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技術(shù)應(yīng)用

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技術(shù)應(yīng)用
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通信的調(diào)制技術(shù)

發(fā)布時(shí)間:2023-04-04作者來源:金航標(biāo)瀏覽:2014


導(dǎo)讀:射頻技術(shù)服務(wù)于現(xiàn)代通信與電子戰(zhàn),但是射頻只是一個(gè)載體,真正有用的“信息”是基帶信號(hào),信號(hào)的傳輸類型對(duì)整個(gè)射頻方案的設(shè)計(jì)起著決定性的作用。

在設(shè)計(jì)射頻方案時(shí),射頻工程師都會(huì)發(fā)出靈魂一問“恒包絡(luò)還是非恒包絡(luò)?非恒包絡(luò)峰均比幾?”

今天就來說一下這些恒包絡(luò)調(diào)制和非恒包絡(luò)調(diào)制。

一、恒包絡(luò)

設(shè)一個(gè)符號(hào)為g(t)*cos(ω0t+φ),g(t)為矩形開關(guān)選通脈沖[頻域?yàn)镚(jω)],非線性用3次函數(shù)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(luò)基本上沒有三階互調(diào)問題。

但矩形脈沖g(t)的頻譜(sinc函數(shù))副瓣太高,會(huì)泄漏到鄰道。

 

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從時(shí)域上來看,幅度不變化的,就是恒包絡(luò)調(diào)制。所以FSK,GMSK,MSK,OQPSK都是恒包絡(luò)調(diào)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(luò)?

從立體圖上看,QPSK是一個(gè)調(diào)幅調(diào)相的信號(hào),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(jīng)過零點(diǎn),經(jīng)過原點(diǎn)的某瞬及幅度就為0了(實(shí)際上是非常小),這樣的話整個(gè)信號(hào)峰均比就會(huì)變大,所以QPSK是非恒包絡(luò)。

 

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二、非恒包絡(luò)

設(shè)一個(gè)符號(hào)為g(t)*cos(ω0t+φ),g(t)為滾降包絡(luò)開關(guān)脈沖,由于非線性,用3次函數(shù)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(xiàng)基頻3c/4g3(t)*cos(ω0t+φ) ,但有別于信號(hào)頻譜,包絡(luò)不同。

滾降包絡(luò)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(guān)鍵是:射頻工程師為什么要分析調(diào)制包絡(luò)??

因?yàn)樵趯?shí)際中,我們經(jīng)過了調(diào)制之后的信號(hào),因?yàn)楸容^微弱,還需要經(jīng)過功放(功率放大器)的放大才發(fā)射出去。

恒包絡(luò)調(diào)制因?yàn)樾盘?hào)幅度完全相同,不會(huì)產(chǎn)生三階互調(diào),所以對(duì)射頻的設(shè)計(jì)沒有線性要求,方案設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)單很多。

非恒包絡(luò)調(diào)制為了使得信號(hào)在經(jīng)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(shè)計(jì)指標(biāo)。所以根據(jù)包絡(luò)信號(hào)的峰均比、EVM我們可以選擇合適的線性器件。

結(jié)語:射頻設(shè)計(jì)的最重要思想就是線性,而制約線性設(shè)計(jì)的最重要因素就是信號(hào)的包絡(luò)方式,雖然調(diào)制方式不歸射頻工程師,但是對(duì)常見的調(diào)制方式的優(yōu)劣勢(shì)有所了解,對(duì)成為一個(gè)系統(tǒng)工程師還是有一些幫助的。





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