系统的频域分析法-----Chap4_5-8

频域分析的另外一个应用,这里介绍一下调制与解调。
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根据移频特性,任何一个信号乘以e^(jwt0),频谱会搬移,如果原来是0为中心的话,就搬到w0上去了。
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此包络解调原理很简单,对于发送过来的波形,因为二极管的单向导电性,当电压为正就导通了,当电压冲到顶点后,过来的电压要往低去了,不过此时会因为二极管截止,不通,电容上的电压随着已调信号电压升高的过程而跟着保持,那么当截至时电容又会因为电阻的存在而些许放电(因为设计时时间系数会设置比较长的),等电压继续升高后,电容有继续随之保持,这时你可能会问,为什么要用电阻?当已调信号电压到达包络的最高值后,若是没有电阻,那么岂不是一直保持那个高电压不变了吗,当有这个电阻后,就会形成这个放电回路,不断放电,当放电过程中电压低于二极管左边时,又会充电,使电容俩端电压进行一点抬高。就通过这种办法完成幅度解调。
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不过注意,对于包络解调方法,调制系数最大为1,
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由上图可见,已调制信号通过载波调制,调制后的信号包络跟调制信号的信号曲线是一致的。解调后的AM信号也是希望完美复原。
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上图是不同的调制系数下的已调信号,他们的包络,对于调制系数大于1的,若用包络检波,就会解不出来了(例如坐标轴400-600之间解出来的就是不对的,不是调制信号的波形变化曲线),会不对。
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通信电子线路,这门课有讲解具体的通信电路实现稳态,对于解调端来说,频率与相位要一样,发射信号当中留下一点关于载波的信息,比如留下一个很小的载波分量,在接收端用锁相环电路把这个信号滤出来通过这个信号来恢复产生接收端的准确的cos(Wct)信号,然后再做后面的事情。
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脉冲调制三种,载波是周期性的方波,把所要传输的信息放到方波上去,通过控制脉冲的高度,这叫脉冲幅度调制;第二种是用待传输的信息来控制脉冲时间的间隔,这叫脉冲间隔调制;第三种是用调制信号来控制脉冲的宽度,这叫脉冲宽度调制。属于线性调制的只有脉冲幅度调制,而且只有这种方法在实际应用中比较多。
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Ω>2Wm,是因为Ω-Wm 必须要大于Wm才可以保证频域上的不重叠。
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脉冲宽度越宽,所占用的频带越窄;脉冲宽度越窄,所占用的频带越宽。而往往分配的频带是有限的。
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这种调制,只与脉冲的频率有关,与波形无关。所以实际使用的时候往往等效为用很窄的脉冲取样,然后编码成为数字信号记录其幅度,然后传输对应的数字信号其原理类似于第七章要介绍的连续信号采样。
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除了频分复用与时分复用,还有一种CDMA,码分多址复用方式,这个不是从频率与时间的角度,是从正交编码的方式来达到这个目的,来达到一个信道当中传输很多路信号的目的,这个原理就复杂一些,通信原理会详细介绍。

第四章讲的就是一个问题,怎么通过傅里叶变换求解系统的响应,如果仅仅这样,第二节就已经讲完了,第三节以后的是工程实践中比较重要的,通过系统的响应或者说通过系统的频域分析法导出很多工程实践当中非常有用的结论,而通过傅里叶分析这个工具,很多东西我们可以看得非常清楚,比如说FDM为什么可以大家相互不干扰的传输信号,TDM你这样做可以不丢失信息,这些东西如果用时域法来看到话会非常的麻烦,你搞不太清楚,即使能推出来也非常的复杂,但是用傅里叶变换,那么他们的基本的原理你可以看得非常的简单,非常的一目了然,所以频域分析法在整个的系统分析、通信系统、自动控制等等里面非常具有地位,最大的好处是可以不了解信号的细节,比如说时域法会说这个输入信号是个什么样的信号,比如是sin还是cos等等,频域分析不需要,只要你具有某一特性的信号就行了,比如说只要你的信号是在这个带限信号里面,我就可以达到什么样什么样的效果,可以得到一般性的结论,这是时域法达不到的,所以频域分析法是在工程及科研中非常重要的分析手段。比如说,你会拿到一个器件,运放,它的datasheet不会告诉你我这个放大器是一个二阶或三阶放大器,我这个放大器的冲激响应是什么样,但是它必然会告诉你我这个放大器的频域特性是什么样,包括它的幅频特性和相频特性,当然你说根据它的幅频特性和相频特性,我也可以推导出它的冲激响应,但是实际上很多地方,我根本不用看冲激响应,我只要知道幅频特性及相频特性,很多东西我就可以推导出来,比如说,我设计一个通信系统,我就知道这个放大器能不能在我这个系统当中得到应用他的放大倍数行还是不行,他的带宽是否可以cover我的需求的信号的要求,就可以看的非常的清楚。

理想低通滤波器带来的四个问题:

  • 通过阶跃响应发现边沿变缓了(因为不让高频通过,高频越多,边沿可能越快);
  • 有延时(不是在0,在t0时刻跳上去了,延时是相频特性决定的,如果相频特性是一个过原点的直线的话,延时的时间就是相频特性的谢老板斜率);
  • 失真(本来给的是一个阶跃信号,限制出来不是一个阶跃信号了);
  • 物理不可实现;
    现在就失真来讲一讲
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    显然,如果系统的相频特性曲线过原点,则系统的相时延与群时延相等。
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