻分復(fù)用是一種按頻率來劃分信道的復(fù)用技術(shù)。在FDM中，信道的帶寬被分成多個相互不重疊的頻段，每路信號占據(jù)其中一個子通道，并且各路之間必須留有未被使用的頻帶進(jìn)行分隔，以防止信號重疊[14]。在接收端，采用適當(dāng)?shù)膸V波器將多路信號分開，從而恢復(fù)出所需要的信號。下圖所示的是頻分復(fù)用通信系統(tǒng)的仿真模型。圖323 頻分多址通信系統(tǒng)的仿真模型下圖顯示的是三路信號合成后仿真信號圖形： 圖324 頻分復(fù)用三路信號混合后的時域圖圖325 頻分復(fù)用原始正弦信號與解調(diào)出來的信號圖326 頻分復(fù)用原始方波信號與解調(diào)出來的信號圖327 頻分復(fù)用原始鋸齒波信號與解調(diào)出來的信號由上圖可以看出，三路信號首先進(jìn)入各自的調(diào)制模塊，在Sum中合成一路信號。在接收部分，三路并聯(lián)的濾波器分別工作在上述的三個載頻上，在經(jīng)過解調(diào)模塊輸出原始信號，我們可以看到恢復(fù)出的解調(diào)信號基本和調(diào)制信號基本相同。 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)在數(shù)字信息傳輸過程中，先把原始信源的消息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后在信道中進(jìn)行傳送。數(shù)字信號的傳輸可分為基帶傳輸和頻帶傳輸兩種方式。通常把原始信源轉(zhuǎn)換過來，未經(jīng)調(diào)制的信號稱為基帶信號，它所占據(jù)的頻帶基本上從零頻開始，例如PCM、信號[15]。將基帶信號直接在信道中傳輸?shù)姆绞椒Q為基帶傳輸方式。為了適應(yīng)信道傳輸而將基帶信號進(jìn)行調(diào)制，即將基帶信號的頻譜搬移到某一高頻處，變?yōu)轭l帶信號進(jìn)行傳輸，這種傳輸頻帶信號的方式稱為頻帶傳輸方式。在下面的仿真分析中，用到了眼圖分析。眼圖是指利用實(shí)驗(yàn)的方法估計和改善傳輸系統(tǒng)性能時在示波器上觀察到的一種圖形。從“眼圖”上可以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，從而估計系統(tǒng)優(yōu)劣程度。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸特性[16]。下面是數(shù)字信號的基帶傳輸模型。圖328 數(shù)字信號的基帶傳輸模型圖329 數(shù)字信號的功率譜密度從圖中可以看出，數(shù)字信號的功率譜密度是連續(xù)的,由圖可以計算出信號的功率。若信號的信噪比越大，其功率譜密度將越高，并且功率譜密度達(dá)到定值后比較平緩，便于觀察。眼圖對于展示數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)的性能提供了很多有用的信息，可以從中看出碼間串?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱，有助于直觀的了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響，評價一個基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；可以指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_。眼圖的“眼睛”張開的大小反應(yīng)著碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱?！把劬Α睆埖脑酱?，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越??；反之表示碼間串?dāng)_越大。由下圖可以比較眼圖的特點(diǎn)。圖330 數(shù)字信號的基帶傳輸眼圖從圖中可以看出，當(dāng)信噪比(SNR=25)較小時，噪聲將疊加在信號上，“眼睛”張開的越小，軌跡越寬，線條越粗，觀察到的眼圖的軌跡會變得模糊不清。圖331 數(shù)字信號的基帶傳輸眼圖從圖中可以看出，當(dāng)信噪比(SNR=100)較大時，觀察到的眼圖的軌跡清晰。眼圖的“眼睛”張開的越大，且眼圖越端正，觀察到的眼圖的軌跡越清晰。 信源編碼通信的根本問題是如何將信源輸出的信息在接受端的信宿處精確或近似地復(fù)制出來。因?yàn)樾旁淳幋a是產(chǎn)生信源有效數(shù)據(jù)的源頭，利用信源的統(tǒng)計特性，解除信源的相關(guān)性，去掉信源的冗余信息，以達(dá)到壓縮信源的信息率，提高通信系統(tǒng)有效性的目的[17]。模擬信號調(diào)制直接對語音信號進(jìn)行幅度或頻率調(diào)制，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單。在數(shù)字調(diào)制過程中，語音信號首先通過一個量化編碼器，把連續(xù)的語音信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號，然后再對數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制。接受端接受到信號后，通過相反的變換過程，由量化解碼器把數(shù)字序列還原成語音信號。 抽樣定理與仿真抽樣是把時間上連續(xù)的模擬信號變成一系列時間上離散的抽樣值的過程。連續(xù)信號在時間上離散化的抽樣過程如圖332所示。圖332 抽樣過程設(shè)時間連續(xù)信號，其最高截止頻率為如果用時間間隔為的開關(guān)信號對進(jìn)行抽樣，則 就可被樣值信號來唯一地表示?；蛘哒f，要從樣值序列無失真地恢復(fù)原時間連續(xù)信號，其抽樣頻率應(yīng)選為，這就是著名的奈奎斯特抽樣定理，簡稱抽樣定理[18]。下面是對抽樣信號進(jìn)行MATLAB/SIMULINK仿真，原理圖如圖333所示。圖333 抽樣信號原理圖表49 Sine Wave(正弦信號發(fā)生器)的主要參數(shù)模塊名稱 Signal Generator位置 Simulink\Sources參數(shù)名稱參數(shù)值Sine typeTime basedAmplitude1Bias0Frequency2*piPhase0Sample time0表410 Pulse Generator(脈沖信號發(fā)生器)的主要參數(shù)模塊名稱 Pulse Generator位置 Simulink\Sources參數(shù)名稱參數(shù)值Pulse typeTime basedAmplitudePeriodPulse width40Phase delay0信號的仿真時域波形圖為如圖334所示：圖334 連續(xù)、離散正弦波及脈沖信號波形的示波器顯示圖圖334所示為平頂抽樣的仿真圖，圖中首先是原始正弦波信號，第三路信號為原始方波脈沖信號，正弦波信號與