通信導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)-2.1無線電信號的產(chǎn)生

1、2 無線電信號基礎(chǔ) 2.1 無線電信號的產(chǎn)生2.1.1 無線電波 無線電波（簡稱電波）是指頻率在300GHz以下的電磁波，而電磁波是指在空間傳播的交變電磁場。 2.1.1.1 電磁波的形成與傳播 2.1.1.2 電波的分布與傳播方向 1 、電波的分布 空間電磁波是由天線上的射頻信號形成的，其變化規(guī)律決定于射頻信號的變化規(guī)律。2 、電波的傳播方向 在空間任意點處，電場矢量E、磁場矢量H和電波傳播方向是互相垂直的，滿足右手螺旋定則 2.1.1.3 電波的相位 空間某一點場強的強弱、方向和變化趨勢的瞬時狀態(tài)，叫電波的相位。 用角度表示電波的相位，稱為相角（相位角） 2.1.1.4 波陣面 電波中相位

2、相同的各點組成的面，稱為波陣面。球面波(天線看著一個點波源)平面波(距離很遠(yuǎn)的地方) 2.1.1.5 電波的極化電波在空間傳播時，其電場矢量是按照一定的規(guī)律變化的，這就是電波的極化。極化方向: 電波的電場方向線極化(末端軌跡曲線是直線) 水平極化(地面平行)-天線水平放置 垂直極化(地面垂直)-天線垂直放置圓極化(末端軌跡曲線是園) 右旋轉(zhuǎn)極化 左旋轉(zhuǎn)極化2.1.2 無線電發(fā)送設(shè)備 2.1.2.1 無線電信息傳輸系統(tǒng) 靠電信號或光信號傳輸信息的系統(tǒng)（1）信 源 信源的作用是產(chǎn)生（形成）消息 包括:文字、語音、音樂、數(shù)據(jù)、圖片、活動圖像等。 (A)離散信息：書信、電報、數(shù)據(jù)等 (B)連續(xù)信息：語

3、言、活動圖像等（2）發(fā)信機作用 將消息轉(zhuǎn)換為適用于在信道中傳輸?shù)男盘?表示 : 電流 電壓等物理量消息轉(zhuǎn)換為信號的三個步驟 變換 編碼 調(diào)制 （3）信 道發(fā)信機傳輸?shù)绞招艡C的媒介或途徑（通道） （4）收信機 信號-消息（5）收信者2.1.2.2 發(fā)送設(shè)備（發(fā)信機） （1）無線電發(fā)送設(shè)備的要求要有足夠的輸出功率 要有很高的頻率準(zhǔn)確度和頻率穩(wěn)定度 頻率準(zhǔn)確度決定發(fā)送和接收之間能否迅速溝通; 頻率穩(wěn)定度決定信號傳輸?shù)目煽啃砸休^高的傳輸效率 =PA/P0100%（2）發(fā)送設(shè)備的組成 射頻振蕩功率放大調(diào)制器低頻放大電源 2.1.3 調(diào)制理論概述 2.1.3.1 調(diào)制的概念 低通信號(基帶信號 ): 直

4、接從信源輸出的消息變換的原始信號 基帶信號頻譜 調(diào)制調(diào)制的過程 Si(t)稱為調(diào)制信號 Sc(t)稱為載波信號 S0(t)則稱作已調(diào)信號 為使控制載波的某一個（或幾個）參數(shù)，按照信號f(t)的規(guī)律變化的過程 。 2.1.3.2 調(diào)制的目的 滿足信道傳輸頻率特性的需要實現(xiàn)信道復(fù)用 傳輸信號的帶寬小余信道帶寬,只傳輸一個信號是浪費的;同時傳輸多個信號將引起信號的干擾通過調(diào)制來改善系統(tǒng)的抗噪聲性能，或通過調(diào)制來提高系統(tǒng)的頻帶利用率 寬帶調(diào)頻方式單邊帶調(diào)制2.1.3.3 調(diào)制的分類 按調(diào)制信號的形式分: 模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制 按照載波的性質(zhì)分: 正弦波調(diào)制和脈沖波調(diào)制 正弦波調(diào)制分為: 幅度調(diào)制（調(diào)幅A

5、M）、頻率調(diào)制（調(diào)頻FM）和相位調(diào)制（調(diào)相PM） 幅度調(diào)制 : 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅（AM）、單邊帶調(diào)幅（SSB）、雙邊帶調(diào)幅（DSB）和殘留邊帶調(diào)幅（VSB） 數(shù)字調(diào)制(“鍵控” ):把數(shù)字信息碼元的脈沖序列看作“電鍵”對載波的參數(shù)進行控制的意思 二進制振幅鍵控（2ASK） 二進制移頻鍵控（2FSK） 二進制移相鍵控（2PSK） 數(shù)字調(diào)制分為 : 線形調(diào)制和非線形調(diào)制 2.1.4 幅度調(diào)制 2.1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅是指用調(diào)制信號f(t)去控制載波的振幅，使已調(diào)波的包絡(luò)按照f(t)的規(guī)律線性變化的過程。 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅調(diào)幅過程調(diào)幅波頻譜分析調(diào)幅波uAM(t)包含了三個頻率成分：c（載波）、c（上邊頻）

6、、c（下邊頻）三個成分都是高頻成分，可以通過天線輻射出去 原調(diào)制信號的頻率為（或F/2）,而標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號的頻帶寬度是2（或2F） 三個成分中，載波不含信息成分，只有上、下邊頻有信息成分 調(diào)幅是一個非線性過程，而不是兩個頻率 c和的簡單相加對連續(xù)信號(頻率范圍是minmax )各對上、下邊頻的疊加組成了上、下邊帶 載頻是c，則標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號可以看成是調(diào)制信號中所有頻率分量分別與載頻調(diào)制后的信號疊加。 上、下邊帶的寬度分別與調(diào)制信號頻譜寬度相同，總頻帶寬度為調(diào)制信號帶寬的2倍，即2max 2.功率分析攜帶信息的邊頻功率最多只占總功率的1/3（因為Ma1）。實際上，平均調(diào)幅系數(shù)很小，所以邊頻功率占的比

7、例更小，功率利用率更低。為了提高功率利用率，可以只發(fā)送兩個邊頻分量而不發(fā)送載頻分量，或者進一步只發(fā)送一個邊頻分量，同樣可以將調(diào)制信息包含在調(diào)幅信號中抑制載波的雙邊帶調(diào)幅（簡稱雙邊帶調(diào)幅DSB）和抑制載波的單邊帶調(diào)幅（簡稱單邊帶調(diào)幅SSB） 3.調(diào)幅系數(shù)討論 調(diào)幅系數(shù)（Ma）表示調(diào)幅波振幅隨調(diào)制信號變化的程度。 Ma1稱為滿調(diào)幅 Ma1稱為過調(diào)幅 Ma很小，稱為淺調(diào)幅 影響 : 失真度和傳輸距離，m大，傳輸距離遠(yuǎn)，但m 1 ，將產(chǎn)生嚴(yán)重失真4.標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅信號的產(chǎn)生 將調(diào)制信號與直流相加后，再與載波信號相乘，即可實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅 2.1.4.2 雙邊帶調(diào)幅（DSB） 設(shè)載波為:調(diào)制信號為: 則雙邊帶調(diào)幅信號為:式中，k為比例系數(shù)。產(chǎn)生方法 : 將調(diào)制信號與載波信號相乘 雙邊帶調(diào)制信號的波形與頻譜 2.1.4.3 單邊帶調(diào)幅 可見單頻調(diào)制單邊帶調(diào)幅信號是一個角頻率為c+的單頻信號，它的包絡(luò)不反映調(diào)制信號的變化。 單頻調(diào)制單邊帶調(diào)幅信號為:產(chǎn)生方法主要有:濾波法、相移法和相移濾波法 （1）濾波法 （2）相移法 單頻單邊帶調(diào)幅信號可以寫成 : 可見 : 只要用