北郵通信原理課件 第四章 模擬通信系統(tǒng)

第四章模擬通信系統(tǒng)北京郵電大學(xué)信息工程學(xué)院牛凱一月232023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@2第四章模擬通信系統(tǒng)4.1引言4.2幅度調(diào)制的原理及抗噪聲性能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4.6頻分復(fù)用4.7超外差接收機(jī)4.8接收機(jī)的噪聲系數(shù)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@34.1引言為什么要調(diào)制調(diào)制的方法2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@4為什么要調(diào)制匹配信道幾乎所有的信道都是頻帶信道將原始低通信號(hào)搬移到載波頻率上，匹配頻帶信道的帶通特性提高通信的有效性和可靠性有效性:單位信道帶寬內(nèi)，正確傳輸信號(hào)的能力可靠性:抗噪聲、干擾能力有效性和可靠性的平衡有利于信道復(fù)用在一個(gè)物理信道內(nèi)同時(shí)傳輸多路信號(hào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@54.2幅度調(diào)制

幅度調(diào)制的原理4.2.1雙邊帶抑制載波調(diào)幅4.2.2具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅4.2.3單邊帶調(diào)幅4.2.4殘留邊帶調(diào)幅幅度調(diào)制的原理2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@6幅度調(diào)制(AM)的原理模擬信號(hào):(連續(xù)，隨機(jī)過程，基帶)載波信號(hào):

幅度頻率初始相位幅度調(diào)制AM頻率調(diào)制FM相位調(diào)制PM2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@7幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制：高頻正弦型載波的幅度隨模擬調(diào)制信號(hào)作線性變化的過程cosctH(

f

)h(t)s(t)m(t)相乘器帶通濾波器2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@8幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的方法雙邊帶抑制載波調(diào)幅(DSB-SCAM)具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅(AM)單邊帶調(diào)幅(SSBAM)殘留邊帶調(diào)幅(VSBAM)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@94.2.1雙邊帶抑制載波調(diào)幅(DSB-SCAM)1.雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生2.雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的頻譜特性3.雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)4.載波提取2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@101.雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@11信號(hào)波形2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@122.雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的頻譜特性(1)確定調(diào)制信號(hào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@13確定信號(hào)的DSB-SBAM上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@14例4.2.1寫出DSB－SCAM信號(hào)及其上、下邊帶信號(hào)的時(shí)間域和頻率域表示式頻域表示：

解：

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@15上邊帶時(shí)間域:下邊帶時(shí)間域:

頻率域:頻率域:

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@162023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@17(2)隨機(jī)信號(hào)調(diào)制模擬基帶信號(hào)m(t)是隨機(jī)過程M(t)的樣本函數(shù)，調(diào)幅信號(hào)s(t)是隨機(jī)過程S(t)的樣本函數(shù)假設(shè)隨機(jī)過程M(t)是一個(gè)均值為零、自相關(guān)函數(shù)為RM(t)的廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程

DSBAM信號(hào)S(t)？2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@18均值：自相關(guān)函數(shù)：廣義平穩(wěn)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@19自相關(guān)函數(shù)：S(t)循環(huán)平穩(wěn)TP=1/2fc周期為TP=1/2fc2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@20雙邊功率譜密度求時(shí)間平均線性調(diào)制2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@21例4.2.2均值為零的隨機(jī)過程M(t)，其基帶功率譜

密度為：求DSBAM信號(hào)s(t)的雙邊功率譜密度=)(fPs

)||1(402FffAcc--00FffFfcc+<<-)||1(402FffAcc+-00FffFfcc+-<<--0f

為其他值解：S(t)雙邊功率譜密度2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@222023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@233.雙邊帶抑制載波調(diào)幅信號(hào)的相干解調(diào)加性噪聲信道AWGN2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@24稱為相干解調(diào)或同步解調(diào)當(dāng)jC=j

時(shí)理想低通濾波器濾掉設(shè)無噪聲2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@254．載波提取

①發(fā)端加導(dǎo)頻(離散的載波分量)

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@264．載波提取

①發(fā)端加導(dǎo)頻(離散的載波分量)

窄帶濾波載波提?、谑斩擞闷椒江h(huán)法或COSTAS環(huán)法提取2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@274.2.2具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅(AM)AM信號(hào)的表示AM信號(hào)的頻譜AM信號(hào)的解調(diào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@281.AM信號(hào)的產(chǎn)生DSB-SCAM信號(hào)加上一個(gè)大載波載波的包絡(luò)恰好與基帶信號(hào)成比例變化2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@29定義:

調(diào)制指數(shù)或調(diào)幅系數(shù)令：

歸一化表示式2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@30例4.2.3：AM信號(hào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@312.AM信號(hào)的頻譜確定調(diào)制信號(hào)隨機(jī)調(diào)制信號(hào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@32（1）確定調(diào)制信號(hào)

時(shí)域頻域2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@332023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@34例4.2.4;

①寫出調(diào)制信號(hào)及載波

②求調(diào)制指數(shù)（調(diào)幅系數(shù)）a③寫出s(t)的傅氏頻譜S(

f

)，并畫出振幅譜④求邊帶功率對(duì)載波功率之比。

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@35解：①②

③

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@36④邊帶功率:

載波功率:2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@37周期信號(hào)T=1/fc周期信號(hào)T=1/fc（2）隨機(jī)調(diào)制信號(hào)

基帶信號(hào)，均值為0，自相關(guān)函數(shù)為

AM調(diào)制信號(hào)s(t)為s(t)的均值為s(t)的自相關(guān)函數(shù)為AM信號(hào)為循環(huán)平穩(wěn)過程2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@38（2）隨機(jī)調(diào)制信號(hào)

s(t)的平均自相關(guān)函數(shù)為平均功率：

由于2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@39定義：AM信號(hào)的調(diào)制效率為攜帶消息的已調(diào)信號(hào)功

率與已調(diào)信號(hào)總功率之比。AM信號(hào)的功率譜密度:

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@402023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@413.AM信號(hào)的解調(diào)包絡(luò)檢波(要求AC[1+m(t)]≥0)整流低通濾波理想輸出為:

直流分量增益包絡(luò)檢波器(C2>>C1)＋－R＋－s(t)DC1m(t)C2隔直后，輸出為:g2m(t)效率低簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@42AM信號(hào)的相干解調(diào)低通濾波,隔直:2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@434.2.3單邊帶調(diào)幅(SSBAM)1、SSBAM信號(hào)產(chǎn)生2、SSBAM信號(hào)的功率譜密度(調(diào)制信號(hào)為隨機(jī)信號(hào))3、SSBAM信號(hào)的解調(diào)①相干解調(diào)②

非相干解調(diào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@441.單邊帶調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生及其表達(dá)式

在雙邊帶中，上下邊帶攜帶相同的信息(基帶信號(hào))

所謂單邊帶調(diào)制，就是通過某種方法，只傳送一個(gè)

邊帶的方法。2AcCos(2

fct)2m(t)AcCos(2

fct)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@452023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@46m(t)是確定信號(hào)，m(t)M(

f

)上邊帶傳輸函數(shù)為

求時(shí)域、頻域表示式

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@47上邊帶頻域:上邊帶時(shí)域：

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@48傅氏變換關(guān)系式:m(t)的希爾伯特變換希爾伯特變換2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@49下邊帶時(shí)域：

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@50相移法2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@51例4.2.5載波

求上、邊帶及雙邊帶調(diào)幅信號(hào)的表示式解:2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@522.單邊帶調(diào)幅信號(hào)的功率譜密度(隨機(jī)信號(hào))是平穩(wěn)隨機(jī)過程

M(t)是均值為零，自相關(guān)函數(shù)為RM(τ)的廣義平穩(wěn)

過程，功率譜密度為PM(

f

)

令M(t)的SSB信號(hào)為s(t)，則s(t)的均值s(t)的自相關(guān)函數(shù)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@53上邊帶功率譜：

下邊帶功率譜：

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@54隨機(jī)調(diào)制信號(hào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@553.單邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)相干解調(diào)

上邊帶信號(hào)

相乘+二倍頻分量2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@563.單邊帶調(diào)幅信號(hào)的解調(diào)相干解調(diào)

低通濾波

=0時(shí)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@57非相干解調(diào)—包絡(luò)檢波加離散大載波2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@584.2.4殘留邊帶調(diào)幅(VSBAM)殘留邊帶調(diào)幅信號(hào)的產(chǎn)生殘留邊帶濾波器頻率特性H(

f

)的確定包絡(luò)檢波2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@591.殘留邊帶信號(hào)的產(chǎn)生為什么要用殘留邊帶語聲信號(hào):無直流分量模擬視頻信號(hào):直流分量及低頻成分豐富要求單邊帶調(diào)制濾波器的截止特性非常陡峭2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@602023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@612.殘留邊帶濾波器傳遞函數(shù)的確定相干解調(diào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@622.殘留邊帶濾波器傳遞函數(shù)的確定2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@63為常數(shù)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@644.3角度調(diào)制4.3.1角度調(diào)制(非線性調(diào)制)的概念4.3.2角度調(diào)制的頻譜(寬帶調(diào)頻和窄帶調(diào)頻)4.3.3角度調(diào)制器與解調(diào)器2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@654.3.1角度調(diào)制(非線性調(diào)制)的概念1.一般表示式

(t)=2

fct+(t)是s(t)的瞬時(shí)相位瞬時(shí)頻率為2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@662.調(diào)頻波(頻率調(diào)制己調(diào)信號(hào))頻率偏移常數(shù):最大頻率偏移:定義調(diào)頻系統(tǒng)的調(diào)制指數(shù):瞬時(shí)頻率偏移與m(t)成正比:m(t)的帶寬2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@673.調(diào)相波(相位調(diào)制己調(diào)信號(hào))相位偏移常數(shù):最大相位偏移:定義最大相位偏移為調(diào)相系統(tǒng)的調(diào)制指數(shù):瞬時(shí)相位偏移與m(t)成正比:2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@684.調(diào)頻與調(diào)相的關(guān)系2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@69例4.3.1載波

寫出調(diào)頻及調(diào)相信號(hào)表示式，并求調(diào)制指數(shù)解：在調(diào)相系統(tǒng)中基帶信號(hào)在調(diào)頻系統(tǒng)中已調(diào)信號(hào)為調(diào)相系統(tǒng)的調(diào)制指數(shù)調(diào)頻系統(tǒng)的調(diào)制指數(shù)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@705.窄帶角度調(diào)制當(dāng)|

(t)|<<1:窄帶角度調(diào)制特性與AM類似，用于寬帶角度調(diào)制的中間級(jí)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@714.3.2角度調(diào)制的頻譜1.基帶信號(hào)是單一的正弦波2.角度調(diào)制信號(hào)帶寬的確定2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@721.正弦基帶信號(hào)的角度調(diào)制調(diào)頻、調(diào)相信號(hào)表達(dá)式是調(diào)頻、調(diào)相系統(tǒng)的調(diào)制指數(shù)是周期函數(shù)，周期為1/fm，展為傅氏級(jí)數(shù)，系數(shù)為貝塞爾函數(shù)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@731.正弦基帶信號(hào)的角度調(diào)制即使m(t)是單一頻率的，而由它產(chǎn)生的角度調(diào)制信號(hào)卻包含有無窮多項(xiàng)不同頻率分量(載頻+邊頻)

且所有邊頻分量對(duì)稱的分布在載頻兩側(cè)，譜線間隔為fm2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@74貝塞爾函數(shù)特點(diǎn)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@75貝塞爾函數(shù)特點(diǎn)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@76級(jí)數(shù)展開對(duì)稱性1.正弦基帶信號(hào)的角度調(diào)制Jn()也可查表得到2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@77根據(jù)帶寬的定義(用占總能量的百分?jǐn)?shù)),由給定的調(diào)制指數(shù)計(jì)算所需要的n階貝塞爾函數(shù)的n值，調(diào)頻信號(hào)的帶寬即為2nfm2.角度調(diào)制信號(hào)帶寬的確定

<1時(shí)，n=1,2的第一、二旁瓣是主要的

2時(shí)，n=1,2,3的第一、二、三旁瓣是主要的

4時(shí)，n=1,2,3,4,5的第一~五旁瓣是主要的2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@78卡松公式是調(diào)頻、調(diào)相系統(tǒng)的調(diào)制指數(shù)W是基帶信號(hào)帶寬2.角度調(diào)制信號(hào)帶寬的確定2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@79解：1)載波功率例4.3.2基帶信號(hào)cos20

t，載波10cos2fct，調(diào)頻調(diào)制，Kf=50，求調(diào)頻信號(hào)表示式，并確定含99%已調(diào)信號(hào)功率的諧波頻率和有效帶寬2)調(diào)頻信號(hào)

調(diào)制指數(shù)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@80例4.3.299%的總功率在有效帶寬內(nèi)，選足夠大的N2)調(diào)頻信號(hào)可以得到N

=6，有效帶寬BC=2Nfm=120Hz由卡松公式，有效帶寬BC=2(+1)fm=120Hz2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@81角度調(diào)制已調(diào)信號(hào)的頻譜特點(diǎn)第一角度調(diào)制信號(hào)包含有載波及各次邊帶諧波，

形成一個(gè)無限寬的頻譜結(jié)構(gòu)。第二角度調(diào)制信號(hào)頻譜對(duì)稱分布在載波頻率兩側(cè)第三盡管角度調(diào)制信號(hào)的頻譜無限寬，但依據(jù)貝

塞爾函數(shù)的性質(zhì)，調(diào)頻信號(hào)頻譜的主要成分

集中在以載頻為中心的有限帶寬內(nèi)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@824.3.3角度調(diào)制器與解調(diào)器1.直接調(diào)頻2.間接調(diào)頻(調(diào)相)3.調(diào)頻解調(diào)器2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@83FM信號(hào)的產(chǎn)生直接調(diào)頻間接調(diào)頻FM信號(hào)的解調(diào)普通鑒頻器調(diào)頻負(fù)反饋鑒頻器鎖相環(huán)鑒頻器4.3.3角度調(diào)制器與解調(diào)器2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@841.直接調(diào)頻法fc的頻率穩(wěn)定性差a.壓控振蕩器(VCO)b.壓控振蕩器+鎖相環(huán)高穩(wěn)定度高穩(wěn)定度信號(hào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@852.間接調(diào)頻(調(diào)相)先窄帶調(diào)頻(調(diào)相)，后變換成寬帶調(diào)頻(調(diào)相)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@86窄帶信號(hào)n倍頻信號(hào)混頻(變頻)信號(hào)帶通濾波取其中之一或適當(dāng)?shù)倪x擇n和fLo的值，可以得到所需要的載波調(diào)制指數(shù)的寬帶角調(diào)制信號(hào)混頻與調(diào)制異同2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@87FM信號(hào)的解調(diào)1.普通鑒頻器⑤①②③④2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@882.調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)方案2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@89帶通濾掉2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@903.用鎖相環(huán)作調(diào)頻解調(diào)器與調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)的不同：此法在鎖相環(huán)鎖定時(shí)，VCO輸出信號(hào)so(t)與輸入信號(hào)s

(t)

幾乎相同2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@91輸入信號(hào)VCO輸出鑒相器輸出低通濾波器濾掉2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@922023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@93|(KV/jf

)|G(f)>>1|

f

|<W解調(diào)輸出調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)、鎖相環(huán)解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)展門限調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)、鎖相環(huán)解調(diào)的缺點(diǎn)：技術(shù)(設(shè)備)復(fù)雜性增加2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@944.4線性調(diào)制的抗噪聲性能

引言4.4.1雙邊帶抑制載波調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能4.4.2單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能4.4.3具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的抗

噪聲性能2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@95引言模擬通信系統(tǒng)解調(diào)模型2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@962023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@97抗噪聲性能指標(biāo)調(diào)制增益:解調(diào)器的輸出信噪比與輸入信噪比的比值G越大，表明解調(diào)器的抗噪聲性能越好信噪比

信號(hào)功率S與噪聲(和干擾)功率N的比值：S/N

通常取10lg

(S/N)，用dB(分貝)表示2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@981.DSB-SC調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能DSB-SC調(diào)幅信號(hào)解調(diào)器輸入信號(hào)解調(diào)器相乘器輸出信號(hào)相干解調(diào)低通濾波消除2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@991.DSB-SCAM系統(tǒng)的抗噪聲性能解調(diào)器輸出信號(hào)基帶信號(hào)噪聲分量低通濾波后相干解調(diào)，c=

，設(shè)c=

=02023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@100解調(diào)器輸入信噪比(1)解調(diào)器輸入端的信號(hào)信號(hào)噪聲(2)解調(diào)器輸入端的信號(hào)平均功率循環(huán)平穩(wěn)過程2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@101解調(diào)器輸入信噪比(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2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@102解調(diào)器輸出信噪比(5)解調(diào)器輸出信號(hào)的平均功率(6)解調(diào)器輸出噪聲的平均功率2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@103(7)解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸入端的平均功率(8)DSB-SCAM系統(tǒng)的調(diào)制增益2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@1042.SSB調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能SSB調(diào)幅信號(hào)解調(diào)器輸入信號(hào)解調(diào)器相乘器輸出信號(hào)解調(diào)器輸出信號(hào)基帶信號(hào)噪聲分量2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@105解調(diào)器輸入信噪比(1)解調(diào)器輸入端的信號(hào)信號(hào)(2)解調(diào)器輸入端的信號(hào)平均功率循環(huán)平穩(wěn)過程噪聲噪聲2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@106解調(diào)器輸入信噪比(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2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@107解調(diào)器輸出信噪比(5)解調(diào)器輸出信號(hào)的平均功率(6)解調(diào)器輸出噪聲的平均功率2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@108(7)解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸入端的平均功率(8)SSB-SCAM系統(tǒng)的調(diào)制增益2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@109DSB-SCAM系統(tǒng)與SSB系統(tǒng)的比較(抗噪聲性能)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?。雙邊帶解調(diào)性能比單邊帶好？2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@1103.具有離散大載波的雙邊帶調(diào)幅系統(tǒng)的抗噪聲性能(1).相干解調(diào)AM信號(hào)解調(diào)器輸入信號(hào)解調(diào)器低通濾波輸出信號(hào)解調(diào)器隔直電路輸出信號(hào)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@111：調(diào)制效率一般情況<<1解調(diào)增益很低2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@112(2)包絡(luò)檢波a.大信噪比情況與相干解調(diào)僅差一個(gè)常數(shù)，輸入、輸出信噪比相同2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@113b.小信噪比情況輸出信號(hào)和噪聲是相乘的此項(xiàng)<<其它項(xiàng)x<<1時(shí)，線性調(diào)制抗噪聲性能分析總結(jié)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@114DSB-SCAM調(diào)制調(diào)制器輸入端信號(hào)功率調(diào)制器輸入端噪聲功率調(diào)制器輸出端信號(hào)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)制器輸出端信噪比2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@115線性調(diào)制抗噪聲性能分析總結(jié)SSBAM調(diào)制調(diào)制器輸入端信號(hào)功率調(diào)制器輸入端噪聲功率調(diào)制器輸出端信號(hào)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)制器輸出端信噪比2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@116門限效應(yīng)在小信噪比情況下，包絡(luò)檢波器會(huì)把有用信號(hào)擾亂成噪聲，這種現(xiàn)象通常稱為“門限效應(yīng)”

所謂門限效應(yīng)，就是在輸入信噪比降到一個(gè)特定的

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2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@117例4.4.1基帶平穩(wěn)過程M(t)，其自相關(guān)函數(shù)R()=16sinc210000,

max|m(t)|=6，信道衰減80dB，輸出信噪比>50dB，雙邊功率譜密度N0/2=10-12W/HzDSC-SCAMSSB-AMAM，調(diào)幅系數(shù)a=0.8求:發(fā)射功率、信道帶寬

2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@118解：m(t)功率譜2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@119解：設(shè)發(fā)射功率PT，經(jīng)信道傳輸后接收功率PR1)DSB-SCAM發(fā)射功率PT=2105=200(kW)信道帶寬

BC=2W=20(kHz)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@120解：2)SSBAM發(fā)射功率PT=2105=200(kW)信道帶寬

BC=W=10(kHz)3)AMa=0.82023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@121解：max|m(t)|=6，m(t)=6mn(t)，PM=R()|=0=16發(fā)射功率PT909(kW)信道帶寬

BC=2W=20(kHz)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@1224.5角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能4.5.1.角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能4.5.2.角度調(diào)制的門限效應(yīng)4.5.3.預(yù)加重與去加重濾波2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@1231.角度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@124信號(hào)分量噪聲分量噪聲分量等效噪聲帶寬（卡松公式）為解調(diào)輸入信號(hào)的功率為解調(diào)輸入信噪比2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@125解調(diào)輸入信號(hào)的信噪比為解調(diào)輸入噪聲的功率為2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@126帶通噪聲的包絡(luò)帶通噪聲的相位解調(diào)輸出信噪比2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@127r(t)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@128Vn(t)<<AcVn(t)<<Ac信號(hào)分量噪聲分量2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@129信號(hào)分量噪聲分量解調(diào)輸出信號(hào)信號(hào)噪聲噪聲2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@130輸入信噪比高時(shí)：噪聲分量ns(t)的功率譜密度為:調(diào)相時(shí)解調(diào)輸出噪聲為：no(t)=ns(t)/Ac解調(diào)輸出噪聲的功率譜密度為:2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@131調(diào)頻時(shí)解調(diào)輸出噪聲為: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的功率譜密度為:2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@132歸納為2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@133解調(diào)輸出噪聲的功率為解調(diào)輸出信號(hào)的功率為解調(diào)輸出信號(hào)的信噪比為2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@134解調(diào)輸出信號(hào)的信噪比可表示為調(diào)制指數(shù)為基帶信號(hào)的平均功率與峰值功率之比2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@135調(diào)制增益2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@136非線性調(diào)制抗噪聲性能分析總結(jié)FM調(diào)制調(diào)制器輸入端信號(hào)功率調(diào)制器輸入端噪聲功率調(diào)制器輸出端信號(hào)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)制器輸出端信噪比2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@137非線性調(diào)制抗噪聲性能分析總結(jié)PM調(diào)制調(diào)制器輸入端信號(hào)功率調(diào)制器輸入端噪聲功率調(diào)制器輸出端信號(hào)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)制器輸出端信噪比2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@138幾個(gè)結(jié)論：1、解調(diào)輸入信噪比高時(shí)，輸出信噪比與調(diào)制指

數(shù)的平方成正比；調(diào)制增益近似與調(diào)制指數(shù)

的三次方成正比。2、有門限效應(yīng)，調(diào)制指數(shù)取值要合理。

3、增加發(fā)射功率，會(huì)增加輸出信噪比。4、在FM中，噪聲功率譜密度是按拋物線上升。

可采用預(yù)加重和去加重技術(shù)改善系統(tǒng)性能。2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@1392.角度調(diào)制的門限效應(yīng)1.角度解調(diào)是非線性的，信號(hào)與噪聲不僅僅是加

性的3.開始出現(xiàn)門限效應(yīng)時(shí)，所對(duì)應(yīng)的解調(diào)輸入信噪

比稱為門限信噪比，簡(jiǎn)稱門限值2.解調(diào)輸入信噪比高時(shí)，輸出信噪比與輸入信噪

比是線性關(guān)系

解調(diào)輸入信噪比低時(shí)，輸出信噪比急劇惡化

門限效應(yīng)調(diào)頻負(fù)反饋解調(diào)、鎖相環(huán)解調(diào)可擴(kuò)展門限

(約5dB)(約3dB)2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@1402023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@1413.預(yù)加重與去加重濾波低頻分量調(diào)頻性能好，高頻分量調(diào)相性能好預(yù)加重與去加重低頻分量調(diào)頻，高頻分量調(diào)相預(yù)加重與去加重調(diào)頻解調(diào)后，衰減高頻分量噪聲2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@142預(yù)加重濾波微分調(diào)頻=調(diào)相R1CR2uo+-ui+-0f20lg|HP|f0W2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@143去加重濾波鑒頻積分基帶信號(hào)0f20lg|Hd|f0WCuo+-ui+-R對(duì)于信號(hào)：|HP(

f

)||Hd(

f

)|=常數(shù)無影響

(在信號(hào)帶寬W內(nèi))對(duì)于噪聲：只經(jīng)過|Hd(

f

)|，衰減高頻分量2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@144去加重濾波器的頻率響應(yīng)為輸出信噪比改善程度去加重濾波器輸出噪聲的功率譜密度為:去加重濾波器輸出噪聲的功率為：2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@145調(diào)頻廣播中，信號(hào)帶寬W=15kHz，加重濾波f0=2100Hz，調(diào)制指數(shù)為5。假設(shè)基帶平均功率與峰值功率之比為0.5，求信噪比改善多少分貝。解:輸出信噪比改善程度例4.5.12023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@146各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較2023/1/14北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院niukai@1474.6頻分復(fù)用及其應(yīng)用實(shí)例復(fù)用概念大多數(shù)信道都是頻帶信道若干相互獨(dú)立的攜帶消息的信號(hào)合成為一個(gè)復(fù)合信號(hào)在一個(gè)公共物理信道上傳輸稱為復(fù)用復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用(FDM：FrequencyDivisionMultiplexing)

在頻率上分開的技術(shù)時(shí)分復(fù)用(TDM：TimeDivisionMultiplexing)

在時(shí)間上分開的技術(shù)