改9光学信号的调制

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1、第第0909章章 光学信号的调制光学信号的调制9.2 9.2 光信号调制的基本原理光信号调制的基本原理9.3 9.3 光信号调制的基本方法光信号调制的基本方法9.4 9.4 调制信号的解调调制信号的解调9.1 9.1 光信号调制的概述光信号调制的概述9.1 9.1 光信号调制的概述光信号调制的概述光波是信息的载体，通常称为光波是信息的载体，通常称为光载波光载波。1. 1. 载波的特征参数？载波的特征参数？ 2. 2. 调制：一次调制和二次调制调制：一次调制和二次调制 3. 3. 二次调制的意义二次调制的意义 1.1.光载波的光载波的特征参数特征参数 人眼和探测器起作用的是光波的电场强度人眼和探

2、测器起作用的是光波的电场强度 00c o s ( 2)EEv t振幅振幅频率频率相位相位特征参数：特征参数： 光强、光强、振幅、频率、相位、振幅、频率、相位、 偏振方向偏振方向、传播方向传播方向， 22020cos2cos2I tEtIt 光的强度光的强度 （辐通量密度辐通量密度） 光强光强是使用最是使用最为广泛的为广泛的特征参数特征参数2. 2. 调制：一次调制和二次调制调制：一次调制和二次调制 光学调制光学调制是指改变光载波的一个或者几个特征参数是指改变光载波的一个或者几个特征参数的过程。的过程。 特征参数：特征参数： 光强、光强、振幅、频率、相位、振幅、频率、相位、 偏振方向偏振方向、传

3、播方向传播方向， 一次调制一次调制二次调制二次调制 广义的广义的光学调制光学调制例例1.1.卫星遥感农作物产量卫星遥感农作物产量 地面植物反射太阳光的光谱，生长状况信息地面植物反射太阳光的光谱，生长状况信息 将信息将信息直接直接加载到光载波上的调制，称为加载到光载波上的调制，称为一次调制一次调制 例例2 2 光纤通信系统光纤通信系统 将声音、图像信息加载到光波上将声音、图像信息加载到光波上 人为地人为地按确定的规律变换载波信号，称为按确定的规律变换载波信号，称为二次调制二次调制 脉冲调制脉冲调制将信息加载到光波上？将信息加载到光波上？ 人为地人为地按确定的规律变换载波信号，称为按确定的规律变换

4、载波信号，称为二次调制二次调制例例3：激光脉冲测距：激光脉冲测距主波主波回波回波例例4 4：利用调制光测量液体浓度：利用调制光测量液体浓度 液体浓度（信息）对光强参数的调制液体浓度（信息）对光强参数的调制 一次调制一次调制调制盘（确定时间规律）对光强参数的调制为调制盘（确定时间规律）对光强参数的调制为 二次调制二次调制 3.3.二次调制的意义？二次调制的意义？声音、图像声音、图像加载信息加载信息抑制干扰抑制干扰改善品质改善品质第第0909章章 光学信号的调制光学信号的调制9.2 9.2 光信号调制的基本原理光信号调制的基本原理9.3 9.3 光信号调制的基本方法光信号调制的基本方法9.4 9.

5、4 调制信号的解调调制信号的解调9.1 9.1 光信号调制的概述光信号调制的概述9.2 9.2 光信号调制的基本原理光信号调制的基本原理9.2.1 模拟调制模拟调制9.2.2 脉冲调制脉冲调制9.2.3 编码调制编码调制9.2.1模拟调制模拟调制振幅调制振幅调制(AM) 频率调制频率调制(FM) 光强调制光强调制1.振幅调制振幅调制(AM) 载 波调制波调幅波( )cosV ttm( )cos()E tEtm( )1coscos()E tmt Etm( )1sin()cos()E tmtEt讨论：讨论： 调制指数调制指数m 对调幅波形的影响对调幅波形的影响m1称为过量调幅，包络称为过量调幅，包

6、络形状与调制信号严重失真形状与调制信号严重失真mm( )cos()1cos() cos() 2E tEtmEtt调幅波频谱调幅波频谱信息信息“频率频率” 载波载波“频率频率” 调幅波带宽调幅波带宽 B=2Fm( )1coscos()E tmt Et调幅波频谱：调幅波频谱： 启动虚拟仪器启动虚拟仪器LabVIEW8.6仿真信号仿真信号单一频率调制信号单一频率调制信号 调幅波频谱：调幅波频谱： 启动虚拟仪器启动虚拟仪器LabVIEW8.6仿真信号仿真信号多个频率调制信号多个频率调制信号 2.光强调制光强调制 22200coscosI tEtIt光强光强是使用最为广泛的特征参数是使用最为广泛的特征参

7、数除非对光源直接调制，一般强度调制都是衰除非对光源直接调制，一般强度调制都是衰减调制，考虑经过光强调制以后不易失真，减调制，考虑经过光强调制以后不易失真，则平均光强选在则平均光强选在 I I0 0/2 /2 。20( )(1cos)cos ()2II tmtt1m 频谱分析频谱分析 200000( )(1cos)cos ()2cos(22 )cos444cos(2)2 cos(2)2 8II tmttIItI mtI mtt这两项虽包含信息项，但能量过低，其高频这两项虽包含信息项，但能量过低，其高频特性可通过平方津探测器和第两项一起滤掉特性可通过平方津探测器和第两项一起滤掉3.频率调制频率调制

8、(FM) 调频波调频波 调制信号调制信号 频率调制：频率调制：载波的频率变化载波的频率变化信息信息 ( )sin ( ) ( )E tEV t tV t00( )sinsin()sinsin()fE tEttEtmt频率调制指数频率调制指数 对瞬时角频率在时间上积分得到相角，正对瞬时角频率在时间上积分得到相角，正如对瞬时速度在时间上积分得到距离一样如对瞬时速度在时间上积分得到距离一样频偏：频偏： 频偏与调频偏与调制信号频制信号频率无关，率无关，与其幅度与其幅度成正比，成正比，这是调频这是调频波的基本波的基本特征特征 000( )( )cos()cos()ffmtk V tk Att瞬时角频率瞬

9、时角频率瞬时角频率变化范围瞬时角频率变化范围 0( ) t频率调制实质上就是相位调制频率调制实质上就是相位调制 调制指数调制指数m 对调频波形的影响对调频波形的影响0( )sinsin()fE tEtmt启动虚拟仪器启动虚拟仪器LabVIEW8.6仿真信号仿真信号调制指数调制指数m 对调频波形的影响对调频波形的影响启动虚拟仪器启动虚拟仪器LabVIEW8.6仿真信号仿真信号0( )sinsin()fE tEtmtB=2(1+mf)F0( )sinsin()fE tEtmt调频波的频谱由载频调频波的频谱由载频0 0和无数对边频和无数对边频(0 0 nn) )组成组成调频波的另一特征：调频波有效带

10、宽随调制信号调频波的另一特征：调频波有效带宽随调制信号振幅增大而变宽，但与调制信号的频率基本无关振幅增大而变宽，但与调制信号的频率基本无关 根据对信号失真要求的不同，调频波有效频宽不根据对信号失真要求的不同，调频波有效频宽不同，一般取同，一般取9.2.2 脉冲调制脉冲调制原始脉冲波形原始脉冲波形 脉冲脉冲幅度幅度调制调制 脉冲脉冲频率频率调制调制 脉冲脉冲宽度宽度调制调制 应用：应用：激光测距、目标跟踪与识别等激光测距、目标跟踪与识别等 9.2.3 9.2.3 编码调制编码调制抽抽 样样量量 化化 编编 码码 把模拟信号先变成脉冲序列，再变成代表信号把模拟信号先变成脉冲序列，再变成代表信号信息

11、的二进制编码，然后对载波进行强度调制。信息的二进制编码，然后对载波进行强度调制。模拟量模拟量4，8，0100，1000，脉冲量脉冲量数字信号数字信号第第9 9章章 光学信号的调制光学信号的调制9.2 9.2 光信号调制的基本原理光信号调制的基本原理9.3 9.3 光信号调制的基本方法光信号调制的基本方法9.4 9.4 调制信号的解调调制信号的解调9.1 9.1 光信号调制的概述光信号调制的概述9.3 光信号调制的基本方法光信号调制的基本方法可调参数：可调参数： 光强、光强、振幅、频率、相位、振幅、频率、相位、 偏振方向偏振方向、传播方向传播方向， 9.3.2 光信号光信号相位相位的调制的调制