通信原理-第4章

1、 通信原理通信原理第第4章章江蘇師范大學(xué)江蘇師范大學(xué)李全彬李全彬1n4.1 引言引言n4.2 幅度調(diào)制幅度調(diào)制n4.3 角度調(diào)制角度調(diào)制n4.4 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能n4.5 角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第四章第四章 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)2nm(t)是隨機(jī)信號?？梢酝ㄟ^自相關(guān)函數(shù)是隨機(jī)信號?？梢酝ㄟ^自相關(guān)函數(shù)Rm(t (t) )和和功率譜密度功率譜密度PM( (f) )來描述，并且其頻譜位于來描述，并且其頻譜位于f=0 附近，稱附近，稱m(t)為為基帶信號基帶信號，又由于它是模擬信，又由于它是模擬信號，故稱為號，故稱為模擬基帶信號模擬基帶信號

2、。 4.1 引引言言3n在頻帶信道中傳輸模擬基帶信號，需要通過在頻帶信道中傳輸模擬基帶信號，需要通過正正弦波載波弦波載波將低通型的模擬基帶信號變換為頻帶將低通型的模擬基帶信號變換為頻帶信號，這就是信號，這就是調(diào)制調(diào)制。 n模擬信源信息經(jīng)過傳感器變?yōu)殡娦盘柲M信源信息經(jīng)過傳感器變?yōu)殡娦盘杕(t)， m(t)為模擬信號。為模擬信號。 n載波信號： 4.1 引引言言( )()ccc2cosfc tAt( )( )( )()c2cossA ttftt4n已調(diào)信號： n調(diào)制信號：m(t)n本章默認(rèn)本章默認(rèn)m(t) 的均值為的均值為0、帶寬為、帶寬為W n調(diào)制的方法：5n1.幅度調(diào)制：AM（Amplitu

3、de Modulation） 按m(t)的幅度變化規(guī)律去控制載波的幅度的幅度變化規(guī)律去控制載波的幅度n調(diào)制的方法：6n2.頻率調(diào)制：FM（Frequency Modulation）使載波的瞬時頻率隨著調(diào)制信號使載波的瞬時頻率隨著調(diào)制信號m(t)的強(qiáng)弱而產(chǎn)生的強(qiáng)弱而產(chǎn)生頻率偏移而載波幅度維持不變頻率偏移而載波幅度維持不變n調(diào)制的方法：7n3.相位調(diào)制：PM（Phase Modulation）載波的相位對其參考相位的偏離值隨調(diào)制信號載波的相位對其參考相位的偏離值隨調(diào)制信號m(t)的瞬時值成比例變化的瞬時值成比例變化n調(diào)制的作用：（1）頻譜搬移，適應(yīng)頻帶信道的帶通特性（2）實(shí)現(xiàn)信道的頻分復(fù)用我國的調(diào)

4、頻廣播頻率范圍：87.5M-108M;無繩電話：108M-150M;民航：118M-137M;武警公安：350M;業(yè)余無線電：頻率分配表;民用對講機(jī)：409M-410M（3）提高通信的有效性和可靠性（抗噪聲能力提高）8n幅度調(diào)制方法：幅度調(diào)制方法：(1) 雙邊帶抑制載波調(diào)幅(DSB-SC) (2) 具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅(AM) (3) 單邊帶調(diào)幅(SSB) (4) 殘留邊帶調(diào)幅(VSB)4.2 幅度調(diào)幅度調(diào)制制9n1 .DSB-SC信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生4.2.1 雙邊帶抑制載波調(diào)幅雙邊帶抑制載波調(diào)幅(DSB-SC AM)( )( ) ( )( )()ccc2coss tm tA m tc

5、 ttf10Double-SideBand Suppressed-Carrier AM雙邊帶抑制載波調(diào)幅示例（1）m(t)為確定信號為確定信號2 .DSB-SC信號的頻譜特性信號的頻譜特性12載波信號c(t)的頻譜：13( )( ) ( )( )()ccc2coss tm tA m tc ttf|f|fc的頻率分量稱為的頻率分量稱為s(f)的的上邊帶上邊帶|f|fc的頻率分量稱為的頻率分量稱為s(f)的的下邊帶下邊帶1.上下邊帶攜上下邊帶攜帶相同的信息帶相同的信息2.s(f)頻譜中頻譜中不含離散的載不含離散的載波載頻分量波載頻分量例題：18 模擬基帶信號m(t)為隨機(jī)過程M(t)的樣本函數(shù)，調(diào)

6、幅信號s(t)也是隨機(jī)過程S(t)的樣本函數(shù)。如果M(t)是平穩(wěn)隨機(jī)過程，則S(t)是循環(huán)平穩(wěn)隨機(jī)過程。其平均自相關(guān)函數(shù)：（2） m(t)為隨機(jī)信號19所以：所以：DSB-SC AM信號的雙邊功率譜密度：信號的雙邊功率譜密度：( )()()2ccc4msmAP fffPffP此關(guān)系對隨機(jī)m(t)的所有樣本都成立雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號的相干解調(diào)20不考慮噪聲時的接收信號為( )( )( )()ccccos 2r ts tA m ttf乘以本地載波2cos(2fct+)( )()( )()()( )()( )()ccccccccccccosco2224scos=coscosfffr ttA m t

7、ttAm tAm tf t最后一項(xiàng)可以用低通濾波器濾除，從而得到( )( )()occ=cosy tAm t21DSB-SC信號的相干解調(diào)這種信號載波的載頻和相位與恢復(fù)載波的頻率這種信號載波的載頻和相位與恢復(fù)載波的頻率和相位相同的解調(diào)方式，稱為和相位相同的解調(diào)方式，稱為相干解調(diào)相干解調(diào)（也稱（也稱同步解調(diào)）同步解調(diào)）n理想相干解調(diào)器必須滿足c=，即：接收端能復(fù)制出一個與發(fā)送載波完全一致的載波.n接收端重建發(fā)送載波的方法有多種，例如：(1) 發(fā)端加一離散的載頻分量，該分量稱為導(dǎo)頻(pilot)(2) 用一些信號處理技術(shù)從接收的DSB-SC信號中提取發(fā)送載波。例如：平方環(huán)、COSTAS環(huán)（第6章）

8、。載波提取載波提取22DSB-SC AM因?yàn)檩d波被抑制，接收端必須具因?yàn)檩d波被抑制，接收端必須具有載波恢復(fù)電路，不經(jīng)濟(jì)。有載波恢復(fù)電路，不經(jīng)濟(jì)。n1. 具有離散大載波的雙邊帶幅度調(diào)制信號具有離散大載波的雙邊帶幅度調(diào)制信號(AM)(又稱又稱標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅，簡記為，簡記為AM)4.2.2 具有離散大載波的雙邊帶具有離散大載波的雙邊帶 幅度調(diào)制（）幅度調(diào)制（）23AM信號波形AM信號可以表示為一個DSB-SC信號和一個純載波的和 AM信號的產(chǎn)生信號的產(chǎn)生24( )()( )()cc=cos2o2c sccf tfsm tttAA( )( )()c2=1coscs tAm tf t即：即：稱標(biāo)量因子

9、a為調(diào)制指數(shù)或調(diào)幅系數(shù)25( )( )()c2=1coscs tAm tf t默認(rèn)假設(shè)m(t)的幅度小于1( )( )max |( )|max |( )|nm tm tam tm t定義則可寫成( )( )()cc2=1osncfsAttam t復(fù)包絡(luò)為( )( )( )Lcc11nstAam tAm t例題：AM信號可以表示為一個DSB-SC信號和一個純載波的和 因此其功率譜是DSB-SC的功率譜增加一個載頻線譜 2. AM信號的頻譜特性信號的頻譜特性28( )()( )()cc=cos2o2c sccf tfsm tttAA與DSB-SC相比，頻譜多出了離散大載波分量例題：思考：AM調(diào)制的

10、效率如何？為什么還會是標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅呢？34 模擬基帶信號m(t)為隨機(jī)過程M(t)的樣本函數(shù)，調(diào)幅信號s(t)也是隨機(jī)過程S(t)的樣本函數(shù)。如果M(t)是平穩(wěn)隨機(jī)過程，則S(t)是循環(huán)平穩(wěn)隨機(jī)過程。其平均自相關(guān)函數(shù)：（2） m(t)為隨機(jī)信號35所以：所以：AM信號的雙邊功率譜密度：信號的雙邊功率譜密度：36AM信號的調(diào)制效率信號的調(diào)制效率AM信號的調(diào)制效率為攜帶消息的已調(diào)信號功率與已信號的調(diào)制效率為攜帶消息的已調(diào)信號功率與已調(diào)信號總功率之比。調(diào)信號總功率之比。nAM除了可以像DSB-SC那樣采用相干解調(diào)外，還可以用包絡(luò)檢波器解調(diào)，從而免除提取同步載波這個過程n包絡(luò)檢波過程：二極管整流+低通濾波

11、器3. AM信號的解調(diào)信號的解調(diào)37思考：DSB-SC AM可以采用包絡(luò)檢波解調(diào)嗎？圖圖4.2.11 利用邊帶濾波法產(chǎn)生單邊帶信號利用邊帶濾波法產(chǎn)生單邊帶信號4.2.3 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅(SSB AM)1. 單邊帶調(diào)幅信號的產(chǎn)生及其表示式單邊帶調(diào)幅信號的產(chǎn)生及其表示式39Single SideBand AM40單邊帶調(diào)制的頻譜關(guān)系41( )( )( )=jm tm tm t上單邊帶調(diào)制的復(fù)包絡(luò)是m(t)的正頻率部分（解析信號）( )( )( )( )cj2USBcc=Reecos2sin2f tstm tm tf tm tf t同理( )( )( )LSBcc=cos2sin2stm tf

12、 tm tf t圖4.2.13 產(chǎn)生單邊帶調(diào)幅信號的又一方法42( )( )( )LSBcc=cos2sin2stm tf tm tf t3. 單邊帶調(diào)幅信號的相干解調(diào)單邊帶調(diào)幅信號的相干解調(diào)43SSB( )( )cos(2)( )sin(2)ccccstA m tf tA m tf t0( )( )cytA m tSSB( ) 2cos(2)( )ccstf tA m t二倍頻分量440c( )( )y tAm t復(fù)包絡(luò)的實(shí)部為cj ( )( )A m tm tSSB的復(fù)包絡(luò)為說明：nSSB AM的優(yōu)點(diǎn)是功率利用率和頻帶利用率都很高，帶寬只有DSB-SC AM的一半。n發(fā)送和接收設(shè)備都比較復(fù)

13、雜，一般用于頻帶比較擁擠的場合，如短波廣播和頻分多路復(fù)用系統(tǒng)中。nSSB AM要求濾波器在載頻附近有陡峭的截止特性，對于語音信號還能滿足，對于視頻信號則難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橐曨l信號中直流分量和低頻分量豐富，SSB AM 中濾波器性能的不理想會引起失真。圖4.2.14 殘留邊帶調(diào)幅4.2.4殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅(VSB AM)46Vestigial SideBand AM比較48( )()ec=HfH ffVSB濾波器的等效低通為H(f+fc)( )()Lc( )SfM f H ffVSB信號的復(fù)包絡(luò)頻譜為復(fù)包絡(luò)實(shí)部為( )( )*LLL1Re( )2s tstst49復(fù)包絡(luò)實(shí)部的頻譜為( )()

14、( )()()()( )()()*LL*cccc12122SfSfM f H ffMf HffM fH ffHff 如欲解調(diào)出m(t)，必須()()cc|,H ffHfffW常數(shù)在載頻附近，在載頻附近，H(f)必須具有互補(bǔ)對稱性必須具有互補(bǔ)對稱性n模擬幅度調(diào)制模擬幅度調(diào)制屬于屬于線性調(diào)制線性調(diào)制：把調(diào)制信號的頻譜搬移：把調(diào)制信號的頻譜搬移到載波頻率兩側(cè)而成為上、下邊帶，只改變頻譜中各到載波頻率兩側(cè)而成為上、下邊帶，只改變頻譜中各分量的頻率，但不改變各分量振幅的相對比例（上邊分量的頻率，但不改變各分量振幅的相對比例（上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與調(diào)制信號的頻譜相同，下邊帶的頻譜帶的頻譜結(jié)構(gòu)與調(diào)制信號的頻譜相

15、同，下邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)則是調(diào)制信號頻譜的鏡像）結(jié)構(gòu)則是調(diào)制信號頻譜的鏡像）n在調(diào)頻系統(tǒng)中，載波的頻率隨基帶信號變化。在調(diào)相在調(diào)頻系統(tǒng)中，載波的頻率隨基帶信號變化。在調(diào)相系統(tǒng)中，載波的相位隨基帶信號變化。系統(tǒng)中，載波的相位隨基帶信號變化。調(diào)頻及調(diào)相均調(diào)頻及調(diào)相均屬非線性調(diào)制，統(tǒng)稱為角度調(diào)制屬非線性調(diào)制，統(tǒng)稱為角度調(diào)制。n角度調(diào)制的占有角度調(diào)制的占有較寬較寬的信道帶寬，通常是基帶信號帶的信道帶寬，通常是基帶信號帶寬的許多倍。寬的許多倍。n角度調(diào)制系統(tǒng)是以犧牲帶寬來角度調(diào)制系統(tǒng)是以犧牲帶寬來換取高的抗噪能力換取高的抗噪能力。4.3 角度調(diào)制角度調(diào)制51對于Accosq q，稱q q為角度角度4.3.1

16、 調(diào)頻及調(diào)相信號調(diào)頻及調(diào)相信號52為瞬時角頻率瞬時角頻率( )ddttq稱為瞬時頻率偏移（瞬時頻偏）瞬時頻率偏移（瞬時頻偏）( )d2d1ttq稱( )cosAtq若q q為是t的函數(shù)q(q(t)為信號的相位函數(shù)為信號的相位函數(shù)若s(t)為帶通信號，其載波頻率是fc，則q q( (t) )可以寫成53角度調(diào)制信號s(t)可以表示為：則則s(t)的瞬時頻偏為：的瞬時頻偏為：即：為為瞬時相位偏移瞬時相位偏移對于調(diào)制信號m(t)54線性調(diào)相線性調(diào)相：在任何時刻t，瞬時相偏是m(t)的線性函數(shù)：( )( )ptK m t線性調(diào)頻線性調(diào)頻：在任何時刻t，瞬時頻偏是m(t)的線性函數(shù)：( )( )fd2

17、dtK m tt稱Kp為相位偏移常數(shù)相位偏移常數(shù)，稱Kf為頻率偏移常數(shù)頻率偏移常數(shù)則：調(diào)相信號(PM)的表達(dá)式為：55線性調(diào)相線性調(diào)相：在任何時刻t，瞬時相偏是m(t)的線性函數(shù)：( )( )ptK m t56則：調(diào)頻信號（FM）表達(dá)式為：線性調(diào)頻線性調(diào)頻：在任何時刻t，瞬時頻偏是m(t)的線性函數(shù)：( )( )fd2 dtK m ttPM與FM的關(guān)系57先微分再調(diào)頻=調(diào)相先積分再調(diào)相=調(diào)頻( )( )ccpcos 2dts tAf tKmtt( )( )( )ccfccfcos 22dcos 22ts tAf tKmAf tK m ttt幾個概念：58調(diào)相系統(tǒng)(PM)的最大相位偏移最大相位偏

18、移：調(diào)頻系統(tǒng)(FM)的最大頻率偏移最大頻率偏移：調(diào)相系統(tǒng)(PM)的調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)：調(diào)頻系統(tǒng)(FM)的調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)：W為為m(t)的帶寬的帶寬例題：解：調(diào)相系統(tǒng)（調(diào)相系統(tǒng)（PM）：）：調(diào)頻系統(tǒng)調(diào)頻系統(tǒng)（FM）：）：調(diào)相系統(tǒng)(PM)的調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)：調(diào)頻系統(tǒng)(FM)的調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)：則其PM或FM的有效帶寬為：62()()212mBffW 其中 是調(diào)制指數(shù)卡松公式卡松公式角度調(diào)制信號的有效帶寬計算方法角度調(diào)制信號的有效帶寬計算方法設(shè)基帶信號設(shè)基帶信號對于FM信號，有效帶寬還可以表示為：63()()212mBffW 是調(diào)頻指數(shù)fW角度調(diào)制信號的有效帶寬計算方法角度調(diào)制信號的有效帶寬計算方法

19、設(shè)基帶信號設(shè)基帶信號其中f是最大頻偏例題：解：（1）問題：調(diào)頻信號帶寬和調(diào)幅信號帶寬相比，有什么明顯的不同？1.直接調(diào)頻圖4.3.3 利用VCO做調(diào)頻器4.3.3 角度調(diào)制器與解調(diào)器角度調(diào)制器與解調(diào)器67Voltage-Controlled Oscillator68VCO可滿足調(diào)頻的大頻偏要求，但很難同時保證VCO中心頻率的穩(wěn)定性要求，因此，實(shí)際中常用鎖相環(huán)方案。圖4.3.4 利用鎖相環(huán)的寬帶調(diào)頻器2 間接調(diào)頻間接調(diào)頻圖圖4.3.5 窄帶與寬帶角調(diào)信號產(chǎn)生框圖窄帶與寬帶角調(diào)信號產(chǎn)生框圖不一定是需要的載頻不一定是需要的載頻上上/下變頻下變頻（混頻（混頻+帶通）帶通）3 調(diào)頻解調(diào)器調(diào)頻解調(diào)器(1)

20、 普通鑒頻器普通鑒頻器圖圖4.3.6 普通鑒頻器的原理框圖普通鑒頻器的原理框圖將幅度恒定的調(diào)頻波將幅度恒定的調(diào)頻波變?yōu)檎{(diào)幅調(diào)頻波，即變?yōu)檎{(diào)幅調(diào)頻波，即幅度和頻率都隨幅度和頻率都隨m(t)線性變化。線性變化。圖圖4.3.8 調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)框圖調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)框圖(2) 調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)方案調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)方案引入負(fù)反饋后，鑒頻器輸引入負(fù)反饋后，鑒頻器輸入端的調(diào)頻信號的調(diào)制指入端的調(diào)頻信號的調(diào)制指數(shù)變小，帶寬變窄。數(shù)變小，帶寬變窄。圖圖4.3.9 利用鎖相環(huán)作調(diào)頻解調(diào)器利用鎖相環(huán)作調(diào)頻解調(diào)器(3) 利用鎖相環(huán)作調(diào)頻解調(diào)器利用鎖相環(huán)作調(diào)頻解調(diào)器比較輸入和輸出信號的相位差，變?yōu)殡娦盘柸タ刂票容^輸入和輸出信號

21、的相位差，變?yōu)殡娦盘柸タ刂芕COFM的產(chǎn)生與解調(diào) 圖4.4.1 通過加性噪聲信道傳輸?shù)哪M通信系統(tǒng)解 調(diào)模型4.4 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能寬帶白噪聲寬帶白噪聲窄帶白噪聲窄帶白噪聲帶通濾波帶通濾波器器窄帶噪聲的表示式之一為窄帶噪聲的表示式之一為圖圖4.4.2 窄帶白高斯噪聲窄帶白高斯噪聲n(t) 的雙邊功率譜密度的雙邊功率譜密度( )( )tftntfntncscc2sin2cos圖圖4.4.3 nc(t)及及ns(t)的的 雙邊功率譜密度雙邊功率譜密度n已知：調(diào)制信號帶寬為W，接收的有用信號功率為PR，噪聲的雙邊功率譜密度為N0/2n求：相干解調(diào)輸出的信噪比4.4.1

22、 雙邊帶抑制載波調(diào)幅系統(tǒng)雙邊帶抑制載波調(diào)幅系統(tǒng) 的抗噪聲性能的抗噪聲性能77接收信號是78( )( )( )( )cccccos2cos2sin2csr tAm tf tn tf tn tf t對r(t)作相關(guān)解調(diào)：（1）解調(diào)輸出信號平均功率：）解調(diào)輸出信號平均功率：（2）解調(diào)輸出噪聲平均功率：）解調(diào)輸出噪聲平均功率：（3）解調(diào)輸出信噪比：）解調(diào)輸出信噪比：（4）解調(diào)輸入信號平均功率：）解調(diào)輸入信號平均功率：82 模擬基帶信號m(t)為隨機(jī)過程M(t)的樣本函數(shù)，調(diào)幅信號s(t)也是隨機(jī)過程S(t)的樣本函數(shù)。如果M(t)是平穩(wěn)隨機(jī)過程，則S(t)是循環(huán)平穩(wěn)隨機(jī)過程。其平均自相關(guān)函數(shù)：DSB-

23、SC AM:m(t)為隨機(jī)信號 P65,4.2.6-4.2.7（4）解調(diào)輸入信號平均功率：）解調(diào)輸入信號平均功率：（5）解調(diào)輸入噪聲平均功率：）解調(diào)輸入噪聲平均功率：（6）解調(diào)輸入信噪比：）解調(diào)輸入信噪比：解調(diào)輸出信噪比：解調(diào)輸出信噪比：解調(diào)輸入信噪比：解調(diào)輸入信噪比：結(jié)論：結(jié)論：DSB-SC AM 的相關(guān)解調(diào)輸出信噪的相關(guān)解調(diào)輸出信噪比是輸入信噪比的比是輸入信噪比的2倍。倍。2021-12-8854.4.2. SSB 調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能( ) ( )cos( )sinSSBcccstA m ttm tt)()(21)(tntmAtyccottrtyccos)()( SSB 調(diào)幅信號解調(diào)器輸

24、入信號解調(diào)器相乘器輸出信號解調(diào)器輸出信號( ) ( )cos( )sin( )( )( )cos( )( )sincccccccscr tA mtt mttn tAmtn ttAmtn tt基帶信號噪聲分量2021-12-886/222222/22221( ( ) cos ( ) sin)d(0)(0)22TcccTccMMcMA Em ttEm tttTAARRA P解調(diào)器輸入信噪比(1) 解調(diào)器輸入端的信號( )( )( )cos( )( )sinccccscr tA m tn ttA m tn tt信號(2) 解調(diào)器輸入端的信號平均功率/22/21( )cos( )sin dTRcccc

25、TPEA m ttA m tttT循環(huán)平穩(wěn)過程噪聲噪聲2021-12-887解調(diào)器輸入信噪比0|( )20cnNffWPff為其他值000( )22iWnnNPPf dfdfN W(3) 解調(diào)器輸入端的噪聲平均功率(4) 解調(diào)器輸入信噪比200()SSBicMRRinA PPPSNPN WN W2021-12-888解調(diào)器輸出信噪比(5) 解調(diào)器輸出信號的平均功率(6) 解調(diào)器輸出噪聲的平均功率McMccoPARAtMEAP4)0(4)(42222nnnPPPco41410|( )20cnNffWPff為其他值00( )2WnnWNPPf dfdfN W2BW)()(21)(tntmAtycc

26、o2021-12-889(7) 解調(diào)器輸出信噪比20014()14SSBocMoRonA PPPSNPN WWN解調(diào)器輸入端的平均功率(8) SSB-SC AM系統(tǒng)的調(diào)制增益()()1 (0dB)DSBDSBoiSSGNN2021-12-890DSB-SC AM系統(tǒng)與SSB系統(tǒng)的比較(抗噪聲性能)()()2DSBDSBDSBoiSSGNN()()1SSBSSBSSBoiSSGNN()()DSBSSBDSBSSBRRooPPSSNN時從抗噪聲的觀點(diǎn)看，單邊帶的解調(diào)性能和雙邊帶是相同的，因?yàn)檩敵鲂旁氡认嗤ｋp邊帶解調(diào)性能比單邊帶好？2021-12-8914.4.3.具有離散大載波的具有離散大載波的

27、雙邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能雙邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能(1). 相干解調(diào)( ) 1( )( )cos2( )sin2cnccscr tAam tn tf t n tf t1( )1( )( )2ocncy tAam tn t11( )( )( )22ocncy tA am tn tAM信號解調(diào)器輸入信號解調(diào)器低通濾波輸出信號解調(diào)器隔直電路輸出信號( )1( )cos2cncs tAam tf t2221 ( ) 12nRcMPEs tAa P解調(diào)器輸入信號功率002csnnnPPPN BN W解調(diào)器輸入噪聲功率2021-12-892222222220022001(1)42()1214()()1n

28、nnnAMncnnccMMcMMoMnMRRMAA a Pa PA a Pa PSNN Wa PN WPa PPPa PN WN W()/()2AMAMoiSSGNN0()2AMRiPSNN W2214nocMPA a P：調(diào)制效率一般情況1解調(diào)增益很低11( )( )( )22ocncy tA am tn t2021-12-893(2) 包絡(luò)檢波22( )1( )( )( )rcncsV tAam tn tn t( )1( )1scnP n tAm t( )1( )( )rcncV tAam tn t( )( )( )ocncy tA am tn ta. 大信噪比情況( )1( )( )co

29、s2( )sin2( )cos2( )cnccscrcr tAam tn tf tn tf tV tf ttq與相干解調(diào)僅差一個常數(shù)，輸入、輸出信噪比相同結(jié)論：大信噪比條件下，結(jié)論：大信噪比條件下，AM包絡(luò)檢波的性能和相包絡(luò)檢波的性能和相干解調(diào)近似相同。干解調(diào)近似相同。2021-12-894222222( )1( )( )( )1( )( )( )2( )1( )rcncscncsccnV tAam tn tn tAam tn tn tAn tam tb. 小信噪比情況22222( )( )( )( )11( )( )( )ccrcsncsAn tV tn tn tam tn tn t2( )

30、( )( )11( )( )( )( )1( )( )ccrnnnccnnnA ntVtVtamtVtA ntVtamtVt輸出信號和噪聲是相乘的此項(xiàng)其它項(xiàng)22( )( )( )ncsV tn tn tx1時，11/2xx 結(jié)論：小信噪比時，結(jié)論：小信噪比時，AM包包絡(luò)檢波輸出信號是和噪聲相絡(luò)檢波輸出信號是和噪聲相乘的，此時無法區(qū)分信號。乘的，此時無法區(qū)分信號。2021-12-895門限效應(yīng)n在小信噪比情況下，包絡(luò)檢波器會把有用信號擾亂成在小信噪比情況下，包絡(luò)檢波器會把有用信號擾亂成噪聲，這種現(xiàn)象通常稱為噪聲，這種現(xiàn)象通常稱為“門限效應(yīng)門限效應(yīng)” 所謂門限效應(yīng)，就是在輸入信噪比降到一個特定的

31、數(shù)值后，出現(xiàn)輸出信噪比急劇惡化的一種現(xiàn)象。 該特定的信噪比就稱 “門限” 是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的線性調(diào)制抗噪聲性能分析總結(jié)2021-12-896DSB-SC AM調(diào)制調(diào)制器輸入端信號功率調(diào)制器輸入端信號功率( )22022ccRMMAAPRP調(diào)制器輸入端噪聲功率調(diào)制器輸入端噪聲功率02inPN W調(diào)制器輸入端信噪比調(diào)制器輸入端信噪比20042icMRRinA PPPSNPN WN W調(diào)制器輸出端信號功率調(diào)制器輸出端信號功率( )22044ccoMMAAPRP調(diào)制器輸出端噪聲功率調(diào)制器輸出端噪聲功率0/ 2onPN W調(diào)制器輸出端信噪比調(diào)制器輸出端信噪比22141000422ocM

32、ocMRonA PPA PPSNPN WN WN W2021-12-897線性調(diào)制抗噪聲性能分析總結(jié)SSB AM調(diào)制調(diào)制器輸入端信號功率調(diào)制器輸入端信號功率2RcMPA P調(diào)制器輸入端噪聲功率調(diào)制器輸入端噪聲功率0inPN W調(diào)制器輸出端信號功率調(diào)制器輸出端信號功率調(diào)制器輸出端噪聲功率調(diào)制器輸出端噪聲功率調(diào)制器輸入端信噪比調(diào)制器輸入端信噪比200icMRRinA PPPSNPN WN W( )22044ccoMMAAPRP0/ 4onPN W調(diào)制器輸出端信噪比調(diào)制器輸出端信噪比221410004ocMocMRonA PPA PPSNPN WN WN W2021-12-8984.5. 角度調(diào)制系

33、統(tǒng)的抗噪聲性能( )cos2( )ccs tAf ttcos2( )PMcos22( )FMccPtccfAf tK m tAf tKmdtt2021-12-899( )( )( )( )( )cos2( )sin2cos2( )( )cos2( )sin2ccscccccscr ts tn ts tn tf tn tf tAf ttn tf tn tf t信號分量噪聲分量噪聲分量等效噪聲帶寬（卡松公式）為等效噪聲帶寬（卡松公式）為2PMFM2cRAP 或解調(diào)輸入信號的功率為解調(diào)輸入信號的功率為2(CPfBW)或解調(diào)輸入解調(diào)輸入信噪比信噪比2021-12-8100200()PMFM2(1)4(

34、1)icRRinAPPSNPN WN W或解調(diào)輸入信號的解調(diào)輸入信號的信噪比信噪比為為/2/20/2/2002( )2/22(PMFMCCiiCCBBnnBBCPPf dfNdfN BN W)或解調(diào)輸入噪聲的功率為解調(diào)輸入噪聲的功率為2021-12-8101( )( )( )( )( )cos2( )sin2cos2( )( )cos2( )ccscccncnr ts tn ts tn tf tn tf tAf ttV tf tt22( )( )( )( )cos2arctan( )( ) cos2( )scsccncnn tn tn tn tf tn tV tf tt帶通噪聲的包絡(luò)帶通噪聲的

35、相位( )1ncP V tA解調(diào)輸出解調(diào)輸出信噪比信噪比( )sin( )( )( )( )1 dsin( )( )PM( )d( )1( )FM2dPM)( )M2d( )FfnncnPnncnffK m ty ty tK m ty tKV tttAV ttm ttKtm ttA解調(diào)輸出解調(diào)輸出p2021-12-8北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 103輸入信噪比高時：輸入信噪比高時：( )( )( )( )sin( )( )sin( )nnsnnncccV tV tn ty ttttAAA噪聲分量噪聲分量sin( )( )sin( )nnttt0( )|snPfNfWns(t)的功率譜密度為

36、的功率譜密度為:調(diào)相時調(diào)相時解調(diào)輸出噪聲為：解調(diào)輸出噪聲為：no(t) =ns(t)/Ac20( )/|oncPfNAfW解調(diào)輸出噪聲的功率譜密度為解調(diào)輸出噪聲的功率譜密度為:2021-12-8北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院 104調(diào)頻時調(diào)頻時解調(diào)輸出噪聲為解調(diào)輸出噪聲為:d( )1( )2dsocn tn tAt222200224( )/|4onccf NPff NAfWA解調(diào)輸出噪聲的功率譜密度為解調(diào)輸出噪聲的功率譜密度為:微分器H( f )=j2 fns(t )dns(t )dt( )sn t 222200( )( )|( )|(2)4|ssnnPfPfH fNff NfW的功率譜密度為的功率譜密度為:( )sn t2021-12-8105解調(diào)輸出噪聲的功率為解調(diào)輸出噪聲的功率為203202/|PM( )2/3|FMooWcnnWcWNAf