业余通信常用调制方式的通信原理简述

2003/07/01 业余电台

1、信号的时域和频域表示

信号的强度随时间变化的关系为信号的时域表示;信号的强度随频率变化的关系为信号的频域表示。两种表示方法是有一定的对应关系的。

2、双边带调幅(AM)

设 \(f(t)\) 为要发送出去的语音信号,\(A_0\) 为外加的直流分量,\(\cos(\omega_l t + \theta_l)\) 为载波信号(载波信号通常为高频信号,也就是通常所说的发射或接收无线电波的频率)。则信号 \(S_{AM} (t) = [A_0+f(t)]\cos(\omega_l t + \theta_l)\) 就是调幅信号的时域表示。

在频域中,包含完全对称的两部分信号以及载波分量,其中完全对称的两部分信号使占用带宽为 \(2\Delta f\),带宽中的一半是多余的;载波分量并不携带任何信息,却占据了大部分功率,这部分功率是白白浪费掉的。

3、单边带(SSB)

调幅信号在频域中在发送信号时在频域中想办法去掉载波分量,可以大大提高发射的效率;把对称的信号去掉其中一部分,可以把带宽减小为原来的一半。这种调制方式称为单边带调制。如果保留频率较高的一部分边带,称为上边带(USB);如果保留频率较低的一部分边带,则称为下边带(LSB)。单边带调制所带来的代价是造成接收电路复杂,因而接收机比较昂贵。

4、调频(FM)

调频方式通过改变载波信号的频率来传递有用的信息。考虑待调信号为 \(A_m \cos \omega_m t\) 的简单情况,频率信号的时域表示为 \(S_{FM} (t) = A \cos(\omega_l + K_{FM} A_m \cos \omega_m t)\)。其中 \(K_{FM}\) 称为频偏常数,\(K_{FM}\cdot A_m\) 称为最大角频率偏移。根据调制后载波瞬时相位偏移的大小,可以将调频调制为分宽带和窄带两种。通常认为 \(K_{FM}\cdot A_m \ll \pi/6\) 为窄带频频,不满足上式的为宽带调频。在业余通信中使用的是窄带调频,广播中使用的是宽带调频。窄带调频的频谱与调幅信号的类似,所不同的是它的频谱的上下边频是反相的。窄带调频所占用带宽与调幅一样。调频信号与调幅信号相比,其抗干扰能力较强。

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