【正文】 的均方值即為其平方的時(shí)間平均即 14 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)不含直流分量即 且 所以 34 顯然 AM 信號(hào)的調(diào)制效率總是小于 1 AM 信號(hào)的解調(diào) 調(diào)制過(guò)程的逆過(guò)程叫做解調(diào) AM 信號(hào)的解調(diào)是把接收到的已調(diào)信號(hào) 還原為 調(diào)制信號(hào) AM 信號(hào)的解調(diào)方法有兩種相干解調(diào)和包絡(luò)檢波解調(diào)在本文中只著 重介紹相干解調(diào) 相干解調(diào) 由 AM 信號(hào)的頻譜可知 如果將已調(diào)信號(hào)的頻譜搬回到原點(diǎn)位置即可得到原始 的調(diào)制信號(hào)頻譜從而恢復(fù)出原始信號(hào)解調(diào)中的頻譜搬移同樣可用調(diào)制時(shí)的相乘運(yùn) 算來(lái)實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)的原理框圖如圖 32 所示 sAM t m t 乘法器 低通濾波器 0 cosω t c 圖 32 相干解調(diào)原理框圖 將已調(diào)信號(hào)乘上一個(gè)與調(diào)制器同頻同相的載波得 由上式可知只要用一個(gè)低通濾波器就可以將第 1 項(xiàng)與第 2 項(xiàng)分離無(wú)失真的恢復(fù) 出原始的調(diào)制信號(hào) 35 相干解調(diào)的關(guān)鍵是必須產(chǎn)生一個(gè)與調(diào)制器同頻同相位的載波如果同頻同相位的 [8] 條件得不到滿足則會(huì)破壞原始信號(hào)的恢復(fù) 15 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 第四章 濾波器 41 概論 通常我們面臨的信號(hào)不是理想的它除了含有我們需要的部分往往還含有我 們不需要的部分此外信號(hào)在生 成采集傳輸和處理等若干環(huán)節(jié)中都可能遭受污 染產(chǎn)生誤差為此需要一種系統(tǒng)將信號(hào)中不需要的部分過(guò)濾掉保留信號(hào)的有 用部分這種信號(hào)就被稱(chēng)為濾波器嚴(yán)格的講濾波器可以定義為對(duì)已知激勵(lì)提供 規(guī)定響應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)的要求可以在時(shí)域或頻域中給定濾波器的種類(lèi)很多集總的 分布的線性的非線性的時(shí)變的非時(shí)變的等這里討論屬于線性時(shí)不變系統(tǒng)濾 波器 理想濾波器 一個(gè)濾波器的框圖如圖 41 所示設(shè)其輸入為 x u x 代表所需的輸入信號(hào) u 表示不需要的信號(hào) 或污染部分 y 表示輸出濾 波器的任務(wù)就是濾除 u 而使 y 盡 可能逼近 x 且與 x 的波形保持相同 u x y 濾波器 圖 41 濾波器 設(shè) xuy 和濾波器 h 的傅里葉變換為 XUY 和 H 則有 Y HX HU 41 為了濾除 u 希望濾波器的輸出不含我們不需要的部分即 HU 0 同時(shí)為了使 y 逼近 x 且保持 x 的波形理想的結(jié)果為 Y HX ke j ωT X 42 或?qū)﹄x散系統(tǒng) j n Y HX ke 0 X 16 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 式中 T n 分別為某實(shí)數(shù)某整數(shù) 0 換句話講理想濾波器的輸出為 y t kx t τ 43 或?qū)﹄x散系統(tǒng) y n kx n n 44 0 式中 k 為一常數(shù) 通常不能指望 k 1 τ 0 或 n0 0 這種極端情況出現(xiàn)濾波是有代價(jià)的理 想的情況濾波過(guò)程只帶來(lái)一定的延時(shí)和信號(hào)電平的變化然而這是 值得的它所得 到的好處就是所需的信號(hào)雖經(jīng)過(guò)時(shí)延和幅度變化但波形不變 式 HU 0 和式 Y HX ke j ω T X 表明對(duì)理想濾波器為了濾掉不需要的信號(hào)濾 波器的頻帶與需濾波除信號(hào)的頻帶不相交否則不需要的信號(hào)將無(wú)法濾除而在需 要保留信號(hào)的頻帶內(nèi)頻譜濾波器的幅度響應(yīng)為一常數(shù)相位響應(yīng)是一直線在頻帶 之外幅度響應(yīng)應(yīng)盡快下降為零這一特性也說(shuō)明濾波器要求不需要的信號(hào)與所需 要的信號(hào)兩這占有的頻帶不同然而一般情況下需要信號(hào)與不需要信號(hào)的頻譜總 會(huì)有重疊的在這種情況下所 能盡的最大努力是調(diào)整濾波器幅度響應(yīng)特性和相位響 應(yīng)特性以便使濾波器輸出端的需要信號(hào)對(duì)不需要信號(hào)之比在某種準(zhǔn)則下達(dá)到最大 幾個(gè)重要的術(shù)語(yǔ) 從頻域的角度看濾波器的技術(shù)參數(shù)不外乎從幅度響應(yīng)特性和相位響應(yīng)特性中提 出為了討論方便我們用 A f 和φ f 分別表示濾波器的幅頻函數(shù)和相頻函數(shù)即 濾波器的頻譜為 H f A f ej φ f 1 群時(shí)延和相時(shí)延 群時(shí)延和相時(shí)延分別為 T f dφ f 2πdf 45 g T f φ f 2 π f 46 p 當(dāng) T f 不等于常數(shù)時(shí)信號(hào)的不同頻率的分量具有不同的時(shí)延因而 會(huì)引起信 g 17 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 號(hào)的畸變 所以我們希望有完全恒定的群時(shí)延但這是不可能的通?？梢钥? 制群時(shí)延在整個(gè)通頻帶的上下限相時(shí)延 T f 一般是用來(lái)估計(jì)經(jīng)過(guò)低通濾波器后 p 信號(hào)的時(shí)延這個(gè)量主要用于低通系統(tǒng) 2 通帶 通常稱(chēng)濾波器允許信號(hào)通過(guò)的頻帶為通帶要求是應(yīng)能提供恒定的幅頻特性和 恒定的群時(shí)延以使需要信號(hào)可以不失真的通過(guò) 通帶 過(guò)渡帶 阻帶 t 0 圖 42 濾波器帶分布 3 阻帶 對(duì)信號(hào)抑制的頻帶為阻帶 4 過(guò)度帶 通帶與阻帶的頻帶為過(guò)度帶如圖 42 所示 濾波器的分類(lèi) 濾波器的分類(lèi)方法很多例如根據(jù)濾波器電路是數(shù)字的還是模擬的可將濾波 器分成數(shù)字濾波器和模擬濾波器兩類(lèi)根據(jù)濾波器的通帶位置可將濾波器分為低通 高通帶通和帶阻類(lèi)型如圖 43 所示 A f 低通 0 f 18 基于 LABVIEW 的虛擬調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 高通 A f 0 f A f 帶通 0 f 帶阻 0 f 圖 43 濾波器的分類(lèi) 42 模擬濾波器的原理 原理性問(wèn)題 濾波器完整的設(shè)計(jì)需要將濾波器的系統(tǒng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)為具體的電路或軟件對(duì)于模 擬濾波器將把設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在根據(jù)已知的幅度特性確定濾波器的系統(tǒng)函數(shù)上通常這 A 2 ω 來(lái)確定 個(gè)問(wèn)題可 以 表 達(dá) 為 如 何 按 照 已 知 的 H s 假定所研究的系統(tǒng)是一個(gè)集總參數(shù)的實(shí)系統(tǒng)顯然 2 2 A ω