杂7杂8学一点之多普勒效应

news2024/11/28 8:02:29

最重要的放在最前面,本文学习资料:B站介绍多普勒效应的优秀视频。如果上学时老师这么讲课,我估计会爱上上课。

目录

  • 1. 多普勒效应
  • 2. 多普勒效应对通信的影响
  • 3. 多普勒效应对低轨卫星通信的影响

1. 多普勒效应


一个小石头扔进平静的湖面,荡出一圈一圈的波纹,这一圈圈的波纹具有恒定的间隔,这个小石头就是波源

在这里插入图片描述

静止波源对应的正弦波图,波的频率不变

在这里插入图片描述


如果波源在移动,那么它的波不再是恒定的。
在这里插入图片描述

移动波源对应的正弦波图,可以看出波动频率越来约高

在这里插入图片描述

波源和观察者有相对运动时,观察者接受到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象,叫做多普勒效应

  • 在运动的波源前面,波被压缩,波长变得较短,频率变得较高;在运动的波源后面,波变长,频率变低。
  • 波源的速率越高,产生的多普勒效应越大。

运动会导致频率的变化!!

2. 多普勒效应对通信的影响

星座图旋转‌:在通信系统中,发送信号的载波频率可能会因为多普勒效应而产生频偏,导致接收机的本振频率与发送频率不一致,从而引起星座图的旋转,这可能导致判决出错,影响通信质量。

采样点影响‌:多普勒效应会使波形受到影响,可能导致采样点偏离理想位置,进而影响信号的恢复和解码。

解决多普勒效应的经典方法

3. 多普勒效应对低轨卫星通信的影响

对于低轨卫星移动通信系统,卫星运行速度快,在通信中会产生较大的多普勒频偏,使得接收端的解调等过程变得非常困难。

多普勒频移估计与补偿的解决方案

  • 几何分析法:计算通信卫星和地面终端的相对运动速度,进而计算出多普勒频移值
  • 卡尔曼滤波频移估算算法
  • 最大似然估计算法:对通信过程中的多普勒频移因子进行计算,并反馈到频率补偿模块,由频率补偿模块对发射信号频率进行预补偿,以达到收发双方频率同步的目的

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