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无线电信号的形成(一)

时间:2018-06-05
 

      无线电干扰即是为了破坏信号的接收,因此了解信号构成和特性对实施有效干扰具有十分重要的意义。

      无线通信的目的是传递信息,但信息楚不能直接传递的,它必须借助某种称为消息的物理形态进行传递。消息包括声音、文字、符号、图像、数据等,它们都可以在人与人之间进行传递。甲可以通过声音把这条信息告知乙,也可以用其他消息方式告知乙。

      直接传递存在两个问题:一是传不远,如声音;二是要想传递距离远,则需要的时间长。如:通过邮递传递文字,或者需要电信设施,如通过线缆进行传输。利用无线电信号进行传输就可以克服这两个缺点,做到既远又快。为了能用无线电信号传递这些消息,必须将消息变成无线电信号。

      为了可靠和有效地进行无线电通信,必须对无线电信号的结构进行设计。同时,了解无线电信号的构成是设计无线电发射机、信道和接收机的前提。对于电子战的进攻方,了解对方无线电通信信号的结构,一方面可以设计千扰信号的最佳结构,或称为最佳干扰样式,以便更有效地破坏对方通信;另一方面,可以根据信号形式设计侦察接收机,以便对敌信号进行最有效的侦察。

      无线电通信信号  的形成一般有如下过程:将消息变成电信号,对基带信号的处理,模拟信号的数字化,多信号的复用与复接处理以及基带信号的调制载波.

      1、将消息变成电信号

      当把信源看成是人和机器时,人和机器发出的消息会以电、光、声、热、磁等物理量的形式表现出来。为了进行无线电通信,首先需要把那些不是电的信号变成电信号。之所以将其变成电信号,是因为电信号具有诸多优异的特性。将它们变成电信号的方法有很多种,各种敏感器件都可以用来完成这种转换,如拾音器可以将声音变成电信号,光敏元件可以将光信号变成电信号等。

      这样得到的电信号有吋间连续信号和时间离散信号两种。时间连续信号是指吋间变量连续变化,而信号参数如幅度等,则可以在有限区间的无限个值中连续或不连续取值的信号,常简称为连续信号。如语音信号、无线电广播信号、电视信号等。时间离散信号是指时间变量是离散的,信号只在时间变量的离散值上有定义,常被称为离散信号,如雷达信号。

      按照参数的取值和反映消息的方式,人们还常常把信号分成模拟信号和数字信号两种。模拟信号是指代表消息的信号的某个参数(幅度、相位和频率)随着消息的某一参数(声强、亮度、压强等)连续变化的信号。其参数的范围在有限区域内可以取无限多个数值,且这些值与消息相对应。“模拟”是指信号模拟消息变化的意思。如连续变化的语音,其模拟信号在幅度上随语音强度连续变化。除连续变化的语音信号外,电视图像信号,以及许多物理的遥控遥测信号也是如此。

      应当说明的是,模拟信号并非一定是连续的,也可以是不连续的。例如脉冲幅度调制(PAM)信号是一串在时间上离散的,幅度可能取任何值的脉冲串;脉冲相位调制(PPM)信号是一串在时间上离散的,位置可能取任何值的脉冲串;脉冲宽度调制(PWM)信号是一串在时间上离散的,脉冲宽度可能取任何值的脉冲串。这些信号或者脉冲幅度、或者相位、或者宽度分别随消息变化,但在时间上是不连续的,这些信号也都是模拟信号。

      与模拟信号对应的是数字信号,数字信号是指其某一参数只能取有限个数值,且常常不直接或不准确地与消息相对应。在吋间上可以是离散的,也可以是连续的。这些信号在某一单元时间内,某一参数取值的数量是有限的,除了这两种电报信号外,脉码调制和增量调制信号,数字化电视或图像信号,某些遥控遥测信号,计算机使用的数据和存储在内存的指令都属于数字信号。

      由消息变成的电信号通常称为基带信号,其最高频率一般都不太高,这种信号可以经过处理直接传输,但这不属于无线电通信,无线电通信总是把它搬到较高的射频频率上去,然后再进行传输。 

      2、对基带信号的处理

      为了更好地传输信号,也为了节省有限的频率资源,对基带信号除了要进行线性放大处理外,还需要进行某些必要的处理。这些处理通常会使接收端复现的消息有某种变化,但这些变化总是被限制在不影响识别发送消息的主要特征的程度。需要进行的处理包括以下几方面。

      1)频率滤波

      可以用作无线电通信的频率范围的频谱,是一种有限的资源。为了提高频谱的有效利用率,需要对基带信号进行滤波,以便在不影响信息传递的情况下,减少其本身以及调制后所占的频率范围。对基带信号的频率滤波过程,就是使基带信号屮最有用部分的频率成分通过,抑制频谱的无用部分和不太重要的部分。

      2)频率的加重处理

      根据需要增大调制信号的某些频率成分的幅度就是加重处理,这种方法通常在调频中使用,目的是减少噪声影响。

      3)语音压扩处理

      语音信号的一个特点是功率变化范围较大,从不同发话人的最低声音到最响的声音之间,强度变化可达70dB。针对这种情况,将弱信号增强,强信号减弱,从而压缩动态范围的过程,就是语音压扩处理。这种处理在调频调制中,可以减少信号带宽,增强信噪比。

      3、模拟信号的数字化

      用模拟信号调制脉冲序列是模拟信号数字化过程中的首要步骤。

      1)脉冲调制

      ①脉冲幅度调制

      脉冲幅度调制就是使数字脉冲串的幅度随着模拟调制信号幅度成比例变化。

      ②脉宽调制

      脉宽调制就是使数字脉冲串的脉冲宽度,或脉冲持续时间随着模拟调制信号幅度成比例变化。

      ③脉位调制

      脉位调制就是使数字脉冲串的脉冲位置,或脉冲出现时间随着模拟调制信号幅度成比例变化。

      ④脉数调制

      脉数调制就是使数字脉冲串的脉冲个数,或脉冲出现频数随着模拟调制信号幅度成比例变化。

      2)脉冲量化编码

      将脉冲幅度调制的幅度(或宽度、位移和频数)进行量化,并用二进制编码表示,这一过程称作脉冲量化编码。虽然也可以将脉冲宽度、位移、频数等进行量化,进行编码调制,但将脉冲幅度调制的幅度进行量化,进行二进制编码的调制方式是目前广泛使用的调制方式。

      由以上叙述不难看出,脉冲调制的过程就是模拟信号量化的过程。为了减少使用频率资源,避免折叠噪声,量化前的频率滤波总是需要的,这种滤波器称为抗混滤波器。然后,对滤波器输出的信号按采样定理进行采样,再将釆样信号进行编码,就可以使模拟信号变成数字信号了。

      3)基带信号直接数字化

      对模拟信号的数字化也可以直接进行,即用增量调制,或称差分脉码调制,亦简称△调制。它是用一位数字码传输关于信号幅度导数的信息,用一位编码表示相邻样值的相对大小,从而反映出釆样时刻波形的变化趋势,而非如脉码调制那样去传输实际的信号幅度值。

      除了最基本的增量调制,还有自适应增量调制、差值脉码调制、自适应差值脉码调制等脉冲调制,都可以使模拟信号数字化。

      4)基带信号的其他数字化方法

      另外,采用频率子带编码、参量(数)编码及矢量量化编码等方法,也能使模拟信号实现数字化。

      5)加密和信道编码

      基带信源数字化后,往往还要通过加密器进行加密编码。为了使信道影响的误码率减小,还要通过加入冗余码进行信道编码。

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