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移动无线电体系中的调频技能
2021-05-28
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       调制便是对信号源的编码信息进行处理使其变为适合传输的形式的进程。一般说来,这意味着把基带信号(信源)转变为一个相对基带频率而言频率十分高的带通讯号。这个带通讯号叫做已调信号,而基带信号则叫做调制信号。调制能够经过使高频载波随信号起伏的改动而改动载波的起伏、相位或许频率来完成。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接纳者(信宿)处理和了解的进程。
本章描绘了使用于移动通讯体系中的各种不同的调制技能。其间包括了用于第一代移动通讯体系的模仿调制计划和用于现今及未来体系中的数字调制计划。因为数字调制有许多的长处,并且现已用来替代传统的模仿体系,所以本章的重点放在数字调制计划。然而因为模仿体系现在仍在广泛运用,并将持续存在下去,所以先介绍模仿调制。本章将描绘许多实用的调频技能,接纳机体系结构,规划中的折衷以及它们在不同的信道损耗类型下的功能。
      调频(FM)是移动通讯体系中最普遍的模仿调制技能。调频时已调载波信号的起伏坚持不变,而频率随调制的信号的改动而改动。这样,调频信号在载波的相位或许频率中包含了一切的信息。在后面将会看到,只需接纳信号到达一个特定的最小值(FM门限),就会使接纳质量发生非线性的敏捷进步。而在调幅(AM)时,接纳信号的质量与接纳信号的能量之间是线性关系,这是因为调幅是将调制信号的起伏叠加于载波之上,这样调幅信号在载波的起伏中包含了一切的信息。调频相对于调幅而言有许多长处,这使得在许多移动通讯使用中,调频是更好的挑选。
调频比调幅有更好的抗噪声功能。因为调频信号表现为频率的改动而不是起伏的改动,调频信号更不易受大气和脉冲噪声的影响,而这些都会形成接纳信号起伏的敏捷动摇。另外在调频中,因为信号起伏的改动不携带信息,所以,只需接纳到的调频信号在FM门限以上,突发性噪声对调频体系的影响就没有像对调幅体系那么大。在第4章,咱们解释了小尺度式微是怎样导致接纳信号的敏捷动摇,由此可知调频相对调幅而言有更好的抗式微功能。除此之外,在调频体系中,咱们能够在带宽和抗噪声功能之间进行折衷。与调幅体系不同的是,调频体系中能够经过改动调制指数,也便是占用的带宽,来获得更好的信号噪声功能。咱们能够看到,在必定的条件下,调频体系占用的带宽比本来每添加一倍,其信噪比(SNR)就可添加6dB。
       调频体系这种以带宽换取SNR的才能或许正是它比调幅体系优越的最重要的原因。然而,调幅信号比调频信号占用的带宽少。在现代调幅体系中,因为带内导频音同规范调幅信号一起传输,其对式微的敏感性现已大大地改进。现代的调幅接纳机能够监测导频音,并能敏捷调整接纳增益来补偿信号起伏的动摇。
因为调频载波的包络并不随调制信号的改动而改动,所以调频信号是一种恒包络信号。这样不论信号的起伏怎么,调频信号传送的功率都是固定值。并且传送信号的恒包络性允许在进行射频功率放大时运用C类功率放大器。而在调幅中,因为有必要坚持信号和传送信号起伏之间的线性关系,就有必要运用像线性A类或 AB 类这样功率不高的放大器。
       当规划便携式用户终端时,因为电池运用时间和功率放大器的功率密切相关,所以放大器的功率是一个十分重要的问题。典型的C类放大器的功率为70%,也便是说在放大器电路末端直流信号功率的70%转变成了发射的射频信号功率。而A类或 AB类放大器的率只要30~40%,这意味着用同样的电池,运用恒包络FM调制时的作业时间比 AM方法要长一倍。调频有一种称作捕获效应的特性。捕获效应是因为跟着接纳功率的添加而形成接纳质量非线性的敏捷进步的直接结果。如果在调频接纳机上出现两个同频段的信号,那么两者之中较强的那个信号会被接纳和解调,而较弱的那个信号则被丢弃掉。这种固有的挑选最强信号丢掉其他信号的才能,使调频体系有很强的抗同信道搅扰的才能,并能供给较好的片面接纳质量。另一方面,在调幅体系中,一切的搅扰一起被接纳,所以有必要在解调之后去除搅扰。
       虽然调频体系比调幅体系有许多长处,它同样有缺点。为了体现其在降嗓和捕获效应上的长处,调频体系在传输媒介中需求占用更大的带宽(一般是 AM的数倍)。并且调频发射和接纳设备都比调幅体系要复杂。虽然调频体系能容忍特定类型的信号和电路的非线性,仍是要特别注意它的相位特性。AM和FM 都能够用价格低廉的非相关解调器解调。AM用包络检波器能够很容易地解调,而FM能够用鉴频器或歪斜检波器解调。AM能够用乘积检波器进行相关解调,在这种情况下,因为调频信号只要在门限以上才有用,所以AM在弱信号条件下的功能优于FM。

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