Quelles sont les méthodes de modulation linéaire ?

Il existe 4 méthodes de modulation linéaire, à savoir : 1. Modulation d'amplitude à double bande latérale conventionnelle "DSB-AM" ; 2. Modulation d'amplitude à double bande latérale "DSB" 3. Modulation d'amplitude à bande latérale unique "SSB" 4 ; modulation de bande latérale résiduelle "VSB".

Méthode de modulation Selon les caractéristiques de transmission, la méthode de modulation peut être divisée en modulation linéaire et modulation non linéaire. La modulation linéaire généralisée fait référence au processus de modulation dans lequel les paramètres modulés de l'onde modulée changent linéairement avec le signal de modulation. La modulation linéaire au sens étroit fait référence au processus de modulation consistant à déplacer le spectre du signal modulé des deux côtés de la fréquence porteuse pour former des bandes latérales supérieure et inférieure.

Aperçu de la théorie de la modulation linéaire

Modulation à onde continue CWM (onde sinusoïdale) : C'est une méthode de modulation dans laquelle l'onde sinusoïdale est l'onde porteuse. Il existe deux grandes catégories :

Modulation linéaire : Z out = ∑ ki Zin ( f -f oi )

Modulation non linéaire : Il n'y a pas de relation linéaire ci-dessus.

Modulation linéaire analogique

1. Modulation d'amplitude à double bande latérale conventionnelle (DSB-AM)

2. >

3. Modulation à bande latérale unique (SSB)

4. Modulation à bande latérale résiduelle (VSB)

Modulation d'amplitude à double bande latérale conventionnelle (DSB-AM)

S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t + θc )

A où : 0 DC externe f (t ) signal de modulation ; ; θc La phase de démarrage du signal porteur. Il s'agit d'une méthode de modulation simple et intuitive, et le signal modulé d'origine peut être facilement récupéré grâce à la détection d'enveloppe. [

La condition préalable à une détection sans distorsion est : A0 + f (t )] ≥ 0 sinon, une modulation de suramplitude se produira, à titre d'exemple.

①Le signal modulé est un cosinus à fréquence unique, donc f (t ) = Am cos(Ω mt + θ m ) S AM (t ) = [ A0 + Am cos(Ω mt + θ m )] cos (ωc t + θ c ) = A0 [1 + β AM cos(Ω mt + θ m )] cos(ωc t + θ c )β où : AM Am = ; est l'indice de modulation d'amplitude, et sa valeur doit être ≤ 1. A0

②Le spectre du signal modulé lorsque le signal modulé est un signal déterministe Soit S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t + θ c ) 1 = [ A0 + f ( t )][e j (ωct +θ c ) + e ? j (ωct +θ c ) ] 2Si le spectre de f(t) est F(ω), par transformée de Fourier F [ A0 ] = 2πA0δ (ω )F [ f (t )e ± jωct ] = F (ω m ωc ) peut être obtenu1 S AM (ω ) = [2πA0δ (ω ? ωc ) + F (ω ? ωc )]e jθ c 2 1 + [2πA0δ (ω + ωc ) + F (ω + ωc )]e ? jθ c 2 Pour simplifier, soit θ=0, alors 1 S AM (ω ) = πA0δ (ω ? ωc ) + F (ω ? ωc ) 2 1 + πA0δ (ω + ωc ) + F (ω + ωc ) 2Si exprimé par convolution, soit θ=0, alors S AM (t ) = [ A0 + f (t )] cos(ωc t ) = m(t ) 1 ? S AM (ω ) = [m(ω ) ? c(ω )] 2π

où : m(t ) = A0 + f (t ), c(t ) = cos ωc t M (ω ) = F [m(t )] = 2πA0δ (ω ) + F (ω ) C (ω ) = F [cos ωc t ] = π [δ (ω ? ωc ) + δ (ω + ωc )] Ce résultat est exactement le même que le résultat ci-dessus.

③Distribution de puissance (puissance moyenne) 2 S AM = S AM (t ) = [ A0 + f (t )]2 cos 2 ωc t Puisque f (t ) = 0, cos 2ωc t = 0 S AM A02 f 2 (t ) = + = Sc + S f 2 2 Sc═ Puissance de la porteuse Sf ═ Puissance de la bande latérale Le résultat de la puissance moyenne inclut la puissance de la porteuse et la puissance de la bande latérale. On peut savoir d'après la définition que seule la puissance de la bande latérale est liée à la puissance de la bande latérale. signal modulé. Nous pouvons donc définir l'efficacité de la modulation comme η AM = Sf S AM = f 2 (t ) A02 + f 2 (t ) 2 Lorsque le signal de modulation est un cosinus monofréquence, f (t ) 2 = Am / 2, à cette fois η AM 2 2 Am β AM = = 2 2 2 2 A0 + Am 2 + β AM Au point critique, βAM=1, l'efficacité de modulation maximale est etaAM=1/3. l'efficacité est une onde carrée d'amplitude A0 , ηAM=0,5

Conclusion : Le composant porteur C ne transporte pas d'informations, mais il occupe une grande quantité d'énergie. Cette partie de la puissance est gaspillée si le composant porteur. peut être supprimée, cette partie de la puissance peut être économisée. Une autre méthode de modulation a donc évolué : la suppression de la modulation à double bande latérale de la porteuse.

④ Lorsque le signal modulé est un signal aléatoire, la densité spectrale de puissance du signal modulé est connue. La densité spectrale de puissance peut être obtenue grâce à la fonction d'autocorrélation du signal pour étudier l'efficacité et les caractéristiques de la modulation. Pour les processus aléatoires stationnaires ergodiques/processus aléatoires stationnaires généralisés, la relation entre la densité spectrale de puissance et la fonction d'autocorrélation est une paire de transformées de Fourier. Caractéristiques d'autocorrélation de la forme d'onde du signal → fonction d'autocorrélation ; densité spectrale de puissance → puissance moyenne → efficacité de modulation.

Modulation à double bande latérale de porteuse supprimée (DSB-SC)

Si vous souhaitez supprimer la porteuse, tant qu'il n'y a pas de composante continue supplémentaire A0, vous pouvez obtenir la modulation d'amplitude à double bande latérale de la porteuse supprimée. Son expression temporelle est S DSB (t) = f (t) cos. ωc t lorsque f (t) est Lorsque le signal est connu, le spectre du signal modulé est 1 S DSB (ω) = [ F (ω ? ωc ) + F (ω + ωc )] 2 Comparaison des doubles bandes latérales conventionnelles modulation d'amplitude et porteuse supprimée modulation d'amplitude conventionnelle à double bande latérale Lorsque A0 = 0 Lorsque A0 ≠ 0, il s'agit d'une modulation d'amplitude conventionnelle à double bande latérale. Lorsque A0 ≠ 0, il s'agit d'une modulation d'amplitude conventionnelle à double bande latérale. Pour plus de détails sur le modulateur, voir modulateur équilibré et modulateur en anneau. Ce type de démodulateur ne peut utiliser que la méthode de démodulation cohérente. Par exemple, après avoir inséré une porteuse forte à l'extrémité de la démodulation, la méthode de détection d'enveloppe peut être utilisée. Par exemple, lors de l'envoi et de la réception de plusieurs signaux, une porteuse puissante peut être insérée à l'extrémité d'envoi du signal. Modulateur équilibré Comme le montre la figure ci-dessus, l'entrée de l'unité non linéaire est : x1 = f (t) + cos ωc tLa sortie de l'unité non linéaire est : x2 = f (t) + cos ωc t y1 = a1 [ f (t) + cos ωc t ] + a2 [ f (t ) + cos ωc t ]2 y2 = a1[? f (t ) + cos ωc t ] + a2 [? 2 Par conséquent, après le passage de bande Filtrez le deuxième terme de la formule suivante : y = y1 ? y2 = 2a1 f (t ) + 4a2 f (t ) cos ωc t Si le modulateur en anneau veut supprimer la porteuse, elle peut l'être tant qu'il n'y a pas de composante continue supplémentaire A0 La modulation d'amplitude à double bande latérale de la porteuse est exprimée en temps comme (?1) n ?1 C (t ) = ∑ cos[2πf c t (2n ? 1)] π n = 1 2n ? 1 4 ∞ quand f (t ) est Lorsque le signal est connu, le spectre du signal modulé est S (t ) = C (t ) f (t ) 4 ∞ (?1) n ?1 = ∑ cos [2πf c t (2n ? 1)] f (t ) π n =1 2n ? 1Principe de fonctionnement : D1D2/D3D sont activés respectivement.

Modulation à bande latérale unique (SSB)

La modulation à bande latérale unique ne transmet qu'une seule bande latérale du signal de modulation à double bande latérale, ce qui est le meilleur moyen d'économiser des bandes de fréquences.

1. Méthode intuitive : Les caractéristiques de H SSB (ω ) formées par la méthode de filtrage sont ?1 H SSB (ω ) = H USB (ω ) = ?0 ?1 = H LSB (ω ) = ? ? 0ω > ωc ω ≤ ωc ω < ωc ω ≥ ωc Le spectre formé par la méthode de filtrage de signal à bande latérale unique est celui illustré sur la figure. la forme d'onde unilatérale du signal modulé. La démodulation avec modulation doit adopter une méthode de démodulation cohérente : un certain signal de bande latérale nécessite une fréquence porteuse : 10 MHz, une bande passante : 300 ~ 3400 Hz. L'intervalle de bande latérale supérieure et inférieure : 600 Hz est limité par la valeur normalisée du filtre. La bande de transition de 600 Hz augmente de 40 dB. Seuls les filtres à deux étages peuvent être sélectionnés : Sélection de fréquence porteuse de premier étage : 100 kHz. 10 MHz

2. Unique La méthode de déphasage de modulation à bande latérale forme une transformation de Hilbert/une paire orthogonale/un filtre de Hilbert/un réseau de déphasage à large bande qui doit décaler la phase du signal à large bande de -π/2, et le déphasage. -π/2 doit être stable et précis ; Toutes les composantes de fréquence doivent être déphasées -π/2

3. La méthode Weaver de modulation à bande latérale unique forme la méthode Weaver. Elle utilise la composante orthogonale de la porteuse. fréquence et n'a besoin que du déphasage de la porteuse-π/ 2, sans avoir à déphaser le signal à large bande -π/2 La plage de fréquences du signal est la première fréquence porteuse, la fréquence porteuse réelle est 1 2ωL ωHωa = (ω L ? + ω H )ω c = ω a + ωb 1 Coupure du filtre La fréquence est (ω H ? ω L ) 2

Modulation de bande latérale vestival (VSB)

La modulation de bande latérale vestival est une méthode entre modulation à bande latérale unique et modulation à double bande latérale à porteuse supprimée. En plus de transmettre une bande latérale, une partie de l'autre bande latérale est également conservée, c'est-à-dire la bande de transition. Plus facile à mettre en œuvre. La modulation de bande latérale résiduelle peut également utiliser la méthode de déphasage. En fait, la plupart d'entre elles utilisent la méthode de filtrage. Les méthodes de filtrage peuvent être divisées en : méthode de bande latérale supérieure résiduelle. Ses caractéristiques spectrales sont présentées dans la figure du milieu. Méthode pour les bandes latérales inférieures de la partie résiduelle et ses caractéristiques spectrales. La fonction de transfert du filtre à bande latérale résiduelle doit avoir des caractéristiques de symétrie complémentaires à proximité de la fréquence porteuse Afin de garantir que les résultats de la démodulation cohérente ne sont pas déformés, H VSB (ω ? ωc ) + H VSB (ω + ωc ) = atténuation constante. Caractéristiques du filtre à bande latérale résiduelle. : Il peut être plus raide → bande latérale unique, ou plus doux → double bande latérale, choisissez celui qui convient. Caractéristiques d'atténuation du filtre : atténuation linéaire et atténuation cosinusoïdale (signal TV). [1]

La modulation linéaire peut être divisée en deux types : la modulation linéaire au sens large et la modulation linéaire au sens étroit. La modulation linéaire au sens étroit modifie uniquement la fréquence de chaque composante du spectre, mais ne modifie pas la proportion relative de l'amplitude de chaque composante, de sorte que la structure spectrale de la bande latérale supérieure est la même que le spectre du signal modulé. , et la structure spectrale de la bande latérale inférieure est l'image miroir du spectre du signal modulé. La modulation linéaire au sens strict comprend la modulation d'amplitude (AM), la modulation à double bande latérale qui supprime la porteuse (DSB-SC), la modulation à bande latérale unique (SSB) et la modulation à bande latérale résiduelle (VSB).

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