第8章光学信号的调制（zm2014秋)

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1、光电探测与信号处理第8章光光学信学信的制号的调制光学与电子信息学院赵茗副教授zhaoming@hust.edu.cn光电探测与信号处理•8.1光信号调制的概述•8.2光信号调制的基本原理•8.3光信号调制的基本方法•8.4调制信号的解调光波是信息的载体，通常称为光载波。1.载波的特征参数？2.调制：一次调制和二次调制3.二次调制的意义1.光载波的特征参数EE=+cos(2πvtϕ)00振幅频率相位特征参数：－－光强、振幅、频率、相位、－－偏振方向、传播方向，···光的强度2－－光强是使用最为广I∝E（辐通量）0泛的特征参数2.调制：一次调制和二次调制特征参数：－－光强、振幅、频率、相位、－

2、－偏振方向、传播方向，···光学调制是指改变光载波的一个或者几个特征参数的过程。一次调制广义的光学调制二次调制例1.卫星遥感农作物产量－－地面植物反射太阳光的光谱，生长状况信息将信息直接加载到光载波上的调制，称为一次调制例2光纤通信系统－－将声音、图像信息加载到光波上人为地按确定的规律变换载波信号，称为二次调制例3：利用调制光测量液体浓度液体浓度（信息）对光强参数的调制一次调制调制盘（确定时间规律）对光强参数的调制为二次调制二次调制的意义？？？声音、图像－－加载信息抑制干扰－－改善品质光电探测与信号处理•8.1光信号调制的概述•8.2光信号调制的基本原理•8.3光信号调制的基本方法•8.4

3、调制信号的解调8.2光信号调制的基本原理8218.2.1模拟调制8.2.2脉冲调制8.2.3编码调制模拟调制－－又称为连续波调制Φ()()tt=ΦΦω+−sin()(ϕ)0mΦΦΦ()tV=+[()]sin{[()]tωVtt−ϕ[()]}Vt0m振幅调制(AM)频率调制(FM)相位调制(PM)线性调制（频谱非线性调制（产的线性搬移）生新的频率）1.振幅调制(AM)正信号振幅调制可用检波法解调参见奥本版<信号与系统>第8章mt()mt()=mtVt()()t调制波=mt()sin(Ω+tθ)A0+mt()信息t调制mt()m=指数A载波0tstAM()调幅波StAmAM()[=0+()]c

4、ostωctt=+[1mVtA()]cosωt0c调制电波SAS()[t=A+=mt()]cosωt[1[1+mVV()]()]tAAcosωtAMcc00mt()m=A0调制光波ΦΦ()()ttt=++[1msii(n()Ωθtt+)]]Φsii()n()ωt0mΔΦ信号振幅mm=Φm调制波载波调幅波载波信息思考：如果溶液的浓度逐步加大，调制波形？ΦΦ()tm=++[1sin(Ωθtt+)]Φωsin()0m讨论：调制指数m对调幅波形的影响ΔΦmm=Φm讨论：调幅频谱ΦΦΦω()tt=+sin()信号变换－－频率搬移0m1+−mtΦω{cos[(Ω)−θω]cos[(−+Ω)t+θ]}m

5、2调幅波带宽B=2F调幅波频谱Vt()sin(=Ωθt+)F=Ω/2π信息“频率”载波“频率”单一频率调制信号多个频率调制信号振幅调制应用实例振幅调制应用实例2.频率调制(FM)&相位调制(PM)•载波的幅度保持恒定；•都是改变载波的瞬时相位，故又称作角度调制；•产生新的频谱分量，也称非线性调制；•与AM相比，FM或PM调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能.角度调制的基本概念载波y(t)sin[t]瞬时角频率为ωc=Φω+ϕmcc被信号调制过的载波y(t)=Φsin[ω(t)t+ϕ(t)]mcc被调载波的瞬时相位ωc(t)t+ϕc(t)=θ(t)ϕ(t)=ϕ+kV(t)瞬时相位偏移PMc0

6、p调相灵敏度rad/V“0”载波中心频率dθ(t)瞬时角频率为FMω==ω(t)=ω+kV(t)ic0fdt调频灵敏度rad/s•Vdθ(t)ω==ω+kVtFMi0f()dtϕ(t)=kV(t)PMcp上两式分别代入y(t)=Φsin[ω(t)t+ϕ(t)]mcc()i[t()]相位偏移随y(t)=Φsin[ωt+kV(t)dt]m0f∫0调制信号积FMdθ(t)()分变化ω==ω+kVti0fdty(t)=Φsin[ωt+kV(t)]相位偏移随m0pPM调制信号线dθ(t)dV(t)性变化ω==ω+ki0pdtdtx(t)x(t)调制信号ttω(t)ω(t)瞬时角频率ωcωctt已调信

7、号sPM(t)sFM()ttt(a)PM信号波形(b)FM信号波形PMorFM?PMorFM?瞬时角频率为定值瞬时角频率连续线性变化()sin[t()]y(t)=Φsin[ωt+kV(t)dt]m0f∫0FMdθ(t)dω(t)cω===ω+kV(t)i0fdtdt调制信号V(t)=AcosΩtmkAfmy(t)=Φsin[ωt+sinΩt]m0ΩkfAmΔωΔfm>1宽带调频m===调频指数ffΩΩFmf<<1窄带调频