了解相位分散的破坏性影响

文章作者:John Dunn

对调幅信号的研究是显示由相位分散引起的破坏性影响的一个方便的工具。

调幅,或AM,可能是最简单的方法将声音或音乐转换成无线电信号然后将信号发送到遥远的地方。由于这种简单性,对调幅信号的研究是显示由相位分散引起的破坏性影响的方便工具。

在调幅广播中,音频信号通常在接收端得到很好的复制,但并非总是如此。有时像这样的短语,“你给我们22分钟,我们会给你新闻”听起来像“Y 'mph gvmmph ush tentee-two mnshunts…”,也许你会想知道为什么。

考虑来自该载波的AM信号源,即仅是为了示例,我们可以使用两个“音频”信号的第一或第二两个“音频”信号或同时使用这两个音频信号来调节幅度调制。管理方程看起来像以下内容:

信号=载波+下边带1 +上边带1 +下边带2 +上边带2

我们让FC是载波的频率,FMOD1是第一“音频”信号1的频率,并且FMOD2是第二“音频”信号2的频率。

在弧度频率下,我们让:
wc = 2 * pi * fc
wm1 = 2 * pi * fmod1
Wm2 = 2 * pi * Fmod2

承运人= K0 * SIN(WC * T)
下边带1 = LSB1 = K1 * sin ((Wc−Wm1) * t)
上边带1 = USB1 = K1 * sin ((Wc + Wm1) * t)
下边带2 = LSB2 = K2 * SIN((WC - WM2)* T)
上边带2 = USB2 = K2 * sin ((Wc + Wm2) * t)

归一化到载波振幅,设K0 = 1。然后我们设置K1和K2小于1,为了使下图看起来更漂亮,我任意选择Fc = 10 MHz, Fmod1 = 1 MHz, Fmod2 = 2.5 MHz, K1 = 0.3, K2 = 0.2。

在频谱分析仪上,我们会看到特定频率的载波Fc +,对于每个音频信号,会有一对边带;上边带频率为Fc + Fmod,下边带频率为Fc−Fmod。如果我们有一个频谱分析仪和一个足够快的示波器,我们可以获得沿着线(不是双关语)的显示图1

请注意,各种波形的包络也被说明,以及信号本身。

振幅调制无相位色散 图1该图说明了没有相位色散的振幅调制。

注意,为了没有任何失真,载波波形的峰值遵循正面跟踪调制音频波形的信封。

我们精心制作的调幅无线电信号从纽约市传输到布里斯班,随着它上升到电离层,然后再下降,从传输起点到接收点的传输时间可能因载波和不同的边带而不同。结果是边带相对于它们的载波的相移。整体效应称为相位色散。

在我们的方程中引入相位色散,我们引入边带信号相对于载波的相角变化如下:

l = K1 * sin ((Wc−Wm1) * t−DegL1 * pi / 180)
USB1 = K1 * SIN((WC + WM1)* T + DEGU1 * PI / 180)
(2) (Wc−Wm2) * t−DegL2 * pi / 180)
u = K2 * sin ((Wc + Wm2) * t + DegU2 * pi / 180)

在现实世界中,我不知道实际上可能涉及多少程度的相移,但是仅仅是为了制作另一个可视图片,我选择了相当于任意的相移。

我选择DEGL1 = -45°,DEGU1 = + 45°,DEGL2 = -112.5°,DEGU2 = + 112.5°。

对波形的影响非常有证据。

相位色散效应 图2相色散的影响是明显的。

图1中的包络图在这里被复制来表明,由于相位色散,信号的峰值不再符合原始调制波形包络,即使载波和边带仍然在它们相同的频率。

这就说明了失真,这就是为什么播音员有时听起来像是在打30秒的喷嚏。

约翰·邓恩是一位电子顾问,以及毕业于布鲁克林(BSEE)和纽约大学(MSEE)的理工学院毕业生。

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