课件 OFDM系统的一个重要优点就是可以利用快速傅里叶变换实现调制和解调。从而可以大大简化系统实现的复杂度。本小节将简述其原理。

载波通信技术是一种利用频率分割原理进行信号传输的技术，它能够在一对线路上同时传输多路电话信号。这种通信方式的工作原理是在发信端对每一路电话信号使用不同的载波频率进行调制，将各话路的频谱安排在各自不同的频位上。在接收端则进行相反的过程，即解调，将位于不同频位的各话路还原为话音频谱，从而实现载波多路通信。载波通信不仅仅限于传输电话信号，还可以进行二次复用，即传输电报、传真、数据等其他形式的信息。 载波通信技术的历史可以追溯到20世纪初期，其发展离不开电子管和滤波器的发明。这些技术为实现载波电话通信提供了基础条件。随后增音器和同轴电缆的发明进一步推动了载波通信的发展。1918年，在美国的匹茨堡到巴尔的线路上开通了世界上第一个载波电话通信系统，该系统每对线可以传输3路电话。到了1938年，通过技术改进，每对线的通信容量提升到了12路电话。 二战之后，载波通信技术迎来了重大的发展机遇。在两次世界大战中，由于战争的特殊条件限制，除了美国之外的其他国家在长途有线通信方面的发展较为缓慢。二战结束后，各国纷纷建立了大规模的军用长途载波通信系统，通信容量显著提高，从最初的每对线传输几路电话，增加到了几十路甚至几百路。这显示了在军事通信中，载波通信技术的重要性。 在20世纪50年代初，单晶硅制备技术取得了突破性的发展，60年代各种晶体管电子元件相继诞生，这标志着电子元件技术的第二次重大突破。半导体晶体管相较于电子管具有体积更小、重量更轻、耐震性更好、寿命更长、性能更可靠以及功耗更低等诸多优点。这些优点极大地促进了电子技术的发展，并且加速了载波通信的半导体化进程。到了20世纪60年代初，载波通信设备开始进入半导体化阶段。 随着半导体技术的进一步发展以及同轴电缆材料与性能的提升，在70年代，一些国家的军队中先后投入使用了10800路载波电话系统。这些技术进步不仅提高了通信容量，也大大增加了通信系统的可靠性与稳定性。 总而言之，载波通信技术是通信史上的一项重要发明。它有效地利用了有线通信的线路资源，使得原本只能传输单一信号的线路可以传输多路信号，极大地扩展了信道容量，并提升了传输的速度。在军事通信方面，载波通信技术的应用尤为重要，它为军事通信的高效率和安全性提供了强大的技术支撑。随着技术的进步，尤其是半导体技术的发展，载波通信技术也在不断地提升与改进，成为了现代通信技术中不可或缺的一部分。

多载波技术，也称为OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），是现代通信系统中的一种重要调制技术，尤其在无线通信领域如4G、5G和Wi-Fi网络中广泛应用。这种技术通过将高速数据流分解为多个较低速率的数据流，并在多个正交子载波上进行传输，从而实现高效利用频谱资源和增强抗干扰能力。 **1. 多载波技术的基本原理** 多载波技术的核心是将宽带信号分解为多个窄带子载波，每个子载波独立调制数据。这些子载波间的频率间隔是精确设计的，使得它们相互正交，即一个子载波的信号不会对其他子载波产生干扰。正交性使得在接收端可以简单地通过滤波器分离各个子载波，从而实现数据的解调。 **2. OFDM的优势** - **频谱效率高**：由于每个子载波携带的信息量较小，可以充分利用频谱资源，尤其是在频率选择性衰落的信道中，能够更好地利用可用带宽。 - **抗多径干扰**：多载波技术对多径传播的容忍度较高，因为不同路径的信号会在不同的子载波上相消干涉，减少了符号间干扰（ISI）。 - **灵活的带宽分配**：可以根据实际需求动态分配子载波，适应不同速率的服务。 - **易于实现**：OFDM系统的调制和解调相对简单，主要通过快速傅里叶变换（FFT/IFFT）实现。 **3. OFDM的关键技术** - **预编码**：为了减少多径传播造成的衰落，通常采用预编码技术，如循环前缀（CP）来消除符号间的干扰。 - **功率分配**：根据信道状态信息，可以优化子载波的功率分配，提高系统性能。 - **信道估计**：准确的信道估计是OFDM系统正常工作的重要前提，通过训练序列来获取信道状态信息。 - **同步**：精确的时间和频率同步对于保持子载波间的正交性至关重要。 **4. 多载波技术的应用** - **4G/5G移动通信**：LTE和5G NR网络都采用了OFDM作为下行链路的主要调制方式，提供高速数据传输。 - **固定宽带无线接入**：如WiMax，用于城市无线宽带接入。 - **Wi-Fi**：802.11a/g/n/ac/ax标准均采用了OFDM，不断提高无线局域网的数据传输速度。 - **有线电视网络**：DOCSIS（Data Over Cable Service Interface Specification）标准也应用了多载波技术。 **5. 多载波技术的挑战** 尽管多载波技术有诸多优点，但也存在一些挑战，如： - **峰均功率比（PAPR）问题**：OFDM信号的瞬时功率可能远高于平均功率，这可能导致功率放大器的非线性失真。 - **灵敏度对频率偏差敏感**：即使微小的频率偏差也会导致子载波间的正交性破坏，影响系统性能。 - **同步要求严格**：时间和频率的同步需要精确，否则会降低解调性能。 多载波技术是一种高效的通信手段，其理论基础、实现方法以及在现代通信系统中的应用都是深入学习和理解的重点。通过“重邮内部课件”这样的资料，可以深入探讨这些主题，结合丰富的图表和数据，能更好地掌握这一关键技术。

5G通信是当前通信技术发展的焦点，而FBMC（Filter Bank Multi-Carrier，滤波器组多载波）技术作为5G通信中的核心技术之一，具有超越传统OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）技术的潜力。FBMC技术起源于20世纪70年代，但在当时由于实现上的复杂性，并没有受到广泛关注。直至90年代随着数字信号处理技术的发展，特别是快速傅立叶变换和大规模集成电路的出现，FBMC技术开始得到广泛应用。其在多载波调制、信号处理、图像编码压缩等领域均有着重要的应用。 在5G通信中，频谱资源的有效利用是关键问题之一。由于某些频段难以获得连续的宽带资源，而存在一些不连续的频谱资源（空白频谱），传统OFDM技术难以高效利用这些频谱。相比之下，FBMC技术以其在频域上将带宽划分为多个子带的特点，能够在不同子带间实现灵活的频率使用，从而有效利用这些不连续的频谱资源。 OFDM技术虽具有一些优势，例如在载波之间具有正交性，能够有效抵御窄带干扰和频率选择性衰落，但它也存在局限性。例如，其滤波方式为矩形窗滤波，需要插入循环前缀以对抗多径衰落，这导致无线资源的浪费和数据传输速度下降。OFDM信号的旁瓣较大，在载波同步不能保证的情况下，会增加相邻载波之间的干扰。这些问题使得OFDM技术在频谱利用率和系统可靠性方面存在不足。 为了应对这些问题，FBMC技术引入了多相位分解和余弦调制滤波器组等创新设计，可以提供完全重构的能力，减少了混迭和相位失真。此外，FBMC技术能够通过灵活地对信号进行频率分集，增强通信的可靠性。这些特性使FBMC技术在面对多径衰落和频率选择性衰落时，能够提供更为鲁棒的解决方案。 FBMC技术的发展历史表明，它在通信信号处理领域的应用范围从最初的语音处理逐步扩展到图像编码压缩、自适应滤波、雷达信号处理等多个领域。随着理论的完善和技术的进步，FBMC技术在5G通信中的应用前景被广泛看好，有望实现更加高效的频谱利用和更高的数据传输速率。 FBMC技术的优势在于能够更加灵活地适应复杂的通信环境，提供更高的频谱利用率和降低系统峰均比。相比于OFDM，FBMC可以更有效地处理频谱资源的非连续性问题，这对于5G通信系统设计来说，具有非常重要的意义。随着5G网络的不断部署和优化，FBMC技术将作为关键技术之一，为未来无线通信的发展做出重要贡献。

PLC电力线载波通信研究.pdf

### 空间矢量PWM和载波PWM的等效性证明及仿真 #### 一、引言 在电力电子领域，脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)技术被广泛应用于各种电力变换器中，以实现高效的电能转换。其中，空间矢量PWM(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)和载波PWM(Carrier-Based PWM, CB-PWM)是两种非常重要的PWM控制策略。本篇文章将详细探讨这两种PWM技术的等效性，并通过数学推导和MATLAB/Simulink仿真进行验证。 #### 二、理论基础 **1. 空间矢量PWM** 空间矢量PWM是一种基于电压空间矢量的PWM控制方法，它通过对逆变器输出的电压矢量进行优化选择，以获得接近圆形的输出电压轨迹，从而提高输出电压的有效利用率。优化后的SVPWM方法通过调整零矢量的作用时间，使得调制效率进一步提高。 **2. 载波PWM** 载波PWM是一种传统的PWM控制方法，它通过比较参考信号和三角载波信号来决定逆变器开关器件的导通与关断时刻。这种方法简单直观，但可能因载波频率的选择而引入额外的谐波成分。 #### 三、空间矢量PWM与载波PWM的等效性分析 **1. 数学推导** 根据题目中的部分内容，我们可以看到空间矢量PWM实质上可以看作是在三相正弦波中注入了零序分量的调制波，并对其进行规则采样的载波比较PWM。具体来说： - 在每个采样周期\(T_s\)内，为了合成目标输出电压矢量，不同的非零状态矢量的作用时间分别为\(T_1\)和\(T_2\)，零状态矢量的作用时间为\(T_0\)，并且满足\(T_1 + T_2 + T_0 = T_s\)。 - 优化后的SVPWM中，零状态矢量的作用时间\(T_0\)是可以变化的，这与经典的SVPWM不同。 - 通过对SVPWM和载波PWM的数学模型进行对比，可以推导出两者之间的等效关系。例如，在特定的扇区内，通过设定适当的参数，可以使两种PWM方法产生的电压矢量序列相同。 **2. 仿真验证** 为了验证上述理论分析的正确性，可以通过MATLAB/Simulink建立相应的仿真模型。仿真步骤如下： - **仿真原理**：在常规载波PWM的基础上，通过在三相参考电压中注入合适的零序分量，然后通过载波比较产生PWM波形，最后分析这些波形是否符合SVPWM电压矢量合成原则。 - **仿真设置**：假设\(K_0 = 0.5\)，并在每个载波周期内包含2个采样时间\(T_s\)。 - **仿真结果分析**：通过观察仿真波形，可以发现PWM波形确实符合SVPWM电压矢量合成原则，例如在一个载波周期内，矢量合成序列为\(u_7(111) \rightarrow u_3(011) \rightarrow u_1(001) \rightarrow u_0(000) \rightarrow u_0(000) \rightarrow u_1(001) \rightarrow u_3(011) \rightarrow u_7(111)\)，这表明在第4扇区内，两个零矢量的作用时间是相等的。 #### 四、结论 通过对空间矢量PWM和载波PWM的数学推导及MATLAB/Simulink仿真的分析，我们证明了这两种PWM方法在理论上是等效的。优化后的SVPWM不仅扩大了线性调制区，还降低了开关损耗，并且可以通过改变零状态矢量的作用时间来改善电流的频谱特性。这种等效性为设计高效可靠的电力变换器提供了理论依据和技术支持。未来的研究还可以进一步探索如何在实际应用中更好地结合这两种PWM方法的优点，以实现更优的性能表现。

三相模块化多电平变换器（MMC）整流器：双闭环与多种控制策略详解（2020b版及以上）,三相MMC整流器的模块化多电平变换器（MMC）：深度解析双闭环与多种控制策略及载波移相调制技术,模块化多电平变器（MMC），本模型为三相MMC整流器。 控制策略：双闭环控制、桥臂电压均衡控制、模块电压均衡控制、环流抑制控制策略、载波移相调制，可供参考学习使用，默认发2020b版本及以上。 ,模块化多电平变换器（MMC）;三相MMC整流器;双闭环控制;桥臂电压均衡控制;模块电压均衡控制;环流抑制控制策略;载波移相调制;2020b版本及以上。,三相模块化多电平变换器整流器：双闭环与均衡控制策略解析与应用

内容概要：本文详细介绍了如何利用PSpice进行SPWM（正弦脉宽调制）的仿真，特别是针对100kHz载波频率和1kHz正弦调制波的设计。文中首先解释了SPWM的基本原理，即通过比较三角波和正弦波生成PWM信号。然后逐步展示了如何在PSpice中构建各个模块，包括三角波发生器、正弦波调制源、比较器以及功率级电路。特别强调了三角波生成的关键参数设置，如上升时间和周期，以及正弦波的调制深度选择。此外，还讨论了死区时间的设定、MOSFET驱动电路的设计细节，并提供了具体的仿真设置和测量方法。最后，通过傅里叶分析验证了输出波形的质量，探讨了总谐波失真（THD）和效率等问题。 适合人群：从事电力电子、电机控制等领域，熟悉PSpice仿真软件的研发工程师和技术人员。 使用场景及目标：适用于需要深入理解和掌握SPWM调制原理及其仿真的技术人员。目标是帮助读者通过具体实例学会如何在PSpice中搭建完整的SPWM系统，优化电路性能，降低谐波失真，提高效率。 其他说明：文中不仅提供了详细的电路设计步骤，还包括了许多实践经验分享，如如何避免高频振荡、选择合适的调制深度等。同时，作者还提到了一些常见的陷阱和解决方案，有助于读者在实际项目中少走弯路。

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