脉冲整形

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在电子和电信领域,脉冲整形是改变传输脉冲的波形的过程。其目的是使传输的信号更适合其目的或通信渠道,通常是通过限制传输的有效带宽。 通过这种方式过滤传输的脉冲,由信道引起的符号间干扰可以得到控制。在射频通信中,脉冲整形是使信号适合其频段的关键。通常,脉冲整形发生在线路编码和调制之后。 以高调制率通过频带有限的信道传输信号会产生符号间干扰。其原因是傅里叶对应关系(见傅里叶变换)。带限信号对应的是一个无...

简介

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电子和电信领域,脉冲整形是改变传输脉冲的波形的过程。其目的是使传输的信号更适合其目的或通信渠道,通常是通过限制传输的有效带宽

通过这种方式过滤传输的脉冲,由信道引起的符号间干扰可以得到控制。在射频通信中,脉冲整形是使信号适合其频段的关键。通常,脉冲整形发生在线路编码和调制之后。

脉冲整形的必要性

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以高调制率通过频带有限的信道传输信号会产生符号间干扰。其原因是傅里叶对应关系(见傅里叶变换)。带限信号对应的是一个无限的时间信号,它导致相邻的脉冲重叠。随着调制速率的增加,信号的带宽也会增加。

只要信号的频谱是一个尖锐的矩形,这就导致了时域中的sinc形状。如果信号的带宽大于信道带宽就会发生这种情况,导致失真。这种失真通常表现为符号间干扰(ISI)。

从理论上讲,对于正弦波形的脉冲,如果相邻的脉冲完全对齐,即彼此处于零交叉点,就不会有ISI。但这需要一个非常好的同步和精确/稳定的采样,没有抖动

作为确定ISI的一个实用工具,我们使用眼图,它可以直观地看到信道和同步/频率稳定性的典型影响。信号的频谱是由发射器使用的调制方案和数据速率决定的,但可以用脉冲整形滤波器来修改。

这种脉冲整形将使频谱变得平滑,从而再次导致一个有时间限制的信号。通常情况下,传输的符号被表示为狄拉克-德尔塔脉冲乘以符号的时间序列。这就是从数字域到模拟域的正式过渡。

在这一点上,信号的带宽是无限的。然后用脉冲整形滤波器对这一理论信号进行滤波,产生传输信号。如果脉冲整形滤波器在时域上是一个矩形(就像在画图时通常这样做),这将导致一个无限的频谱。

在许多基带通信系统中,脉冲整形滤波器隐含着一个盒式滤波器。它的傅里叶变换的形式是sin(x)/x,并且在高于符号率的频率上有显著的信号功率

当光纤或甚至双绞线被用作通信通道时,这不是一个大问题。然而,在射频通信中,这将浪费带宽,只有严格规定的频段才会用于单次传输。

换句话说,信号的通道是有频带限制的。因此,更好的滤波器已经被开发出来,它试图将某一符号率所需的带宽降到最低。

脉冲整形

电子学其他领域的一个例子是产生上升时间需要很短的脉冲;一种方法是用一个上升速度较慢的脉冲开始,然后减少上升时间,例如用一个阶梯恢复二极管电路。

这里的这些描述提供了一个工作知识,涵盖了大多数影响,但不包括因果关系,这将导致分析功能

为了完全理解这一点,我们需要希尔伯特变换,其中包括与海维斯阶梯函数的卷积的因果性。这将耦合基带描述的实部和虚部,从而增加结构

这立即意味着,无论是实部还是虚部都足以描述一个分析信号。通过在噪声环境下测量这两部分,我们就有了一个冗余,可以用来更好地重建原始信号。物理实现总是有因果关系的,因为分析信号携带信息。

脉冲整形滤波器

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不是每一个滤波器都可以作为脉冲整形滤波器使用。滤波器本身必须不引入符号间干扰--它需要满足某些标准。奈奎斯特ISI标准是一个常用的评估标准,因为它将发射器信号的频谱与符号间干扰联系起来。

正弦滤波器

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高斯滤波器

发送方的脉冲整形通常与接收方的匹配滤波器相结合,以达到对系统中噪声的最佳容忍度。在这种情况下,脉冲整形在发送方和接收方滤波器之间平均分配。

因此,滤波器的振幅响应是系统滤波器的点式平方根。其他消除复杂脉冲整形滤波器的方法已经被发明出来。在OFDM中,载波被调制得很慢,以至于每个载波几乎不受带宽限制的影响。

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词条目录
  1. 简介
  2. 脉冲整形的必要性
  3. 脉冲整形滤波器
  4. 正弦滤波器
  5. 高斯滤波器

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