通信原理第4章課件

1、 通信原理第4章北京郵電大學(xué)14.1 引言4.2 幅度調(diào)制4.3 角度調(diào)制4.4 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能4.5 角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第四章 模擬通信系統(tǒng)2載波信號： 4.1 引言已調(diào)信號： 調(diào)制信號：m(t)本章默認(rèn)m(t) 的均值為0、帶寬為W 3幅度調(diào)制：通過A(t)攜帶m(t): 任何時刻t，A是m的函數(shù)角度調(diào)制：通過j(t)攜帶m(t) : 任何時刻t，j是m的函數(shù)4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)制5DSB-SC信號表達(dá)式以cos(2p

2、fct+jc)為參考載波的復(fù)包絡(luò)：7圖4.2.2 m(t)和s(t)的信號波形8功率譜關(guān)系此關(guān)系對隨機(jī)m(t)的所有樣本都成立10頻譜搬移11雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號的相干解調(diào)不考慮噪聲時的接收信號為乘以本地載波2cos(2pfct+j)最后一項可以用低通濾波器濾除，從而得到12以cos(2pfct+j)為參考載波復(fù)包絡(luò)是解調(diào)輸出是復(fù)包絡(luò)的實部14如果要求接收端已知接收信號的載波相位jc，則這樣的接收方式叫相干解調(diào)，否則叫非相干解調(diào)。如果DSB-SC以2cos(2pfct+jc)為本地載波，則輸出信號是：Acm(t)相干解調(diào)的輸出=復(fù)包絡(luò)的實部相干解調(diào)151. 具有離散大載波的雙邊帶幅度調(diào)制信號

3、(AM)(又稱標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅，簡記為AM)圖4.2.8 AM信號波形4.2.2 具有離散大載波的雙邊帶 幅度調(diào)制（）17稱標(biāo)量因子a為調(diào)制指數(shù)或調(diào)幅系數(shù)默認(rèn)假設(shè)m(t)的幅度小于1定義則可寫成復(fù)包絡(luò)為18AM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19與DSB-SC相比，頻譜多出了離散大載波分量AM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包絡(luò)檢波器完成的功能是：給出帶通信號的復(fù)包絡(luò)的模實現(xiàn)包絡(luò)檢波的方法例如：二極管整流3. AM信號的解調(diào) 21 復(fù)包絡(luò)的模是如

4、果調(diào)制指數(shù)不大于1，如果調(diào)制指數(shù)大于1，不能正確恢復(fù)，會產(chǎn)生失真濾除直流后可得到m(t)。22任意帶通信號x(t)與其復(fù)包絡(luò)xL(t)的頻譜關(guān)系24單邊帶調(diào)制的頻譜關(guān)系25圖4.2.13 產(chǎn)生單邊帶調(diào)幅信號的又一方法273. 單邊帶調(diào)幅信號的相干解調(diào)28復(fù)包絡(luò)的實部為SSB的復(fù)包絡(luò)為29圖4.2.14 殘留邊帶調(diào)幅4.2.4殘留邊帶調(diào)幅(VSB AM)30復(fù)包絡(luò)實部為VSB濾波器的等效低通為H(f+fc)VSB信號的復(fù)包絡(luò)頻譜為31復(fù)包絡(luò)實部的頻譜為如欲解調(diào)出m(t)，必須32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。調(diào)頻及調(diào)相均屬非線性調(diào)制，統(tǒng)稱為角度調(diào)

5、制。角度調(diào)制的另一特點是它占有較寬的信道帶寬，角調(diào)信號的帶寬經(jīng)常是基帶信號帶寬的許多倍。該系統(tǒng)是以犧牲帶寬來換取高的抗噪能力。4.3 角度調(diào)制34對于Acosq，稱q為角度4.3.1 調(diào)頻及調(diào)相信號若q為是t的函數(shù)為瞬時角頻率為瞬時頻率瞬時頻率的平均值是載波頻率稱稱35若載波頻率是fc，則q(t)可以寫成為瞬時相偏，其最大值為最大相偏為瞬時頻偏，其最大值為最大頻偏稱稱36對于調(diào)制信號m(t)線性調(diào)相：在任何時刻t，瞬時相偏是m的線性函數(shù)線性調(diào)頻：在任何時刻t，瞬時頻偏是m的線性函數(shù)稱Kp為相位偏移常數(shù)，稱Kf為頻率偏移常數(shù)37PM信號表達(dá)式FM信號表達(dá)式38PM與FM的關(guān)系先微分再調(diào)頻=調(diào)相先

6、積分再調(diào)相=調(diào)頻39PM或PM的帶寬其中Df是最大頻偏b是調(diào)頻指數(shù)卡松公式40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41 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N0/2求：相干解調(diào)輸出的信噪比4.4.1 雙邊帶抑制載波調(diào)幅系統(tǒng) 的抗噪聲性能43接收信號是有用信號功率噪聲功率輸入信噪比44接收信號的復(fù)包絡(luò)是解調(diào)輸出是其實部輸出信噪比是45接收信號是有用信號功率噪聲功率4.4.2 單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能輸入信噪比46接收信號的復(fù)包絡(luò)是解調(diào)輸

7、出是輸出信噪比是474.4.3 具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅 系統(tǒng)的抗噪聲性能已知：調(diào)制信號帶寬為W，調(diào)制效率為h，接收的有用信號功率為PR，噪聲的雙邊功率譜密度為N0/2求：包絡(luò)檢波及相干解調(diào)輸出的信噪比調(diào)制效率h定義為：PR中DSB-SC部分所占的功率比率48接收信號是接收信號功率是噪聲功率49相干解調(diào)輸出是輸出信噪比是2項和第3項的功率比。這相當(dāng)于輸入有用功率中只有hPR對輸出信噪比有貢獻(xiàn)，因此50包絡(luò)檢波的輸出是復(fù)包絡(luò)的模當(dāng) PR遠(yuǎn)大于噪聲功率，也即Ac遠(yuǎn)大于噪聲幅值時，上式可以近似為因此：大信噪比條件下，AM包絡(luò)檢波的性能和相干解調(diào)近似相同514.5 FM系統(tǒng)的抗噪聲性能已知：調(diào)制信號m(t)帶寬為W，歸一化調(diào)制信號mn(t)功率為PMn。調(diào)頻指數(shù)為b，接收的有用信號功率為PR求：解調(diào)輸出的信噪比假設(shè)：(1)大信噪比，(2)調(diào)制信號m(t)和信道噪聲n(t)在輸出端的貢獻(xiàn)具有線性疊加性。52框圖53鑒頻器(解調(diào)器)輸入端的信號有用信號功率是噪聲功率輸入信噪比54n(t)、nc(t)、ns(t)的功率譜n(t)、nc(t)、ns(t)的功率譜面積都是N0B55鑒頻器輸入端的信號的復(fù)包絡(luò)“鑒頻器”代表一種信號處理