電子科大通信原理第3章-模擬傳輸復(fù)習(xí)

2023/12/291/39通信原理第3章模擬傳輸2/392023/12/291.掌握AM、DSB-SC、SSB調(diào)制原理和解調(diào)方法，會(huì)計(jì)算各種已調(diào)信號(hào)的調(diào)幅指數(shù)、調(diào)制效率、平均功率、頻譜、帶寬；會(huì)畫(huà)AM、DSB-SC信號(hào)的波形。2.掌握瞬時(shí)相位、瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位偏移、瞬時(shí)頻率偏移的等概念，掌握調(diào)頻、調(diào)相的概念，深刻理解頻偏比與調(diào)頻指數(shù)、調(diào)相指數(shù)之間的關(guān)系。會(huì)估算FM、PM信號(hào)的帶寬。3.會(huì)計(jì)算各種調(diào)制系統(tǒng)的輸入、輸出信噪比、系統(tǒng)增益和解調(diào)增益，會(huì)比較各系統(tǒng)的性能優(yōu)劣〔可靠性和有效性〕〔包括FM、PM系統(tǒng)〕

本章要求：3/392023/12/29模擬通信系統(tǒng)——信道中傳輸模擬波形的通信系統(tǒng)。信源調(diào)制器發(fā)射機(jī)信道接收機(jī)解調(diào)器信宿噪聲發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備基帶信號(hào)基帶信號(hào)調(diào)制信號(hào)已調(diào)帶通信號(hào)帶通信號(hào)4/392023/12/29已調(diào)帶通信號(hào):

的譜:

的功率譜:

的歸一化平均功率為：5/392023/12/29調(diào)制的目的是：〔1〕將調(diào)制信號(hào)〔基帶信號(hào)〕轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)〔頻帶信號(hào)〕；〔2〕實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率；〔3〕提高系統(tǒng)抗干擾能力；〔4〕實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換?？偨Y(jié)：6/392023/12/29(conventionalAM)常規(guī)調(diào)幅AM1．表達(dá)式：

產(chǎn)生方案：復(fù)包絡(luò):3.1幅度調(diào)制7/392023/12/29圖〔a〕常規(guī)調(diào)幅圖〔b〕過(guò)調(diào)幅波形:8/392023/12/29定義調(diào)幅指數(shù)：：常規(guī)調(diào)幅其中：臨界調(diào)制

：過(guò)調(diào)制波形如圖〔b〕所示。調(diào)幅指數(shù)影響功率分配modulationindex9/392023/12/292.頻域分析

頻譜：

頻譜圖：UppersidebandLowersideband10/392023/12/293.功率與效率

歸一化功率：調(diào)制效率：離散載波功率邊帶功率〔上下兩個(gè)邊帶〕11/392023/12/294.接收

常規(guī)調(diào)幅常用的二極管包絡(luò)檢波器：非相干解調(diào)：接收機(jī)不需要產(chǎn)生與接收信號(hào)中的載波同頻同相的本地載波的接收方式。接收機(jī)簡(jiǎn)單，本錢低廉。12/392023/12/29總結(jié)：AM信號(hào)的特點(diǎn):包絡(luò)檢波器用于檢測(cè)AM〔常規(guī)調(diào)幅〕信號(hào)〔接收機(jī)簡(jiǎn)單〕，這是離散載波項(xiàng)的功績(jī)。AM信號(hào)的功率效率很低，因?yàn)殡x散載波項(xiàng)浪費(fèi)功率。AM信號(hào)的帶寬是信息信號(hào)m(t)帶寬的2倍.上下兩個(gè)邊帶完全對(duì)稱，帶寬浪費(fèi)一半。乘積檢波器用于檢測(cè)AM〔常規(guī)調(diào)幅、過(guò)調(diào)幅〕信號(hào)，接收機(jī)復(fù)雜，這是調(diào)幅只用常規(guī)調(diào)幅的原因。13/392023/12/293.1.2抑制載波雙邊帶調(diào)幅Double-SidebandSuppressedCarrier

(DSB-SC)1.DSB-SC信號(hào)

載波反相點(diǎn)14/392023/12/292.頻域分析

3.功率與效率歸一化功率:調(diào)制效率:15/392023/12/294.發(fā)射和接收發(fā)射：接收：相干解調(diào)〔接收機(jī)本地載波與接收載波同頻同相〕LPF注意：常規(guī)AM也可以用相干解調(diào)獲取基帶信息信號(hào)16/392023/12/29總結(jié)：DSB信號(hào)的特點(diǎn):

乘積檢波器用于檢測(cè)DSB信號(hào)，乘積檢波器較包絡(luò)檢波器昂貴。DSB信號(hào)的功率效率高。DSB信號(hào)的帶寬是信息信號(hào)m(t)帶寬的2倍.上下兩個(gè)邊帶完全對(duì)稱，帶寬浪費(fèi)一半。17/392023/12/293.1.3單邊帶調(diào)幅〔SSB〕1.SSB信號(hào)

只取DSB-SC信號(hào)中的上邊帶或下邊帶分量。上邊帶信號(hào)：，頻譜：

下邊帶信號(hào)：

，頻譜：ffffcfcfc-fc-fc-fcM(f)SDSB(f)SLSB(f)SUSB(f)0000fH18/392023/12/29單邊帶信號(hào)表達(dá)式：SSB信號(hào)的復(fù)包絡(luò):

2.歸一化功率19/392023/12/29總結(jié)：SSB信號(hào)的特點(diǎn):

乘積檢波器用于檢測(cè)SSB信號(hào)。而且SSB信號(hào)的產(chǎn)生也比AM、DSB復(fù)雜。SSB信號(hào)的功率效率高。SSB信號(hào)的帶寬等于信息信號(hào)m(t)的帶寬。只有AM、DSB帶寬的一半。20/392023/12/29角調(diào)制的根本概念角調(diào)信號(hào)表達(dá)式：隨變化。非線性調(diào)制，已調(diào)帶通信號(hào)的譜不再是基帶信號(hào)譜的簡(jiǎn)單搬移3.2模擬角度調(diào)制

21/392023/12/29瞬時(shí)頻率:瞬時(shí)頻率偏移:1.相位調(diào)制與頻率調(diào)制的概念

(PMandFM)〔1〕相位和頻率瞬時(shí)相位:對(duì)的瞬時(shí)相位偏移:：載波頻率

22/392023/12/29(2)相位調(diào)制〔PM〕其中:相偏常數(shù)PM信號(hào):(相位調(diào)制器的相位靈敏度)（3）調(diào)頻(FM)其中:頻偏常數(shù)，或調(diào)頻信號(hào)： 23/392023/12/292.最大頻偏、相偏與調(diào)制指數(shù)

(1)最大相偏〔峰值相偏〕調(diào)角信號(hào)(FM和PM)瞬時(shí)相位偏移的最大值。(2)最大頻偏〔峰值頻偏〕調(diào)角信號(hào)(FM和PM)瞬時(shí)頻率偏移的最大值。24/392023/12/29定義調(diào)制指數(shù)：1.調(diào)相指數(shù)：2.調(diào)頻指數(shù)：B表示基帶信號(hào)m(t)的帶寬，等于它的最高頻率fm。PM信號(hào)的最大相偏FM信號(hào)的最大相偏βPM,βFM

都是最大相偏這一結(jié)論只對(duì)單頻調(diào)制信號(hào)成立。假設(shè)消息信號(hào)：?jiǎn)晤l信號(hào)25/392023/12/293.2.2角度調(diào)制信號(hào)的頻譜特性

1.根本結(jié)論角調(diào)信號(hào):不再是基帶信號(hào)譜的簡(jiǎn)單搬移角調(diào)信號(hào)帶寬估計(jì)，卡森規(guī)那么：已調(diào)信號(hào)帶寬:B：基帶信號(hào)帶寬，

頻偏比:角調(diào)信號(hào)的全部功率的98％在卡森帶寬內(nèi)對(duì)于單頻正弦信號(hào)，26/392023/12/29〔1〕：窄帶角調(diào)制；變大時(shí)為寬帶角調(diào)制；〔〕圖中的是以Carson公式估算的結(jié)果，準(zhǔn)確地反映了信號(hào)的帶寬，對(duì)應(yīng)的功率包括約98%的功率；〔3〕載波的強(qiáng)度由決定，選擇適宜的，可使載波功率減小或?yàn)榱?。?〕為單一頻率，由它產(chǎn)生的FM或PM信號(hào)包含無(wú)窮多個(gè)邊頻分量，產(chǎn)生了新的頻率分量，該調(diào)制為非線性調(diào)制?？偨Y(jié):27/392023/12/293.3.1模擬傳輸中的噪聲問(wèn)題1.基帶傳輸系統(tǒng)：

直接傳輸模擬消息信號(hào)的系統(tǒng)。LPFB帶寬為BAWGN信道接收機(jī)3.3幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能28/392023/12/292.頻帶傳輸系統(tǒng)PS---接收信號(hào)功率解調(diào)器輸入信噪比：解調(diào)器輸出信噪比：BPFBW=BTBW=B信道解調(diào)調(diào)制BW=BT29/392023/12/29解調(diào)增益反映某種解調(diào)器對(duì)信噪比的改善能力。為比較各種頻帶傳輸系統(tǒng)的總體性能，通常與基帶傳輸系統(tǒng)作比較。假設(shè)：各個(gè)系統(tǒng)具有相同的基帶信號(hào)帶寬

B各個(gè)系統(tǒng)的信道噪聲具有相同的

PSD(N0)各個(gè)系統(tǒng)具有相同的接收信號(hào)功率PS.基帶信噪比與解調(diào)器輸入信噪比之間的關(guān)系：30/392023/12/29系統(tǒng)增益：反映某一調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)相對(duì)于基帶傳輸系統(tǒng)的總體增益，定義為比照：了解不同頻帶傳輸系統(tǒng)的解調(diào)器對(duì)信噪比的改善；比照：了解不同頻帶傳輸系統(tǒng)之間在信噪比上的整體優(yōu)劣。即比較不同頻帶傳輸系統(tǒng)抗噪性能的優(yōu)劣31/392023/12/29總結(jié)32/392023/12/29BPFBW=BTLPFBW=B乘積檢波器總結(jié)：對(duì)于幾種調(diào)幅信號(hào)：33/392023/12/29對(duì)于幾種調(diào)幅信號(hào)的相干解調(diào)，當(dāng)本地載波為：1.解調(diào)器輸出信號(hào)分量都為：2.解調(diào)器輸入輸出噪聲功率都相等：3.當(dāng)本地載波為：，k值影響輸出信號(hào)功率和噪聲功率，但不影響輸出信噪比，也不影響解調(diào)增益和系統(tǒng)增益。34/392023/12/29有效性是指在給定的信道中單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少?？煽啃允侵附邮招畔⒌臏?zhǔn)確程度。3.5.1各類通信系統(tǒng)的比較比較前提：各個(gè)系統(tǒng)具有相同的基帶信號(hào)帶寬

B各個(gè)系統(tǒng)的信道噪聲具有相同的

PSD(N0)各個(gè)系統(tǒng)具有相同的接收信號(hào)功率PS.3.5各類通信系統(tǒng)的比較與應(yīng)用35/392023/12/29調(diào)制

帶寬實(shí)現(xiàn)線性調(diào)制非線性調(diào)制VSBSSBDSBAM111中等最復(fù)雜復(fù)雜最簡(jiǎn)單FMPM復(fù)雜簡(jiǎn)單表3.5.1模擬調(diào)制系統(tǒng)的帶寬與噪聲性能36/392023/12/292.

增加能提高抗噪聲性能，但不能無(wú)限增加，因?yàn)樵黾?，信?hào)帶寬也增加，收端BPF輸出的噪聲也增加，調(diào)頻解調(diào)器輸出SNR會(huì)急劇下降，即角調(diào)系統(tǒng)也存在門限效應(yīng)。注：1.表中AM信號(hào)的是幅度歸一信號(hào)?！?〕帶寬上：〔2〕抗噪聲性能：結(jié)論：37/392023/12/29

目的:充分地利用信道資源

復(fù)用方法:FDM(頻分復(fù)用)FrequencyDivisionMultiplexingTDM(時(shí)分復(fù)用)TimeDivisionMultiplexingCDM(碼分復(fù)用)CodeDivisionMultiplexing3.5.2頻分多路復(fù)用多路復(fù)用：將多路彼此不相關(guān)的消息信號(hào)合并為一個(gè)復(fù)合的群信號(hào)，共同在一條信道上進(jìn)行通信