Welche Methoden der linearen Modulation gibt es?

Es gibt 4 Methoden der linearen Modulation, nämlich: 1. Konventionelle Doppelseitenband-Amplitudenmodulation „DSB-AM“; 2. Doppelseitenband-Amplitudenmodulation „DSB“; Restseitenbandmodulation „VSB“.

Modulationsverfahren Entsprechend den Übertragungseigenschaften kann das Modulationsverfahren in lineare Modulation und nichtlineare Modulation unterteilt werden. Unter verallgemeinerter linearer Modulation versteht man den Modulationsprozess, bei dem sich die modulierten Parameter in der modulierten Welle linear mit dem Modulationssignal ändern. Unter linearer Modulation im engeren Sinne versteht man den Modulationsprozess, bei dem das Spektrum des modulierten Signals auf beide Seiten der Trägerfrequenz verschoben wird, um obere und untere Seitenbänder zu bilden.

Überblick über die lineare Modulationstheorie

Kontinuierliche Wellenmodulation CWM (Sinuswelle): Es handelt sich um eine Modulationsmethode, bei der die Sinuswelle die Trägerwelle ist Es gibt zwei Hauptkategorien:

Lineare Modulation: Z out = ∑ ki Zin ( f -f oi )

Nichtlineare Modulation: Es gibt keine oben erwähnte lineare Beziehung.

Analoge lineare Modulation

1. Konventionelle Doppelseitenband-Amplitudenmodulation (DSB-AM)

2. Doppelseitenband-Amplitudenmodulation (DSB)

3. Einseitenbandmodulation (SSB)

4. Restseitenbandmodulation (VSB)

Konventionelle Doppelseitenbandamplitudenmodulation (DSB-AM)

S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t + θc )

A wobei: 0 externes DC; f (t ) Modulationssignal Winkelfrequenz ; θc Anfangsphase des Trägersignals. Dies ist eine einfache und intuitive Modulationsmethode, und das ursprüngliche modulierte Signal kann mithilfe der Hüllkurvenerkennung leicht wiederhergestellt werden. [

Voraussetzung für eine verzerrungsfreie Erkennung ist: A0 + f(t)] ≥ 0; andernfalls kommt es beispielsweise zu einer Überamplitudenmodulation.

①Das Modulationssignal ist ein Einzelfrequenz-Cosinus, also f (t ) = Am cos(Ω mt + θ m ) S AM (t ) = [ A0 + Am cos(Ω mt + θ m )] cos (ωc t + θ c ) = A0 [1 + β AM cos(Ω mt + θ m )] cos(ωc t + θ c )β wobei: AM Am = ; der Amplitudenmodulationsindex ist und sein Wert ≤ sein sollte 1. A0

②Das modulierte Signalspektrum, wenn das modulierte Signal ein deterministisches Signal ist. Sei S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t + θ c ) 1 = [ A0 + f ( t )][e j (ωct +θ c ) + e ? j (ωct +θ c ) ] 2Wenn das Spektrum von f(t) F(ω) ist, gilt nach Fourier-Transformation F [ A0 ] = 2πA0δ (ω )F [ f (t )e ± jωct ] = F (ω m ωc ) kann erhalten werden1 S AM (ω ) = [2πA0δ (ω ? ωc ) + F (ω ? ωc )]e jθ c 2 1 + [2πA0δ (ω + ωc ) + F (ω + ωc )]e ? jθ c 2 Der Einfachheit halber sei θ=0, dann 1 S AM (ω ) = πA0δ (ω ? ωc ) + F (ω ? ωc ) 2 1 + πA0δ (ω + ωc ) + F (ω + ωc ) 2Wenn durch Faltung ausgedrückt, sei θ=0, dann S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t ) = m(t ) ? c(t ) 1 S AM (ω ) = [m(ω ) ? c(ω )] 2π

wobei: m(t ) = A0 + f (t ), c(t ) = cos ωc t M (ω ) = F [m(t )] = 2πA0δ (ω ) + F (ω ) C (ω ) = F [cos ωc t ] = π [δ (ω ? ωc ) + δ (ω + ωc )] Dieses Ergebnis ist genau das gleiche wie das obige Ergebnis.

③Leistungsverteilung (durchschnittliche Leistung) 2 S AM = S AM (t ) = [ A0 + f (t )]2 cos 2 ωc t Da f (t ) = 0, cos 2ωc t = 0 S AM A02 f 2 (t ) = + = Sc + S f 2 2 Sc═ Trägerleistung Sf ═ Seitenbandleistung Das Ergebnis der durchschnittlichen Leistung umfasst Trägerleistung und Seitenbandleistung. Aus der Definition lässt sich erkennen, dass nur die Seitenbandleistung in Beziehung steht moduliertes Signal. Wir können die Modulationseffizienz also als η AM = Sf S AM = f 2 (t ) A02 + f 2 (t ) 2 definieren. Wenn das Modulationssignal ein Einzelfrequenz-Kosinus ist, ist f (t ) 2 = Am / 2, at dieses Mal η AM 2 2 Am β AM = = 2 2 2 2 A0 + Am 2 + β AM Wenn am kritischen Punkt βAM=1 ist, beträgt die maximale Modulationseffizienz etaAM=1/3 Das Modulationssignal mit der maximalen Modulation Effizienz ist eine Rechteckwelle mit der Amplitude A0 , ηAM=0,5

Schlussfolgerung: Die Trägerkomponente C trägt keine Informationen, nimmt aber einen großen Teil der Leistung ein, wenn die Trägerkomponente verschwendet wird Unterdrückt werden kann, kann dieser Teil der Leistung eingespart werden. Daher wurde eine andere Modulationsmethode entwickelt: die Doppelseitenbandmodulation mit unterdrücktem Träger.

④ Wenn das modulierte Signal ein Zufallssignal ist, ist die spektrale Leistungsdichte des modulierten Signals bekannt. Die spektrale Leistungsdichte kann durch die Autokorrelationsfunktion des Signals ermittelt werden, um die Modulationseffizienz und -eigenschaften zu untersuchen. Für ergodische stationäre Zufallsprozesse/verallgemeinerte stationäre Zufallsprozesse ist die Beziehung zwischen der spektralen Leistungsdichte und der Autokorrelationsfunktion ein Paar Fourier-Transformationen. Autokorrelationseigenschaften der Signalwellenform → Autokorrelationsfunktion; spektrale Leistungsdichte → durchschnittliche Leistung → Modulationseffizienz.

Suppressed Carrier Double Sideband Modulation (DSB-SC)

Wenn Sie den Träger unterdrücken möchten, können Sie die Doppelseitenbandamplitudenmodulation erhalten, die den Träger unterdrückt, solange keine zusätzliche Gleichstromkomponente A0 vorhanden ist. Ihr Zeitausdruck ist S DSB (t) = f (t) cos ωc t, wenn f (t) ist. Wenn das Signal bekannt ist, ist das Spektrum des modulierten Signals 1 S DSB (ω) = [ F (ω ? ωc ) + F (ω + ωc )] 2 Vergleich des herkömmlichen Doppelseitenbandes Amplitudenmodulation und unterdrückter Träger, herkömmliche Zweiseitenband-Amplitudenmodulation. Wenn A0 = 0. Wenn A0 ≠ 0, handelt es sich um herkömmliche Zweiseitenband-Amplitudenmodulation. Wenn A0 ≠ 0, handelt es sich um herkömmliche Zweiseitenband-Amplitudenmodulation. Einzelheiten zum Modulator finden Sie unter Symmetrischer Modulator und Ringmodulator. Dieser Demodulatortyp kann nur die kohärente Demodulationsmethode verwenden. Nach dem Einfügen eines starken Trägers am Demodulationsende kann beispielsweise die Hüllkurvenerkennungsmethode verwendet werden. Wenn beispielsweise mehrere Signale gesendet und empfangen werden, kann am Ende des Signals ein starker Träger eingefügt werden. Ausgewogener Modulator Wie aus der obigen Abbildung ersichtlich ist, ist der Eingang der nichtlinearen Einheit: x1 = f (t) + cos ωc tDer Ausgang der nichtlinearen Einheit ist: x2 = ? f (t) + cos ωc t y1 = a1 [ f (t) + cos ωc t ] + a2 [ f (t ) + cos ωc t ]2 y2 = a1[? f (t ) + cos ωc t ] + a2 [? f (t ) + cos ωc t ] 2 Filtern Sie daher nach dem Bandpass den zweiten Term der folgenden Formel heraus: y = y1 ? y2 = 2a1 f (t ) + 4a2 f (t ) cos ωc t Wenn der Ringmodulator den Träger unterdrücken möchte, kann er unterdrückt werden solange keine zusätzliche Gleichstromkomponente A0 vorhanden ist. Die Zweiseitenband-Amplitudenmodulation des Trägers wird in der Zeit ausgedrückt als (?1) n ?1 C (t ) = ∑ cos[2πf c t (2n ? 1)] π n = 1 2n ? 1 4 ∞ wenn f (t ) ist. Wenn das Signal bekannt ist, ist das Spektrum des modulierten Signals S (t ) = C (t ) f (t ) 4 ∞ (?1) n ?1 = ∑ cos [2πf c t (2n ? 1)] f (t ) π n =1 2n ? 1Arbeitsprinzip: D1D2/D3D sind jeweils eingeschaltet.

Einzelseitenbandmodulation (SSB)

Einzelseitenbandmodulation überträgt nur ein Seitenband des Doppelseitenbandmodulationssignals, was die beste Möglichkeit ist, Frequenzband zu sparen.

1. Intuitive Methode: Die durch die Filtermethode gebildeten Eigenschaften sind ?1 H SSB (ω ) = ? ?0 ?1 = H LSB (ω ) = ? ? 0ω > ωc ω < ωc ω ≥ ωc Die Einseitenband-Demodulation kann keine einfache Hüllkurvenerkennung verwenden Die einseitige Wellenform des modulierten Signals sollte eine kohärente Demodulationsmethode verwenden: Ein bestimmtes Seitenbandsignal erfordert eine Trägerfrequenz: 10 MHz, Bandbreite: 300 ~ 3400 Hz. Das obere und untere Seitenbandintervall: 600 Hz wird durch den normierten Wert des Filters begrenzt. Das 600-Hz-Übergangsband steigt um 40 dB. Es können nur zweistufige Trägerfrequenzauswahl ausgewählt werden. 10 MHz

2. Single Die Seitenbandmodulations-Phasenverschiebungsmethode bildet ein Hilbert-Transformations-/Orthogonalpaar-/Hilbert-Filter-/Breitband-Phasenverschiebungsnetzwerk, das die Breitbandphase des Signals um -π/2 und die Phasenverschiebung verschieben muss -π/2 muss stabil und genau sein; ?Alle Frequenzkomponenten müssen phasenverschoben sein -π/2

3. Die Weaver-Methode verwendet die orthogonale Komponente Frequenz und benötigt nur die Trägerphasenverschiebung -π/2, ohne das Signal breitbandig um -π/2 verschieben zu müssen. Der Frequenzbereich des Signals ist die erste Trägerfrequenz, die tatsächliche Trägerfrequenz beträgt 1 2ωL ? ωHωa = (ω L + ω H )ω c = ω a + ωb 1 Filtergrenzwert Die Frequenz beträgt (ω H ? ω L ) 2

Vestivale Seitenbandmodulation (VSB)

Vestivale Seitenbandmodulation ist eine Methode zwischen Einseitenbandmodulation und Doppelseitenbandmodulation mit unterdrücktem Träger. Neben der Übertragung eines Seitenbandes bleibt auch ein Teil des anderen Seitenbandes erhalten, das Übergangsband. Einfacher umzusetzen. Die Restseitenbandmodulation kann auch die Phasenverschiebungsmethode verwenden. Tatsächlich verwenden die meisten von ihnen die Filtermethode. Filtermethoden können unterteilt werden in: Rest-Oberseitenband-Methode. Die Spektraleigenschaften sind in der mittleren Abbildung dargestellt. Methode für untere Seitenbänder des Restteils und seine spektralen Eigenschaften. Die Übertragungsfunktion des Restseitenbandfilters muss komplementäre Symmetrieeigenschaften in der Nähe der Trägerfrequenz aufweisen. Um sicherzustellen, dass das kohärente Demodulationsergebnis nicht verzerrt wird, gilt H VSB (ω ? ωc) + H VSB (ω + ωc) = konstante Dämpfungseigenschaften des Restseitenbandfilters: Es kann steiler → Einzelseitenband oder sanfter → Doppelseitenband sein, wählen Sie das entsprechende. Filterdämpfungs-Roll-off-Eigenschaften: linearer Roll-off und Cosinus-Roll-off (TV-Signal). [1]

Lineare Modulation kann in zwei Arten unterteilt werden: lineare Modulation im weitesten Sinne und lineare Modulation im engeren Sinne. Die lineare Modulation im engeren Sinne ändert nur die Frequenz jeder Komponente im Spektrum, nicht jedoch den relativen Anteil der Amplitude jeder Komponente, sodass die Spektralstruktur des oberen Seitenbands mit dem Spektrum des modulierten Signals übereinstimmt und die Spektralstruktur des unteren Seitenbandes ist das Spiegelbild des Spektrums des modulierten Signals. Lineare Modulation im engeren Sinne umfasst Amplitudenmodulation (AM), Zweiseitenbandmodulation, die den Träger unterdrückt (DSB-SC), Einseitenbandmodulation (SSB) und Restseitenbandmodulation (VSB).

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