複數訊號處理

2021-06-28 23:47:13 字數 2081 閱讀 9630

1. 直接轉換發射機 和 直接轉換接收機

直接轉換傳送器將基帶訊號直接調製到射頻rf,這裡的基帶訊號是復訊號,所以會看到正負頻率不對稱。對復訊號進行頻譜的搬移用到復三角函式,復三角函式的搬移只會向乙個方向。實訊號的頻譜搬移用到實三角函式,實三角函式的搬移是向著左右兩個方向搬移。調製完後的訊號是復訊號,所以頻譜不對稱,且需要用2根訊號線來表示,我們捨棄虛部,只傳送實部,這樣也能將資訊全傳送出去。現實中的訊號都是實訊號。

圖一.直接轉換發射機

接收端接收到訊號後,將訊號乘以復三角函式,從rf下變頻到基帶(這也叫做零中頻解調,從射頻直接變頻到基帶,不經過中頻,可防止中頻映象的產生),然後用低通濾波器濾去帶外訊號。濾波器的頻譜響應是對稱的,可稱為實數濾波器,其截止頻率取b/2,b是訊號在rf端的頻寬。由此可見複數訊號的頻寬變小了。需要的ad取樣頻率比原先減小了一倍。

圖二.直接轉換接收機

下面從頻譜角度看一下正交取樣過程:

下圖包含頻率的幅度和相位,可以看出,我們需把q路人工看成是虛部,且畫在與i路正交的位置上,當q路乘上j後,q路與i路的相位就在同乙個平面上了(即相差0°或180°),這時就可得出基帶訊號。

圖三.正交取樣過程

2. 希爾伯特變換與解析訊號

對於常見的實數訊號,對其作fft,得到的是共軛對稱的複數。一對共軛對稱的複數,在幅值上是相同的,在相位上是相反的,乙個是+x°,另乙個就是-x°

複數共軛對稱示意圖

我們從三維的視角去看實數訊號的頻譜,之前一直以為負頻率幅值相同,相位相反代表的是:f正=-f負,其實並不完全是這樣,這個只在相位為90°的特殊情況下成立,相位為0°或180°時,正負頻譜的相位是一樣的,實數訊號的相位也不一定就是0°,90°的

實數訊號頻譜示意圖(考慮相位與幅值)

希爾伯特變換從公式上看,就是乙個全通移相器,正頻率部分滯後90°,負頻率部分超前90°

下圖就是乙個希爾伯特變換以及解析訊號的變換過程示意圖,在正頻率處,紅色、綠色、黑色應該是三線重合,這麼畫是為了可以看清楚。從訊號x(f)變換到解析訊號y(f)的過程可以看成x(f)經過了一次正頻率濾波器(positive-pass filter,ppf)。希爾伯特變換在計算機中的實現應該就是先作fft,在頻率處理資料,然後作ifft,變回到時域,由於變換之後的資料還是共軛對稱的(藍色),所以實數訊號的希爾伯特變換還是實數訊號。

上述提到希爾伯特變換可以提取正頻率訊號,所以,ppf可以在單邊帶調製中使用。

下面介紹包絡檢波中希爾伯特的應用:

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