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软件无线电发射机的实现与仿真-机电毕业论文(7)

2013-08-23 01:05 率可能不一样。这里多相滤波器的主要作用就是用来提高数据源的采样速率，使得调制信号的采样速率和载波的采样速率一致。下面首先对几种信号进行简单的讨论，并给出正交调制的实现方法。

4.1.2模拟信号调制算法

    1.调频(FM)

调频(FM)是载波的瞬时频率随调制信号成线性变化的一种调制方式，单音调频信号的表达式可以写为

=                        (4-3)

把上式展开并化简得

= ( )- ( )

= -                          (4-4)

式中， 为载波角频率， 为调制信号， 为

=                              (4-5)

从式(4-4)看到，在实现FM时要对调制信号进行积分，然后对这积分后的信号分别取正弦和余弦即可。因此，用正交调制实现时只需令

                       =cos                                (4-6)

=sin                                (4-7)

为简单起见，考察调制信号为单音时，FM信号的频谱。假设输入的调制信号为 = 代入式(4-4)，可得

       = ( )- ( )        (4-8)

式中， = 为调制指数。

cos( )=                  (4-9)

sin( )=                    (4-10)

这里，n为正整数， 为以 为参数的。阶第一类贝塞尔函数。调制信号的带宽为:

                 =2( +1)F                                 (4-11)

式中，F= 为调制信号频率。

    2.调幅(AM)

调幅就是使载波的振幅随调制信号的变化规律而变化。用单音信号进行调幅时，其数学表达式可以写为:

=                       (4-12)

其中， 为调制信号， 为调制指数，它的范围在(0,1)之间，如果 >1，己调波的包络会出现严重的失真，而不能恢复原来的调制信号波形，也就是产生过量调幅。如要实现正交调制，只要令:

                    =                           (4-13)

=0                                  (4-14)

把式(4-12)进行傅氏变换可得:

= +

               +                                 (4-15)

由正弦波调制的调幅信号由三种频率成分组成:载波、载波和调制频率的差频(下边带)、载波和调制频率的和频(上边带)。调幅波所占的频谱宽度等于调制信号最高频率的二倍。

    3.双边带信号(DSB)

双边带信号是由调制信号和载波直接相乘得到的，它只有上、下边带分量，没有载波分量。如对DSB信号进行滤波，滤除其一个边带就可以实现单边带调制。DSB信号的时域表达式可以为:

                       = cos                       (4-16)

如要实现正交调制只要令

=                              (4-17)

=0                                 (4-18)

把式(4-16)进行傅氏变换可得

= +                (4-19)

双边带信号的频谱带宽与AM信号相同。

    4.单边带信号(SSB)

SSB信号是通过滤除双边带信号的一个边带而得到的。滤除其上边带就是LSB信号，滤除其下边带就可以得到USB信号。由于单边带信号的频谱宽度仅为双边带信号的一半，一方面可以为日益拥挤的短波频段节约频率资源，另一方面，单边带只传送携带信息的一个边带功率，因而在接收端获得同样信噪比时，单边带能大大节省发射功率。因此短波频段广泛应用单边带信号传输信息。下边带(LSB)的表达式为

              = +                     (4-20)

USB的数学表达式是

              = -                     (4-21)

式中， 为调制信号 的Hilbert变换，即

=                               (4-22)

式中，*表示卷积。Hilbert变换实际上就是对该信号进行 的移相。因此SSB要实现正交调制，只要令

                     =                                 (4-23)

=                                 (4-24)

就可以得到LSB信号。令:

=                                 (4-23)

=-                                (4-24)

就可以实现USB信号。

如果发射机仍然发射两个边带，但是和双边带不同，两个边带中含有两种不同的信息，这种调制方式叫独立边带(ISB)。它的数学表达式为

=[ + ] +[ - ]sin             (4-27)

式中， ， 分别为上、下边带信号， 、 分别是上、下边带的Hilbert变换。要实现正交调制，只要使:

= +                            (4-28)

= -                           (4-29)

4.1.3数字信号调制算法

1.振幅键控(2ASK)信号

   一个二进制的振幅键控信号可以表示为一个单极性脉冲与一个正弦载波相乘，即

=                     (4-30)

式中，g(t)是持续时间为T的矩形脉冲， 为信源给出的二进制符号。、如果令

m(t)=                         (4-31)

那么

=m(t)                           (4-32)

因此，要实现正交调制，只要令

I(t)=m(t)                                (4-33)

Q(t)=0                                   (4-34)

就可以实现2ASK调制。2ASK的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成，其中连续谱取决于g(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定。2ASK信号的带宽是基带脉冲波形带宽的2倍。

    2.二进制频移键控(2FSK)信号

2FSK信号是符号。对应载波角频率为 ，符号1对应载波角频率为 的己调波形。它可以用一个矩形脉冲对一个载波进行调频实现，其表达式为

= +             (4-35)

式中， 的取值为0、 1 ， g(r)为矩形脉冲， 为 的反码，T为码元周期。因此，只要把调制数据序列形成矩形脉冲，并把2FSK看成两个ASK信号相加就可以了，并令

                                (4-36)

                               (4-37)

利用式(4-33)、式(4-34)就可以实现正交调制。2FSK的功率谱也是由连续谱和离散谱构成，其中连续谱由两个双边带谱叠加而成，离散谱出现在两个载波的位置上。如两个载波之间的距离较小，则连续谱出现单峰。2FSK信号所需的带宽为

                            (4-38)

    3.二进制相移键控(2PSK)信号

2PSK方式是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的数字调制方式。2PSK的信号形式一般表示为

=                        (4-39)

式中， 的取值为-1, +1，即发送二进制符号0时 取1，发送二进制符号1时 取-1。这种调制方式的正交实现与2ASK信号十分相似。

    在用2PSK调制方式时由于发送端以某个相位作为基准，因而在接收端也必须有这样一个固定的基准相位作参考。如