AM超外差廣播系統(tǒng)的systemview仿真

會計(jì)學(xué)1AM超外差廣播系統(tǒng)的systemview仿真中波調(diào)幅收音機(jī)無線電中波調(diào)幅廣播是最為傳統(tǒng)的廣播系統(tǒng)，它已經(jīng)伴隨著人類走過了風(fēng)風(fēng)雨雨100多年。其在歷史上的重要地位雖已讓位于電視、internet等現(xiàn)代化的通信系統(tǒng)，但仍會以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)繼續(xù)生存下去，成為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的不可缺少的完善與補(bǔ)充。第1頁/共63頁無線電波段的劃分

極低頻VLFVeryLowFrequency頻率范圍10KHz-30KHz

低頻LF（俗稱長波LW）LowFrequency頻率范圍30KHz-300KHz

中頻MF（俗稱中波MW）MediumFrequency頻率范圍30KHz-3000KHz

高頻HF（俗稱短波SW）HighFrequency頻率范圍3MHz-30MHz

極高頻VHF（俗稱超短波，而頻率在88-108MHZ范圍的民用廣播則俗稱為調(diào)頻電臺FM）VeryHighFrequency頻率范圍30MHz-300MHz

超高頻UHFUltraHighFrequency頻率范圍300MHz-3000MHz

極超高頻(俗稱微波）SHFSuperHighFrequency頻率范圍3000MHz-30000MHz

第2頁/共63頁無線電發(fā)射（1）廣播電臺的發(fā)射機(jī)是產(chǎn)生無線電波的原動力，那兒首先電流以極為快速地來回?cái)[動，也就是產(chǎn)生振蕩，經(jīng)過發(fā)射機(jī)的放大和處理，這個訊號夠強(qiáng)了，便輸送到發(fā)射塔的天線，這里也就是實(shí)際產(chǎn)生無線電波的地方。研究表明：電磁波的振蕩頻率極高，需使用高頻振蕩信號才能形成電磁輻射，這種高頻振蕩信號稱為載波。第3頁/共63頁無線電發(fā)射（2）將低頻信號的信息加在高頻載波上稱為調(diào)制。調(diào)制后的信號被放大后，再由發(fā)射天線輻射出去，這個過程就叫發(fā)送。第4頁/共63頁無線電發(fā)射與接受無線電通信的目的是將要傳送的信息通過空間電磁波的方式，送給遠(yuǎn)方的接受者。為此需根據(jù)無線電的特點(diǎn)和規(guī)律，建立一套收、發(fā)設(shè)備，來完成這一任務(wù)。第5頁/共63頁無線電傳播途徑（1）電磁波是在空間以光速向前運(yùn)動的波，要想將電磁波送到接受者手中，需具備兩個基本的條件：電磁波應(yīng)具有足夠的能量，能夠到達(dá)指定的距離位置上；接受設(shè)備應(yīng)安裝在電磁波的傳輸路徑上。電磁波的傳輸路徑有：地波、天波和空間波三種。第6頁/共63頁無線電傳播途徑（3）地波：又叫表面波，是一種沿地面?zhèn)鞑サ碾姶挪āｋ姶挪l率越高，越容易被地表面吸收。因此，只有頻率較低的長波和中波才能沿地面?zhèn)鞑ィ鋫鞑ポ^穩(wěn)定可靠。但由于大地會不斷吸收電磁波能量，因此地波的傳播距離不遠(yuǎn)。地波傳播適宜在小范圍的廣播和通信業(yè)務(wù)中使用。第7頁/共63頁無線電傳播途徑（2）天波：是指經(jīng)過空中電離層反射或折射后再返回地面的電磁波。電離層是位于地球上空40~800Km高度被電離了的氣體層。第8頁/共63頁無線電傳播途徑（3）對于頻率較高的短波無線電波，電離層能夠象鏡子一樣將其反射出去，并且很少地吸收電磁波能量，因此短波無線電波可借助電離層反射傳輸?shù)胶苓h(yuǎn)的地方。天波傳播適宜在遠(yuǎn)距離的點(diǎn)對點(diǎn)廣播和通信業(yè)務(wù)中使用。第9頁/共63頁無線電傳播途徑（4）空間波：又叫直射波，是從發(fā)射點(diǎn)經(jīng)空間直線傳播到接收點(diǎn)的電磁波?？臻g波的傳播距離限制于視距范圍之內(nèi)，故也被稱為視距波。由于超短波和微波，會穿透電離層，因此要利用空間波來直線傳播。為了加大傳輸距離，通常使用高大的鐵塔，將天線架高。盡管這樣，一般空間波的傳播距離也不過50公里左右。第10頁/共63頁無線電傳播途徑（5）微波接力通信是空間波傳輸?shù)囊环N通信形式。用于解決空間波傳播距離短的問題。同時因?yàn)槲⒉úǘ蔚念l帶極寬，可傳送大量的信息，因而這種通信方式得到了廣泛的應(yīng)用。在微波接力傳輸途中，每隔一定的距離都要設(shè)立一個微波接力站，象接力賽跑一樣，把信息傳到遠(yuǎn)處。第11頁/共63頁無線電傳播途徑（6）衛(wèi)星通信是另一種微波通信系統(tǒng)。利用與地球相對位置固定的“同步衛(wèi)星”作為微波傳送的中轉(zhuǎn)站，可實(shí)現(xiàn)大范圍、遠(yuǎn)距離的微波傳播。衛(wèi)星通信需使用專用的衛(wèi)星天線。第12頁/共63頁§1-4通信方式和主要傳輸方式對于點(diǎn)于點(diǎn)之間進(jìn)行的通信，按消息傳送的方向與時間，有三種基本的通信方式：單工通信、半雙工通信和全雙工通信。

（1）單工通信（單向通信）

單工通信指消息只能單方向傳輸，而不能進(jìn)行與此相反方向傳送的工作方式。如遙控、無線電廣播、電視、將計(jì)算機(jī)的信息向打印機(jī)輸出的場合都屬于這種方式。第13頁/共63頁（2）半雙工通信（雙向交替通信）通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進(jìn)行收和發(fā)的工作方式。使用同一載波頻率的無線電對講機(jī)。（3）全雙工通信（或雙工通信，雙向同時通信）

全雙工通信是指通信雙方可以同時進(jìn)行發(fā)送和接收消息的工作方式。電話通信、計(jì)算機(jī)之間的信息交換,就屬于這種通信方式。

第14頁/共63頁電話：全雙工通信方式二線雙向電話電路框圖：圖中的送話器、受話器、消測音電路和混合電路等構(gòu)成了電話機(jī)，完成聲、電轉(zhuǎn)換和電、聲轉(zhuǎn)換的任務(wù)。第15頁/共63頁2.異步和同步傳輸異步傳輸：也稱為起止式傳輸，利用起止法來達(dá)到收發(fā)同步。每次只傳送一個字符，用起始位和停止位來指示被傳輸字符的開始和結(jié)束優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)字符同步較簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要精確地同步缺點(diǎn)：每個字符增加了2～3bit，降低了傳輸效率。主要應(yīng)用于1200bit/s及其以下的低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)?6頁/共63頁同步傳輸同步傳輸方式以固定的時鐘節(jié)拍發(fā)送數(shù)據(jù)信號。字符間要求通信雙方的時鐘在每一位上保持嚴(yán)格同步，兩個數(shù)據(jù)位之間無時間間隔，即采用的是位同步技術(shù)，常用于數(shù)據(jù)塊的傳輸。優(yōu)點(diǎn)：比異步傳輸快速得多，它不需要對每一個字符單獨(dú)加起、止信號作為識別字符的標(biāo)志，只是在一串字符的前后加上標(biāo)志序列。缺點(diǎn)：技術(shù)上要復(fù)雜 主要用于速率為2400bit/s及其以上的數(shù)據(jù)傳輸。第17頁/共63頁通話與信令管理信令系統(tǒng)是電話交換控制的神經(jīng)，如果沒有完善可靠的信令系統(tǒng)，電話交換將無法正常進(jìn)行。從一個電話的通話過程可以看出其中信令在其中的作用。第18頁/共63頁通話與信令管理（2）電話用戶摘機(jī)：用戶向交換中心發(fā)出200Hz的摘機(jī)信令通知交換中心，本機(jī)申請通話。應(yīng)答信令：交換中心告知申請通話的用戶，表示接受申請，立即提供通話服務(wù)。掛機(jī)信令：當(dāng)通話一方掛機(jī)后，交換中心便會向另一方發(fā)出掛機(jī)信令，通知用戶通話已結(jié)束，對方已掛機(jī)。第19頁/共63頁通話與信令管理（3）實(shí)際上一個電話網(wǎng)的背后需要有一個龐大而復(fù)雜的信令系統(tǒng)，為此需動用人當(dāng)今世界上最為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、邀請當(dāng)今世界最優(yōu)秀的科學(xué)家來制定對應(yīng)的信令管理模型、聘用最能干的工程師來保證電話網(wǎng)絡(luò)的可靠的運(yùn)行。第20頁/共63頁電話呼叫過程的基本信令流程第21頁/共63頁現(xiàn)代化通信對技術(shù)人員的要求（1）現(xiàn)代化通信系統(tǒng)，使用了最為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅碚?，最摩登的通信材料，最高檔的計(jì)算機(jī)設(shè)備，最復(fù)雜最龐大的通信管理軟件，為最廣大的用戶提供了最為完善和可靠的通信服務(wù)。同樣，現(xiàn)代化的通信系統(tǒng)，需要人數(shù)眾多的工程技術(shù)人員，人數(shù)眾多的經(jīng)營服務(wù)人員，人數(shù)眾多的施工建設(shè)人員…第22頁/共63頁現(xiàn)代化通信對技術(shù)人員的要求（2）顯然，在這個現(xiàn)代化通信系統(tǒng)龐大的領(lǐng)域中對人才的要求應(yīng)該是：既懂電子技術(shù)、有知信號系統(tǒng)理論，同時又能熟練地操縱計(jì)算機(jī)通信軟件的陸海空三棲多功能人才。成為一名合格的通信技術(shù)人才的唯一途徑是：百分之99的勤奮與流汗加上百分之1的勤奮與流汗。第23頁/共63頁現(xiàn)代通信網(wǎng)基本構(gòu)成從圖中我們可以看到，一個通信系統(tǒng)主要包括：信源、變換器、信道、噪聲源、反變換器和信宿等六部分。通信的基本形式是在信源和信宿之間建立 一個傳輸（包括信息轉(zhuǎn)移）信息的通道，即傳輸信道。第24頁/共63頁信源信源是指發(fā)出信息的基本設(shè)施。在人與人之間進(jìn)行通信時，信源指的就是直接發(fā)出信息的人說話的聲音。第25頁/共63頁變換器是將信源發(fā)出的信息按一定的目的進(jìn)行變換的設(shè)備。通過變換器的變換，信源發(fā)出的信息被變換成適合在信道上傳輸?shù)男畔ⅰＷ儞Q器第26頁/共63頁信道是信息傳輸介質(zhì)的總稱。如前所述，不同的信源形式所對應(yīng)的變換處理方式不同，與之對應(yīng)的信道形式也會不同。通常的情況下，信道的劃分標(biāo)準(zhǔn)有兩種方式。其一，信道按傳輸介質(zhì)的不同可分為無線信道和有線信道。其二，信道按傳輸信號形式的不同可分為模擬信道和數(shù)字信道。信道第27頁/共63頁反變換器的工作過程是變換器的逆工作過程。信宿是信息傳輸?shù)慕K點(diǎn)，也就是信息的接收者。反變換器與信宿第28頁/共63頁噪聲源并不是人為實(shí)現(xiàn)的實(shí)體，但在實(shí)際通信過程中又是實(shí)際存在的。它是指信號在傳輸過程中，系統(tǒng)的內(nèi)部及外部所產(chǎn)生的干擾。噪聲源第29頁/共63頁舉例說明第30頁/共63頁AM廣播系統(tǒng)的基本思想第31頁/共63頁AM廣播接收機(jī)原理第32頁/共63頁AM調(diào)制與解調(diào)從信號處理的角度看，AM廣播系統(tǒng)的發(fā)送和接收的過程就是對原始的音頻信號進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算和傳輸?shù)倪^程，最終在接收端恢復(fù)原始的音頻信號。上述的AM信號的處理過程可以利用systemview軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行認(rèn)證和分析，其仿真實(shí)現(xiàn)的過程也是檢驗(yàn)我們對AM廣播系統(tǒng)的概念是否完整和準(zhǔn)確的有效方法。第33頁/共63頁應(yīng)用sysytemview仿真AM廣播系統(tǒng)第34頁/共63頁AM廣播系統(tǒng)仿真方案廣播發(fā)射端使用兩個不同的聲源，對其中的一路音頻信號使用250KHz的載波進(jìn)行AM調(diào)制，調(diào)制度為0.5；對另一路音頻信號使用280KHz的載波進(jìn)行AM調(diào)制，調(diào)制度為0.5。兩路AM信號相加混合后同時進(jìn)入AM超外差接收機(jī)。當(dāng)本振頻率為350KHZ時，可將250KHz載波信號解調(diào)，并恢復(fù)原始聲音；當(dāng)本振頻率為380KHZ時，可將280KHz載波信號解調(diào)，并恢復(fù)另一路的原始聲音。第35頁/共63頁原始聲音信號的獲取原始音頻信號的參數(shù)為：原始取樣速率：22050Hz。規(guī)定系統(tǒng)對其按22050*40=882KHz取樣速率重新取樣。對每一個原始采樣值，再增加39個后，形成音頻數(shù)碼輸出。第36頁/共63頁ma=0.5的AM調(diào)制波的實(shí)現(xiàn)(1)第37頁/共63頁ma=0.5的AM調(diào)制波的實(shí)現(xiàn)(2)圖標(biāo)14與圖標(biāo)11為增益為0.5的放大器，由此實(shí)現(xiàn)ma=0.5的AM調(diào)制。第38頁/共63頁ma=0.5的AM調(diào)制波的實(shí)現(xiàn)(3)圖標(biāo)17為針對280KHz載波的AM電臺的帶通濾波器，其上、下限頻率分別為：290KHz和270KHz。如右圖所示。第39頁/共63頁ma=0.5的AM調(diào)制波的實(shí)現(xiàn)(4)同理，圖標(biāo)18為針對250KHz載波的AM電臺的帶通濾波器，其上、下限頻率分別為：260KHz和240KHz。如右圖所示。第40頁/共63頁AM調(diào)制信號的頻譜分析（1）第41頁/共63頁AM調(diào)制信號的頻譜分析（2）第42頁/共63頁AM調(diào)制信號的頻譜分析（3）第43頁/共63頁AM調(diào)制信號的頻譜分析（4）第44頁/共63頁兩路AM調(diào)制信號的混合綜上所述，可利用加法運(yùn)算符來仿真兩路AM信號的混合的情況。第45頁/共63頁超外差混頻原理（1）對于280KHz和250KHZ載波的AM調(diào)制波混合后的信號，使用一個稱為本振的正弦波信號。根據(jù)正弦運(yùn)算規(guī)則，會產(chǎn)生兩頻率相減的混頻信號，設(shè)法調(diào)節(jié)本振的頻率，使其與所需電臺頻率的相減混頻差為一個固定頻率，本例取100KHz，這種處理頻率的方法稱為超外差接收。第46頁/共63頁AM信號的解調(diào)原理（2）第47頁/共63頁AM信號的解調(diào)原理（3）第48頁/共63頁AM信號的解調(diào)原理（1）設(shè)計(jì)使用100KHz作為中頻通道固定頻率，此時中頻通道的帶通濾波的上下截止頻率分別為：110KHz和90KHz由此即可將所需的電臺信號選取出來。第49頁/共63頁AM信號的解調(diào)原理（4）第50頁/共63頁AM信號的解調(diào)原理（5）第51頁/共63頁AM信號的解調(diào)原理（6）在二極管檢波器之后為低通濾波器，用于取出所需的音頻信號，同時濾除高頻雜波干擾。其低通截至頻率為10KHz。如圖。第52頁/共63頁AM信號的解調(diào)原理（7）為使喇叭發(fā)出較響的聲音，需使用一個放大器對音頻信號進(jìn)行放大，本例中放大器的放大倍數(shù)取400。如圖。第53頁/共63頁第54頁/共63頁無線電傳播途徑（1）電磁波是在空間以光速向前運(yùn)動的波，要想將電磁波送到接受者手中，需具備兩個基本的條件：電磁波應(yīng)具有足夠的能量，能夠到達(dá)指定的距離位置上；接受設(shè)備應(yīng)安裝在電磁波的傳輸路徑上。電磁波的傳輸路徑有：地波、天波和空間波三種。第55頁/共63頁同步傳輸同步傳輸方式以固定的時鐘節(jié)拍發(fā)送數(shù)據(jù)信號。字符間要求通信雙方的時鐘在每一位上保持嚴(yán)格同步，兩個數(shù)據(jù)位之間無時間間隔，即采用的是位同步技術(shù)，常用于數(shù)據(jù)塊的傳輸。優(yōu)點(diǎn)：比異步傳輸快速得多，它不需要對每一個字符單獨(dú)加起、止信號作為識別字符的標(biāo)志，只是在一串字符的前后加上標(biāo)志序列。缺點(diǎn)：技術(shù)上要復(fù)雜 主要用于速率為2400bit