Радиосигналы и их цифровая обработка. Парфенов В.И. - 4 стр.

UptoLike

Составители: 

4
Таким образом, спектральная плотность узкополосного сигнала может
быть найдена путем переноса спектра комплексной огибающей из
окрестности нулевой частоты в окрестности точек
±
ω
0
.
Часто в радиотехнике для упрощения анализа узкополосных
сигналов используют понятие
аналитического сигнала
&
()
&
()exp()ztSjtd
s
=
1
0
π
ωωω, который может быть представлен в виде
&
()()
$
()ztstjst
s
=
+
, где
{
}
stzt
s
()Re
&
()
=
,
{
}
$
()Im
&
()stzt
s
=
- исходный и
сопряженный по Гильберту сигналы , связанные соотношениями:
st
s
t
dst
s
t
d()
$
()
,
$
()
()
.=
=
−∞
−∞
∫∫
11
π
τ
τ
τ
π
τ
τ
τ (7.6)
Отметим, что интегралы (7.6) следует понимать в смысле главного
значения , например,
$
()lim
()()
.st
s
t
d
s
t
d
t
t
=
+
−∞
+
∫∫
1
0
π
τ
τ
τ
τ
τ
τ
ε
ε
ε
С помощью сопряженного по Гильберту сигнала можно найти огибающую
узкополосного сигнала
U
tstst
s
()()
$
().=+
22
(7.7)
Очевидно, что спектральная плотность
&
()Z
s
ω аналитического сигнала
отлична от нуля лишь в области положительных частот, т.к.
&
()
&
(),,
,.
Z
S
s
ω
ωω
ω
=
<
20
00
(7.8)
Кроме этого, можно показать , что спектральная плотность комплексной
огибающей связана со спектральной плотностью аналитического сигнала
соотношением
&
()
&
()
,,
&
(),.
GZ
S
ss
ωωω
ωω
ωωωω
=+=
<−
+>−
0
0
00
0
2
(7.9)
Частными случаями узкополосных сигналов являются
модулированные колебания , среди которых наибольшую известность
получили радиосигналы с амплитудной и угловой модуляциями.
Радиосигнал с амплитудной модуляцией (АМ ) может быть записан в
виде
stUtt
AMs
()()cos().
=
+
ω
00
(7.10)
Здесь в огибающей
U
t
s
() заложена передаваемая информация . Например,
если модулирующий сигнал представляет собой обычное гармоническое
колебание с частотой
, то
(
)
U
tUmt
s
()cos(),
=
+
+
00
1
ψ
(7.11)
где
U
0
- амплитуда в отсутствии модуляции,
ψ
0
- начальная фаза,
m
-
коэффициент амплитудной модуляции.
                                               4
Т аким образом, спектраль ная плотность узкополосного сигнала мож ет
быть найдена путем переноса спектра комплексной огибаю щ ей из
окрестности нулевой ч астоты в окрестности точ ек ±ω 0 .
           Часто в радиотех нике для упрощ ения анализа узкополосных
сигналов               исполь зую т             поня тие              анали ти ческого си г нала
            1  ∞
 z&s (t ) = ∫ S&(ω)exp( jωt )dω , который мож ет быть представлен в виде
            π0
 z&s (t ) = s(t ) + js$(t ) , где s(t ) = R e{z&s (t )} , s$(t ) = Im{z&s (t )} - исх одный и
сопря ж енный по Гиль бертусигналы, свя занные соотнош ения ми:
                                      1 ∞ s$( τ)                       1 ∞ s( τ)
                              s(t ) = ∫            dτ ,     s$(t ) = ∫            dτ.       (7.6)
                                      π −∞ τ − t                       π −∞ t − τ
О тметим, ч то интегралы (7.6) следует понимать в смысле главного
знач ения , например,
                                        1      t − ε s( τ)           ∞ s( τ)     
                                s(t ) = lim  ∫
                                $                           dτ + ∫             dτ .
                                        π ε → 0 −∞ t − τ           t +ε t − τ    
С помощ ь ю сопря ж енного по Гиль бертусигналамож но найти огибаю щ ую
узкополосного сигнала
                                          U s (t ) = s2 (t ) + s$2 (t ).                     (7.7)
О ч евидно, ч то спектраль ная плотность Z&(ω) аналитич еского сигнала
                                                         s
отлич наотнуля лиш ь в области полож итель ных ч астот, т.к.
                                        2S&(ω), ω ≥ 0,
                            Z&s (ω) =                                            (7.8)
                                         0,         ω < 0.
К роме этого, мож но показать , ч то спектраль ная плотность комплексной
огибаю щ ей свя зана со спектраль ной плотность ю аналитич еского сигнала
соотнош ением
                                                    0,        ω < −ω 0 ,
                G&s (ω) = Z&s (ω + ω 0 ) =  &                                    (7.9)
                                              2S ( ω + ω 0 ), ω > − ω 0 .
      Частными        случ ая ми          узкополосных          сигналов   я вля ю тся
модулированные колебания , среди которых наиболь ш ую известность
получ или радиосигналы с амплитудной и угловой модуля ц ия ми.
      Радиосигнал с амплитудной модуля ц ией (А М ) мож етбыть записан в
виде
                         sA M (t ) = U s (t )cos(ω 0t + ϕ 0 ).                  (7.10)
Здесь в огибаю щ ей U s (t ) залож ена передаваемая инф ормац ия . Н апример,
если модулирую щ ий сигнал представля ет собой обыч ное гармонич еское
колебание с ч астотой Ω , то
                       U s (t ) = U 0 (1 + m cos(Ωt + ψ 0 )),                  (7.11)
где U 0 - амплитуда в отсутствии модуля ц ии, ψ 0 - нач аль ная ф аза, m -
коэф ф иц иентамплитудной модуля ц ии.