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软件无线电发射机的实现与仿真-机电毕业论文(9)

2013-08-23 01:05 由于频率与相位有一定的关系，为便于分析，可将式(4-56)改写为

=A(n)cos[ n+ ]                      (4-57)

式中， 表示载波的角频率。所以 =A(n)cos[ ]cos( n)-A(n)sin[ ]sin( n)

= cos( n)- sin( n)                     (4-58)

式中

= A(n)cos[ ]                          (4-59)

= A(n)sin[ ]                          (4-60)

这就是我们希望获得的同相和正交两个分量，根据  、 ，就可以对各种调制样式进行解调，三大类解调的算法如下:

调幅(AM)解调:

A(n)=                         (4-61)

调相(PM)解调:

=                              (4-62)

=            (4-63)

调频(FM)解调

= -

                      =              (4-64)

在利用相位差分计算瞬时频率，即 = - 时，由于计算 要进行除法和反正切运算，这对于非专用数字信号处理器来说是较复杂的，在用软件实现时也可以用下面的方法来计算瞬时频率 ：

=

=                  (4-65)

对于调频信号，其振幅近似恒定，设 =1，则

=

                     =              (4-66)

式(4-66)就是利用 、 直接计算 的近似公式。这种方法只有乘减运算，计算比较简便。最后得到的软件无线电数字正交解调的通用模型，如图4.2所示。

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                      图4.2 数字正交解调的通用模型

4.2.2模拟调制信号解调算法

    1. AM解调

信号表达式:

s(n)=A(n)cos( )                        (4-67)式中， ； 为调制信号； 为载波初始相位。

    对信号进行正交分解，得到同相和正交分量:

同相分量:

=A(n)cos                             (4-68)

正交分量:

= A(n)cos                            (4-69)

对同相和正交分量平方之和开方:

= +m(n)                      (4-70)

减去直流分量 就可得到调制信号m(n)。这种方法具有着较强的抗载频适配能力，即本地载波与信号载波之间允许一定得频率偏差。当由于传输信道或其他一些原因而造地载波与信号的载频之间存在频差和相差时，同相分量和正交分量可表示为:

=                   (4-71)

=                   (4-72)

式中， = - ； = - ； 、 表示差频和差相可以是常量也可以是随机变量。 为本地载波的角频率: 是本地载波的初始相位。

对同相与正交分量平方之和开平方得:

= +m(n)                      (4-70)

    所以，AM信号用正交解调算法解调时，不要求载频严格的同频同相。从以上分析过程中可知，理论上失配可以任意大，但由于失配时，同相和正交分量相当于调制在以失配频率为载频的载波上，严重失配时，信号会超出数字信道而发生失真。

    2. DSB解调

信号表达式:

S(n)=m(n)cos                         (4-74)

对信号进行正交分解得:

同相分量:

=m(n)                                (4-75)

正交分量:

=0                                  (4-76)

    解调时要求本地载频与信号载频同频同相，此时，同相分量输出就是解调信号。同频同相本地载频的提取，可以利用数字科斯塔斯环获得。数字科斯塔斯环既可以用软件实现也可以利用专门的数字信号处理硬件来实现。

    3. SSB解调

信号表达式:

s(n)=m(n)cos sin                  (4-77)

对信号正交分解得:

同相分量:

=m(n)                              (4-78)

正交分量:

= (n)                           (4-79)

4. FM解调

信号表达式:

s(n)= cos[ + ]                   (4-80)

式中，k为比例因子， 为常数。

对信号进行正交分解得;

同相分量:

= cos[ ]                      (4-81)

正交分量:

= sin[ ]                      (4-82)

对正交与同相分量之比值反正切运算:

=arctg

                         =                          (4-83)

然后，求相位差分，即可求得调制信号:

- =m(n)                             (4-84)

    为了讨论方便，这里及以下对比例因子k及常数 忽略。

FM信号用正交解调方法解调时，也具有较强的抗载频失配(指失配差频和差相是常量，非随机变量)能力，本地载波与信号的载波存在频差和相差时，同相分量和正交分量可表示为:

= cos[ + ]                (4-85)

= sin[ + ]                (4-86)

同样对正交与同相分量之比值反正切及差分运算，就可得到调制信号:

arctg -arctg

     =[ + + ]-[ + + ]         (4-87)

     = +m(n)

当载波失配差频和差相是常量时，解调输出只不过增加了一个直流分量 ，减去直流分量 就可得到调制信号m(n)。

4.2.3数字调制信号的解调算法

1. ASK解调

信号表达式:

s(n)= cos( + )                   (4-88)

式中， 为输入码元，且 =0、1；g(n一m)是幅度为1，宽度为码元传输速率倒数的矩形脉冲门函数。

    ASK的解调算法与AM解调一样:对信号进行正交分解，得同相和正交分量:

同相分量:

= cos( )                      (4-89)

正交分量:

= sin( )                      (4-90)

对同相与正交分量平方之和开方:

A(n)= =             (4-91)

计算A(n)后，再对A(n)进行抽样判决，就可恢复出调制码元信号。

    ASK的正交解调性能与AM一样，具有较强的抗载频失配能力。

    2. MASK解调

信号表达式:

s(n)=  cos( + )                  (4-92)

式中， 为输入码元，且 。

解调方法与ASK一样，对信号进行正交分解，得同相和正交分量:

同相分量:

= cos( )                     (4-93)

正交分量:

= sin( )                      (4-94)

按照式(4-91)计算瞬时幅度A(n):

A(n)=                            (4-95)

计算出A(n)后，再进行抽样多电平幅度判决，就可恢复出调制码元信号。

    MASK解调性能与ASK一样，具有较强的抗载频失配能力。

    3. FSK解调

信号表达式:

s(n)=  cos                 (4-96)

式中， 为载波角频率间隔， 为输入的码元， = +1,-1 。

    FSK解调类似于FM解调，对信号进行正交分解，得同相和正交分量:

同相分量:

= cos( n)                   (4-97)

正交分量:

= sin( n)                  (4-98)

按照式(4-64)计算瞬时频率f(n):

f(