第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)

1、通信原理通信原理Principles of Communications 課件整理：王懷興課件整理：王懷興 QQ：76944908 Email： TEL第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)主要內(nèi)容主要內(nèi)容5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理5.2 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5.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制(角度調(diào)制角度調(diào)制)原理原理5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能5.5 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較5.6 頻分復(fù)用頻分復(fù)用5.7 本章小結(jié)本章小結(jié)把消息信號(hào)從載波信號(hào)上卸載下來解調(diào)運(yùn)送貨物運(yùn)送貨物貨物裝載上

2、飛機(jī)到達(dá)目得地卸載貨物飛機(jī)就是運(yùn)載貨物的工具載體運(yùn)送消息運(yùn)送消息消息裝載上載波信號(hào)傳輸?shù)浇邮斩诵遁d消息高頻載波信號(hào)就是傳輸消息的工具載波把消息信號(hào)加載到載波信號(hào)上調(diào)制引引 言言(introduction) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 載波載波 已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào) 消息信號(hào)基帶信號(hào)待發(fā)送信號(hào)待發(fā)送信號(hào)正弦波脈沖序列運(yùn)載工具運(yùn)載工具被調(diào)制載波包含有m(t)的全部信息引引 言言(introduction) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)調(diào) 制：制：把信號(hào)形式轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)倪^程廣義調(diào)制廣義調(diào)制：基帶調(diào)制基帶調(diào)制和帶通調(diào)制帶通調(diào)制( (載波調(diào)制載波調(diào)制) ) 狹義

3、調(diào)制：狹義調(diào)制：僅指載波調(diào)制，通常調(diào)制均指載波調(diào)制載波調(diào)制載波調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制載波的參數(shù)的過程調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：指來自信源的基帶信號(hào)(未被調(diào)制)載載 波：波：周期正弦信號(hào)或周期脈沖序列已調(diào)信號(hào)：已調(diào)信號(hào)： 載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)解調(diào)解調(diào)( (檢波檢波) )：將調(diào)制信號(hào)從已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)出來調(diào)制方式：調(diào)制方式：模擬調(diào)制與數(shù)字調(diào)制 引引 言言(introduction) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制目的調(diào)制目的(1)提高無線通信時(shí)的天線輻射效率，天線尺寸必須與發(fā)射信號(hào)的波長相比擬，天線長度/4；(2)把多個(gè)基帶信號(hào)分別搬移到不同的載頻處，以實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率；(

4、3)擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換，即通過調(diào)制改善通信系統(tǒng)的性能。(4)實(shí)現(xiàn)頻率資源的分配，通信技術(shù)產(chǎn)生以后，頻率成為與石油、煤炭、水等同等重要的資源。引引 言言(introduction) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)引引 言言(introduction) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制的分類調(diào)制的分類按照調(diào)制信號(hào)m(t)的類型分模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制按已調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)分線性調(diào)制非線性調(diào)制按正弦載波的被調(diào)參量分幅度調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制按載波信號(hào)c(t)的類型分連續(xù)波調(diào)制脈沖調(diào)制(1)(1)幅度調(diào)制幅度調(diào)制( (線性調(diào)制線性調(diào)制)

5、)AM：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅DSB：雙邊帶調(diào)幅SSB：?jiǎn)芜厧д{(diào)幅VSB：殘留邊帶調(diào)幅(2)(2)角度調(diào)制角度調(diào)制( (非線性調(diào)制非線性調(diào)制) )FM：頻率調(diào)制PM：相位調(diào)制引引 言言(introduction) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)本章主要研究的內(nèi)容本章主要研究的內(nèi)容是以正弦波c(t)=Acos(ct+)作為載波的5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)幅度調(diào)制：幅度調(diào)制：用調(diào)制信號(hào)去控制高頻載波的幅度，使之隨調(diào)制信號(hào)作線性變化的過

6、程。正弦型載波為 ，一般取0=0。0( )coscc tAt幅度調(diào)制信號(hào)(已調(diào)信號(hào))一般可表示成設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)的頻譜為M()，則已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)的規(guī)律變化；頻譜是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單線性搬移(線性調(diào)制)。)()(2)(ccmMMASttAmtscmcos)()(5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.1 AM調(diào)幅調(diào)幅(amplitude modulation，也稱常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅) 1 AM調(diào)幅的表達(dá)式調(diào)

7、幅的表達(dá)式條件：條件：m(t)均值為0，|m(t)|max A0ttmtAttmAtscccAMcos)(coscos)()(00)()(21)()()(0ccccAMMMASAM調(diào)制器原理模型載波項(xiàng)邊帶項(xiàng)，含有m(t)的信息5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.1 AM調(diào)幅調(diào)幅(amplitude modulation，也稱常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅) 2 AM波形與頻譜波形與頻譜可見，已調(diào)信號(hào)sAM(t)的包絡(luò)線中包含有調(diào)制信

8、號(hào)A0+m(t)的全部信息包絡(luò)檢波可見，已調(diào)信號(hào)SAM()頻譜中包含有調(diào)制信號(hào)m(t)的全部信息，也包含有載波信息5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.1 AM調(diào)幅調(diào)幅(amplitude modulation，也稱常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅) 3 AM調(diào)幅的特點(diǎn)分析調(diào)幅的特點(diǎn)分析1) |m(t)|max A0時(shí)，sAM(t)的包絡(luò)線正比于m(t)，可采用最簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波還原A0+m(t) m(t)；優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)2) 接收機(jī)簡(jiǎn)單，廣泛

9、應(yīng)用于中短波廣播；優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)A0+m(t)3) 其頻譜分量由載波分量、上邊帶與下邊帶組成；4) 其傳輸帶寬是信號(hào)帶寬的兩倍BAM=2fH；缺點(diǎn)缺點(diǎn)m(t)帶寬fH5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.1 AM調(diào)幅調(diào)幅(amplitude modulation，也稱常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅) 3 AM信號(hào)的特點(diǎn)分析信號(hào)的特點(diǎn)分析5) 調(diào)制效率(功率利用率)低；缺點(diǎn)缺點(diǎn)ttmtAtsccAMcos)(cos)(0 AM信號(hào)功率信號(hào)功率

10、ttmAttmtAtsPcccAMAM2022222cos)(2cos)(cos)(0scAMPPtmAPtm2)(20)(220 AM信號(hào)的調(diào)制效率信號(hào)的調(diào)制效率(功率利用率功率利用率)%50)()(00)(222AtmscsAMsAMtmAtmPPPPP5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.1 AM調(diào)幅調(diào)幅(amplitude modulation，也稱常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅) 3 AM信號(hào)的特點(diǎn)分析信號(hào)的特點(diǎn)分析5) 調(diào)

11、制效率(功率利用率)低；缺點(diǎn)缺點(diǎn)2)()(cos)(2020max0AtmAtmtAtmm為單音頻信號(hào)，則設(shè)調(diào)幅系數(shù)調(diào)幅系數(shù)，稱為滿調(diào)幅。1)(0maxAtmm31)()(2220tmAtmAM，過調(diào)幅，滿調(diào)幅，正常調(diào)幅111mmm可見，調(diào)幅系數(shù)越大，功率利用率越大，但此例m=1 (100%調(diào)制)最大也不能超過30%。5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.1 AM調(diào)幅調(diào)幅(amplitude modulation，也稱常規(guī)雙邊帶調(diào)幅

12、常規(guī)雙邊帶調(diào)幅) 3 AM信號(hào)的特點(diǎn)分析信號(hào)的特點(diǎn)分析5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.1 AM調(diào)幅調(diào)幅(amplitude modulation，也稱常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅) 3 AM信號(hào)的特點(diǎn)分析信號(hào)的特點(diǎn)分析Q&A如何提高調(diào)制效率呢？如何提高調(diào)制效率呢？31)()(2220tmAtmAM載波項(xiàng)邊帶項(xiàng)，含有m(t)的信息ttmtAttmAtscccAMcos)(coscos)()(00如果去掉載波項(xiàng)，則調(diào)制效率

13、即可達(dá)到100%！抑制載波抑制載波5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.2 DSB-SC(Double sideband amplitude modulation - suppressed carrier) 1 DSB信號(hào)的波形與頻譜信號(hào)的波形與頻譜0)(,cos)()(2tmttmtscDSB)()(21)(ccDSBMMS5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linea

14、r modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.2 DSB-SC(Double sideband amplitude modulation - suppressed carrier) 2 DSB信號(hào)的特點(diǎn)分析信號(hào)的特點(diǎn)分析無載頻分量，只有上、下邊帶分量；無載頻分量，只有上、下邊帶分量；優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不能再用包絡(luò)檢波，必須用相干解調(diào)；不能再用包絡(luò)檢波，必須用相干解調(diào)；缺點(diǎn)缺點(diǎn)帶寬仍然是信號(hào)帶寬的帶寬仍然是信號(hào)帶寬的2倍，倍，BDSB=2fH; 缺點(diǎn)缺點(diǎn)調(diào)制效率調(diào)制效率100%，功率利用率高；，功率利用率高；優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)主要用作主要用作SSB、VSB的技術(shù)基礎(chǔ)，

15、調(diào)頻立體聲中的技術(shù)基礎(chǔ)，調(diào)頻立體聲中差信號(hào)調(diào)制等；差信號(hào)調(diào)制等；Q&A可否只用一個(gè)邊帶傳輸呢？可否只用一個(gè)邊帶傳輸呢？SSB！5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.3 SSB (Single sideband amplitude modulation) 1 SSB信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生濾波法濾波法需要濾波器需要濾波器HSSB( )具具有陡峭特性！有陡峭特性！5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitud

16、e modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.3 SSB (Single sideband amplitude modulation) 1 SSB信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生移相法移相法設(shè)單頻調(diào)制信號(hào) ，載波為tAtmmmcos)(ttcccos)(tAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(ttmttmttAttAtsccmcmmcmLSBsin)(21cos)(21sinsin21coscos21)(下邊帶LSB上邊帶USB”為下邊帶“”為上邊帶“，ttmttmtsccS

17、SBsin)(21cos)(21)(ttmttmttAttAtsccmcmmcmUSBsin)(21cos)(21sinsin21coscos21)(5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.3 SSB (Single sideband amplitude modulation) 1 SSB信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生移相法移相法ttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(的希爾伯特變換是)()(tmtm)()()(hHMM)sg

18、n()()()(jMMHh1,0sgn1,0要求：要求：Hh( )對(duì)所有頻率分量精確相移對(duì)所有頻率分量精確相移/2。5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.3 SSB (Single sideband amplitude modulation) 2 SSB信號(hào)的特點(diǎn)信號(hào)的特點(diǎn)SSB信號(hào)帶寬只有AM、DSB信號(hào)帶寬的一半，即BSSB=BAM/2=BDSB/2=fH，頻帶利用率高；優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)在頻率擁擠的場(chǎng)合獲得了廣泛應(yīng)用，尤其是在短波通信與

19、多路載波電話中占有重要地位； 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)因?yàn)椴恍枰獋魉洼d波及另一個(gè)邊帶而節(jié)省傳送功率，功耗低； 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)在濾波法中陡峭特性濾波器與相移法中寬帶相移網(wǎng)絡(luò)都難以實(shí)現(xiàn)，均需要相干解調(diào)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.4 VSB (vestigial sideband amplitude modulation) 1 VSB信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生圖中濾波器不要求十分陡峭的截止特性，而是逐漸切割，使其殘留一小部分，如圖所示。濾波法濾

20、波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理框圖與濾波法SBB調(diào)制器相同。5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.4 VSB (vestigial sideband amplitude modulation) 2 殘留邊帶濾波器傳輸特性殘留邊帶濾波器傳輸特性)()()(21)()()(HMMHSSccDSBVSB先分析接收端如何從該信號(hào)中恢復(fù)原基帶信號(hào)的 )()()(cVSBcVSBPSSS)()2()(21)()()2(21)(ccccPHMMHMM

21、S)()()(21)(ccdHHMS經(jīng)過低通濾波后5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.4 VSB (vestigial sideband amplitude modulation) 2 殘留邊帶濾波器傳輸特性殘留邊帶濾波器傳輸特性)()()(21)(ccdHHMS經(jīng)過低通濾波后為保證相干解調(diào)無失真地恢復(fù)m(t)，H()須滿足： HccHH常數(shù))()(式中，H 調(diào)制信號(hào)的截止角頻率。殘留邊帶濾波器的特性：殘留邊帶濾波器的特性：H()

22、在c處必須具有互補(bǔ)對(duì)稱互補(bǔ)對(duì)稱(奇對(duì)稱奇對(duì)稱)特性特性，相干解調(diào)時(shí)才能無失真地從殘留邊帶信號(hào)中恢復(fù)所需的調(diào)制信號(hào)。 5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.4 VSB (vestigial sideband amplitude modulation) 2 殘留邊帶濾波器傳輸特性殘留邊帶濾波器傳輸特性殘留邊帶濾波器特性的兩種形式殘留“部分上邊帶”的濾波器特性：下圖(a)殘留“部分下邊帶”的濾波器特性：下圖(b)5.1 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(

23、線性調(diào)制線性調(diào)制)原理原理(amplitude modulation (linear modulation) principle) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1.4 VSB (vestigial sideband amplitude modulation) 3 殘留邊帶濾波器的幾何解釋殘留邊帶濾波器的幾何解釋4 殘留邊帶信號(hào)的特點(diǎn)殘留邊帶信號(hào)的特點(diǎn)帶寬介于SSB與DSB之間，即fHBVSBnc(t)和Ans(t)時(shí)，相位偏移 AtnAtntnAtntsscs)()(arctan)()(arctan)(鑒頻器輸出正比于輸入頻率偏移，輸出噪聲為dttdnAKdttdKtnsddd)(

24、)()(式中ns(t)是窄帶高斯噪聲ni(t)的正交分量。 5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能(Anti-noise performance of frequency modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.2 大大信噪比時(shí)的解調(diào)增益信噪比時(shí)的解調(diào)增益(The demodulation gain of large signal-to-noise ratio)因dns(t)/dt實(shí)際上是ns(t)通過理想微分電路的輸出，若ns(t)的功率譜密度Pi(f)=n0，理想微分電路功率傳輸函數(shù)為 2222)2(2)(ffjfH則鑒頻器輸出噪聲nd(

25、t)的功率譜密度為2,)2()()()(022222FMdiddBfnfAKfPfHAKfP5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能(Anti-noise performance of frequency modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.2 大大信噪比時(shí)的解調(diào)增益信噪比時(shí)的解調(diào)增益(The demodulation gain of large signal-to-noise ratio)鑒頻器前、后的噪聲功率譜密度如下圖鑒頻器輸出經(jīng)過LPF濾除帶寬fm以外的頻率分量，最終輸出噪聲功率(圖中陰影部分)為mmmmffdffdodffAnKd

26、ffPN220224)(2302238AfnKmd5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能(Anti-noise performance of frequency modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.2 大大信噪比時(shí)的解調(diào)增益信噪比時(shí)的解調(diào)增益(The demodulation gain of large signal-to-noise ratio)()()(222otmKKtmSfdo2302238AfnKNmdo3022228)(3mfoofntmKANS考慮m(t)為單一頻率余弦波2/1)(cos)(2tmttmmsincos)(tm

27、tAtsmfcFMmfmfmmfoofnAmfKfnAfntmKANS0222023022222/23)2(438)(3mmmffffKm當(dāng)mf1時(shí)，5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能(Anti-noise performance of frequency modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.2 大大信噪比時(shí)的解調(diào)增益信噪比時(shí)的解調(diào)增益(The demodulation gain of large signal-to-noise ratio)FMiiBnANS022在大信噪比時(shí)，寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的制度增益很高。在大信噪比時(shí)，寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的

28、制度增益很高。mfoofnAmNS0222/23mFMfiiooFMfBmNSNSG223/寬帶調(diào)頻信號(hào)帶寬為 )(2) 1(2mmfFMfffmB) 1(32ffFMmmG33fFMmG5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能(Anti-noise performance of frequency modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.2 大大信噪比時(shí)的解調(diào)增益信噪比時(shí)的解調(diào)增益(The demodulation gain of large signal-to-noise ratio)調(diào)頻系統(tǒng)與調(diào)幅系統(tǒng)比較調(diào)頻系統(tǒng)與調(diào)幅系統(tǒng)比較設(shè)AM信號(hào)(

29、100%調(diào)制)，m(t)為單音頻信號(hào)，mfBoofnABnABntmNSAtmmAM02202022222/2/)(2)(mfoofnAmNS0222/23寬帶FM信號(hào)輸出信噪比將兩者相比，輸出信噪比關(guān)系23)/()/(fAMooFMoomNSNS將兩者相比，帶寬關(guān)系) 1() 1(2fAMmfFMmBfmB調(diào)頻是以帶寬換取信噪比的改善。5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能(Anti-noise performance of frequency modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.3 小小信噪比時(shí)的門限效應(yīng)信噪比時(shí)的門限效應(yīng)(Thres

30、hold effect of small signal-to-noise ratio)當(dāng)(Si/Ni)低于一定值時(shí)，解調(diào)器輸出(So/No)急劇惡化，稱為調(diào)頻信號(hào)解調(diào)的門限效應(yīng)。門限效應(yīng)。 此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值，門限值，記為(Si/Ni)b。FM系統(tǒng)以帶寬換取輸出信噪比改善并不是無止境的。隨著傳輸帶寬的增加，輸入噪聲功率增大，導(dǎo)致輸入信噪比下降，在輸入信號(hào)功率不變的條件下，輸入信噪比下降，當(dāng)輸入信噪比降到一定程度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)門限效應(yīng)，輸出信噪比將急劇惡化。5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能(Anti-noise performance of frequency modul

31、ation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.3 小小信噪比時(shí)的門限效應(yīng)信噪比時(shí)的門限效應(yīng)(Threshold effect of small signal-to-noise ratio)圖為單音調(diào)制時(shí)，不同mf下So/No與Si/Ni的關(guān)系曲線。 (1) mf 越大門限值越高，但門限值一般10dB左右。(2)在門限值以上，So /No與Si /Ni呈線性關(guān)系，mf 越大，輸出信噪比改善越明顯。(3)在門限值以下， So /No隨Si /Ni下降而急劇下降，且mf 越大下降越快。5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能(Anti-noise performan

32、ce of frequency modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.4 預(yù)加重與去加重預(yù)加重與去加重(Pre-emphasis and de-emphasis)在采用調(diào)頻制的遠(yuǎn)距離通信和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域中，希望門限點(diǎn)向低輸入信噪比方向擴(kuò)展。降低門限值(門限擴(kuò)展)的方法之一是鎖相環(huán)和負(fù)鎖相環(huán)和負(fù)反饋解調(diào)器，反饋解調(diào)器，可降低門限電平低610dB；還可以采用“預(yù)加重預(yù)加重”和和“去加重去加重”技術(shù)。鑒頻器輸出噪聲功率譜隨f呈拋物線增大。語音和音樂信號(hào)能量分布在低頻端，高頻端So/No明顯下降。為了進(jìn)一步改善調(diào)頻解調(diào)器的輸出So/No ，廣泛采用 “預(yù)加重

33、預(yù)加重”和和“去加重去加重”技術(shù)。5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能(Anti-noise performance of frequency modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.4.4 預(yù)加重與去加重預(yù)加重與去加重(Pre-emphasis and de-emphasis)“預(yù)加重”和“去加重”的目的是保持輸出信號(hào)不變，降低輸出噪聲，提高輸出信噪比。 去加重網(wǎng)絡(luò)Hd (f) 加在解調(diào)器輸出端，將調(diào)制頻率高頻端的噪聲衰減，使總的噪聲功率減小。但會(huì)使傳輸信號(hào)產(chǎn)生頻率失真。預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)Hp(f) 加在解調(diào)器前，人為地提升調(diào)制信號(hào)的高頻分量，以抵消

34、去加重網(wǎng)絡(luò)的影響。1)()(fHfHdp5.5 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較(The comparison of analog modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制方式信號(hào)帶寬輸出信噪比制度增益設(shè)備AMDSBSSB VSBFM2mfmfmf略大于2mf21fmmf2/3231ffmm 0imSn f0imSn f013imSn f2032ifmSmn f21SSB近似SSB近似簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單中等中等中等中等復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜同等條件：同等條件：解調(diào)器輸入信號(hào)功率為Si；信道噪聲均值為0，單邊功率譜密度為n0；基帶信號(hào)帶寬為fm；其中AM的調(diào)幅度為 100%，正弦型調(diào)制信號(hào)。5.5 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較(The comparison of analog modulation system) 第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)1 1 性能比較性能比較(Comparison of performance)1)抗噪聲性能：抗噪聲性能：FM最好，DSB/SSB、 VSB次之，AM最差；2)頻譜利用率：頻譜利用率：SSB最高，VSB較高， DSB/AM次之，F(xiàn)M最差；3)功率利用