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1、2 无线电信号基础,2.1 无线电信号的产生,2.1.1 无线电波 无线电波（简称电波）是指频率在300GHz以下的电磁波，而电磁波是指在空间传播的交变电磁场。,2.1.1.1 电磁波的形成与传播,2.1.1.2 电波的分布与传播方向,1 、电波的分布 空间电磁波是由天线上的射频信号形成的，其变化规律决定于射频信号的变化规律。,2 、电波的传播方向,在空间任意点处，电场矢量E、磁场矢量H和电波传播方向是互相垂直的，满足右手螺旋定则,2.1.1.3 电波的相位,空间某一点场强的强弱、方向和变化趋势的瞬时状态，叫电波的相位。 用角度表示电波的相位，称为相角（相位角）,2.1.1.4 波阵面,电波中
2、相位相同的各点组成的面，称为波阵面。 球面波(天线看着一个点波源) 平面波(距离很远的地方),2.1.1.5 电波的极化,电波在空间传播时，其电场矢量是按照一定的规律变化的，这就是电波的极化。 极化方向: 电波的电场方向 线极化(末端轨迹曲线是直线) 水平极化(地面平行)-天线水平放置 垂直极化(地面垂直)-天线垂直放置 圆极化(末端轨迹曲线是园) 右旋转极化 左旋转极化,2.1.2 无线电发送设备,2.1.2.1 无线电信息传输系统 靠电信号或光信号传输信息的系统,（1）信 源,信源的作用是产生（形成）消息 包括:文字、语音、音乐、数据、图片、活动图像等。 (A)离散信息：书信、电报、数据等
3、 (B)连续信息：语言、活动图像等,（2）发信机,作用 将消息转换为适用于在信道中传输的信号 表示 : 电流 电压等物理量 消息转换为信号的三个步骤 变换 编码 调制,（3）信 道,发信机传输到收信机的媒介或途径（通道） （4）收信机 信号-消息 （5）收信者,2.1.2.2 发送设备（发信机）,（1）无线电发送设备的要求 要有足够的输出功率 要有很高的频率准确度和频率稳定度 频率准确度决定发送和接收之间能否迅速沟通; 频率稳定度决定信号传输的可靠性 要有较高的传输效率 =PA/P0100%,（2）发送设备的组成,射频振荡 功率放大 调制器 低频放大 电源,2.1.3 调制理论概述,2.1.3
4、.1 调制的概念 低通信号(基带信号 ): 直接从信源输出的消息变换的原始信号 基带信号频谱,调制,调制的过程 Si(t)称为调制信号 Sc(t)称为载波信号 S0(t)则称作已调信号 为使控制载波的某一个（或几个）参数，按照信号f(t)的规律变化的过程 。,2.1.3.2 调制的目的,满足信道传输频率特性的需要 实现信道复用 传输信号的带宽小余信道带宽,只传输一个信号是浪费的;同时传输多个信号将引起信号的干扰 通过调制来改善系统的抗噪声性能，或通过调制来提高系统的频带利用率,宽带调频方式,单边带调制,2.1.3.3 调制的分类,按调制信号的形式分: 模拟调制和数字调制 按照载波的性质分: 正
5、弦波调制和脉冲波调制 正弦波调制分为: 幅度调制（调幅AM）、频率调制（调频FM）和相位调制（调相PM） 幅度调制 : 标准调幅（AM）、单边带调幅（SSB）、双边带调幅（DSB）和残留边带调幅（VSB）,数字调制(“键控” ):,把数字信息码元的脉冲序列看作“电键”对载波的参数进行控制的意思 二进制振幅键控（2ASK） 二进制移频键控（2FSK） 二进制移相键控（2PSK） 数字调制分为 : 线形调制和非线形调制,2.1.4 幅度调制,2.1.4.1 标准调幅 标准调幅是指用调制信号f(t)去控制载波的振幅，使已调波的包络按照f(t)的规律线性变化的过程。,标准调幅,调幅过程 调幅波频谱分析
6、 调幅波uAM(t)包含了三个频率成分：c（载波）、c（上边频）、c（下边频） 三个成分都是高频成分，可以通过天线辐射出去 原调制信号的频率为（或F/2）,而标准调幅信号的频带宽度是2（或2F） 三个成分中，载波不含信息成分，只有上、下边频有信息成分 调幅是一个非线性过程，而不是两个频率 c和的简单相加,对连续信号(频率范围是minmax ),各对上、下边频的叠加组成了上、下边带 载频是c，则标准调幅信号可以看成是调制信号中所有频率分量分别与载频调制后的信号叠加。 上、下边带的宽度分别与调制信号频谱宽度相同，总频带宽度为调制信号带宽的2倍，即2max,2.功率分析,携带信息的边频功率最多只占总
7、功率的1/3（因为Ma1）。实际上，平均调幅系数很小，所以边频功率占的比例更小，功率利用率更低。 为了提高功率利用率，可以只发送两个边频分量而不发送载频分量，或者进一步只发送一个边频分量，同样可以将调制信息包含在调幅信号中 抑制载波的双边带调幅（简称双边带调幅DSB）和抑制载波的单边带调幅（简称单边带调幅SSB）,3.调幅系数讨论,调幅系数（Ma）表示调幅波振幅随调制信号变化的程度。 Ma1称为满调幅 Ma1称为过调幅 Ma很小，称为浅调幅 影响 : 失真度和传输距离，m大，传输距离远，但m 1 ，将产生严重失真,4.标准调幅信号的产生,将调制信号与直流相加后，再与载波信号相乘，即可实现标准调
8、幅,2.1.4.2 双边带调幅（DSB）,设载波为:,调制信号为:,则双边带调幅信号为:,式中，k为比例系数。,产生方法 : 将调制信号与载波信号相乘,双边带调制信号的波形与频谱,2.1.4.3 单边带调幅,可见单频调制单边带调幅信号是一个角频率为c+的单频信号，它的包络不反映调制信号的变化。,单频调制单边带调幅信号为:,产生方法主要有:滤波法、相移法和相移滤波法,（1）滤波法,（2）相移法,单频单边带调幅信号可以写成 :,可见 : 只要用两个90相移器分别将调制信号和载波信号相移90，成为sint和sinct，然后进行相乘和相减，就可以实现单边带调幅。,2.1.4.4 残留边带调幅,残留边带调幅是指发送信号中包括一个完整边带、载波以及另一个边带的小部分（即残留一小部分）。,
