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通信的調制技術

發布時間:2023-04-04作者來源:金航標瀏覽:1896


導讀:射頻技術服務于現代通信與電子戰,但是射頻只是一個載體,真正有用的“信息”是基帶信號,信號的傳輸類型對整個射頻方案的設計起著決定性的作用。

在設計射頻方案時,射頻工程師都會發出靈魂一問“恒包絡還是非恒包絡?非恒包絡峰均比幾?”

今天就來說一下這些恒包絡調制和非恒包絡調制。

一、恒包絡

設一個符號為g(t)*cos(ω0t+φ),g(t)為矩形開關選通脈沖[頻域為G(jω)],非線性用3次函數逼近Vo=aVi+bVi2+cVi3,則

Vo=a* g(t)*cos(ω0t+φ)+b* g2(t) *cos20t+φ)+c*g3(t) *cos30t+φ);

cos30t+φ)=cos(ω0t+φ)*cos20t+φ)=1/2*cos(ω0t+φ)*[cos(2ω0t+2φ)+1]

=1/4*cos(3ω0t+3φ)+3/4*cos(ω0t+φ)

Vo=a*g(t)*cos(ω0t+φ)+b* g2(t) *cos20t+φ)+c/4*g3(t)* cos(3ω0t+3φ)+3c/4*g3(t)* cos(ω0t+φ)

輸出的基頻為Vo=(a+3c/4)* g(t)*cos(ω0t+φ)

∵g3(t) =g(t)

所以恒包絡基本上沒有三階互調問題。

但矩形脈沖g(t)的頻譜(sinc函數)副瓣太高,會泄漏到鄰道。

 

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從時域上來看,幅度不變化的,就是恒包絡調制。所以FSK,GMSK,MSK,OQPSK都是恒包絡調制。

這里要特別說一下QPSK,從星座圖上來看,QPSK的幅度都是相同的,但是為什么QPSK不是恒包絡?

從立體圖上看,QPSK是一個調幅調相的信號,雖然幅度都是恒定的,但是相位有變化00,01,10,11,從01到10需要經過零點,經過原點的某瞬及幅度就為0了(實際上是非常小),這樣的話整個信號峰均比就會變大,所以QPSK是非恒包絡。

 

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二、非恒包絡

設一個符號為g(t)*cos(ω0t+φ),g(t)為滾降包絡開關脈沖,由于非線性,用3次函數逼近Vo=aVi+bVi2+cVi3,則

Vo=a* g(t)*cos(ω0t+φ)+b* g2(t) *cos2(ω0t+φ)+c*g3(t) *cos3(ω0t+φ);

Vo=a*g(t)*cos(ω0t+φ)+b* g2(t) *cos2(ω0t+φ)+c/4*g3(t)*cos(3ω0t+3φ) +3c/4*g3(t)* cos(ω0t+φ)

輸出的基頻為Vo= [a*g(t)+3c/4*g3(t)]*cos(ωt+φ)

x(t)*y(t)←→1/(2π)*X(jω)?Y(jω),f(t)?d(t)=f(t)

cos(ω0t+φ) ←→π[d(ω-ω0) *ejφ+d(ω+ω0) *e-jφ] ,

3c/4g3(t)*cos(ω0t+φ)←→3c/8*ejφ*G3(jω-ω0)+3c/8*e-jφ*G3(jω+ω)

非線性增加了一項基頻3c/4g3(t)*cos(ω0t+φ) ,但有別于信號頻譜,包絡不同。

滾降包絡因子g3(t)的頻譜;

g3(t)= g(t)* g(t)* g(t)

g3(t) ←→1/(2π)*G(jω)*[1/(2π) G(jω)*G(jω)]

 

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還是以QPSK為例,可以看到QPSK的幅度在變化。

 

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了這么多,問題的關鍵是:射頻工程師為什么要分析調制包絡??

因為在實際中,我們經過了調制之后的信號,因為比較微弱,還需要經過功放(功率放大器)的放大才發射出去。

恒包絡調制因為信號幅度完全相同,不會產生三階互調,所以對射頻的設計沒有線性要求,方案設計上簡單很多。

非恒包絡調制為了使得信號在經過放大之后不失真,我們需要使用線性功放。但是線性并不能無限回退,我們需要在以[敏感詞]成本、[敏感詞]功耗設計指標。所以根據包絡信號的峰均比、EVM我們可以選擇合適的線性器件。

結語:射頻設計的最重要思想就是線性,而制約線性設計的最重要因素就是信號的包絡方式,雖然調制方式不歸射頻工程師,但是對常見的調制方式的優劣勢有所了解,對成為一個系統工程師還是有一些幫助的。





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