通信入门系列——调制、相干解调、非相干解调、载波恢复

2024-02-23 14:44

本文主要是介绍通信入门系列——调制、相干解调、非相干解调、载波恢复,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

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本节目录

一、无线通信链路
二、调制
三、相干解调
四、非相干解调(包络检测)

本节内容
一、无线通信链路
通常,将无线通信理解为通过电磁波传递信息的技术。设计一个最简单的无线通信链路,麦克风通过声音信号转换为电信号,电信号被调制到一个载波频率fc=ωc/2π上,通过发射天线发射出去。接收方的天线接收到这个信号后,再通过解调器将其转换为电信号,驱动喇叭发出声音。
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发射方有两个核心器件,一个是调制器Modulator,一个是发射天线Tx Antenna。接收方也有两个核心器件,一个是接收天线Rx Antenna,一个是解调器DeModulatior。无线通信是以电磁波为载体的,天线的作用就是用来发射和接收电磁波。
二、调制
通俗点讲,调制就是把要传递的信号搬运到规定的频率附近,也就是把信号调制到特定的载波频率上,即频谱搬移。
输入信号s(t)是一个余弦信号cosωt,调制就是乘以一个角频率为ωc的余弦信号,获得要发射的射频信号:Srf(t)=s(t)cosωct=cosωtcosωct=
1/2[cos(ωc-ω)t+cos(ωc+ω)t]。
调制后的信号包括两个频率成分,ωc-ω和ωc+ω。用一个简单的例子说明下,s(t)为频率为10kHz的低频余弦信号,载波是10MHz的高频余弦信号,经过调制后的频率为9.99MHz和10.01MHz,均在载波10MHz的附近,也就是说调制技术将信号搬运到了载波频率附近。我们将低频信号s(t)称为基带信号,调制后的射频信号称为已调信号。
三、相干解调
相干解调,本质上是要在接收机侧产生一个与发射机侧同频同相的载波信号cosωct。从数学计算角度来看,假设信道过程中无损耗,接收机接收的信号为cosωtcosωct。在解调器中,用一个载波信号cosωct乘以接收到的信号,解调后就会得到两个频率成分,一个是低频信号s(t),一个是高频成分cosωtcos2ωct,通过低通滤波器把高频成分滤掉,就得到传递的基带信号s(t)。
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基带信号s(t)的频谱S(ω):
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载波信号cosωct的频谱:
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已调信号的频谱:
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四、非相干解调(包络检测)
非相干解调的原理,接收信号经过一个二极管,利用单向导通性获取信号的上半部分,再经过一个低通滤波器滤掉高频部分,解调出基带信号。
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五、载波恢复
载波恢复是相干解调的必要手段,从接收到的信号当中恢复出载波信号。载波恢复,主要是恢复载波的周期和相位,载波与接收信号可能同相,表示基带信号为正,也可能反相,表示基带信号为负,也就是载波恢复过程中存在π的相位模糊,载波移动π相位或者加一个负号也满足。
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