频分复用技术及其应用

在实际中为了充分发挥信道的传输能力,往往把多路信号合在一起在同一信道内传输,这种把在一个信道上同时传输多路信号的技术称为复用技术。

实现信号多路复用的基本途径之一是采用调制技术,它通过调制把不同路的信号搬移到不同载频上来实现复用,这种技术称为频分复用(FDM)。另一类是时分复用(TDM),它是利用不同的时间间隙来传输不同的话路信号。关于TDM的内容将在后面章节介绍,下面介绍FDM的相关内容。

频分复用是将信道带宽分割成互不重叠的许多小频带,每个小频带能顺利通过一路信号。可以利用调制技术,把不同的信号搬移到相应的频带上,随后把它们合在一起发送出去。如果频率不够高,还可以再进行二次调制(频率搬移)。在接收端通过带通滤波器将各路已调信号分离开来,再进行相应的解调,还原出各路信号。

图4.8.1画出了一个实现n路信号频分复用的系统组成方框图,图中各路信号调制采用SSB方式,当然也可以采用DSB、VSB、FM等调制方式。发送端每路信号调制前的低通滤波器(LPF)的作用是限制信号的频带宽度,避免信号在合路后产生频率相互重叠。在接收端带通滤波器的作用非常关键,由于它的中心频率互不一样,因此它只能让与自己相对应的信号顺利通过,不能使其他信号通过。BPF后的解调器工作原理与前面介绍的单路信号解调器一样。

图4.8.1　频分复用系统的组成

n路信号复用后合路信号的频谱如图4.8.2所示。合路后的每路信号的频谱互不重叠,这是FDM的特点。图中Bg是为防止相邻两路信号频谱之间重叠而增加的防护频带,B∑是FDM合路信号的总带宽。通过图4.8.2写出FDM合路信号的频带宽度为(www.xing528.com)

图4.8.2　FDM合路信号频谱

在频分复用中有一个重要的指标是路际串话,就是某一路在通话时又听到另一路之间的讲话,这是各路信号不希望有的交叉耦合现象。产生路际串话的主要原因是系统中的非线性,这在设计过程中要注意。其次是各滤波器的滤波特性不良和载波频率的漂移。为了减少频分复用信号频谱的重叠,各路信号频谱间应有一定的频率间隔,这个频率间隔称为防护频带。防护频带的大小主要和滤波器的过渡范围有关。滤波器的滤波特性不好,过渡范围宽,相应的防护频带也要增加。

为了能够在给定的信道频带宽度内,能同时传输更多路数的信号,要求边带滤波器的频率特性比较陡峭,当然技术上会有一定的困难。另外,收发两端都采用很多的载波,为了保证接收端相干解调的质量,要求收发两端的载波保证同步,因此常用一个频率稳定度很高的主振源,并用频率合成技术产生各种所需频率,所以载波频漂现象一般是不太严重的。

采用频分复用技术,可以在给定的信道内同时传输许多路信号,传输的路数越多,则通信系统有效性越好。频分复用技术一般用在模拟通信系统中,它在有线通信(载波机)、无线电报通信、微波通信中都得到了广泛的应用。