模擬調(diào)制2015_3

1、2008年1月1通信原理2008年1月2通信原理第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)2008年1月3第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng) v為什么要學(xué)？雖然數(shù)字通信是發(fā)展的主流趨勢(shì)，但是，許多重要的通信系統(tǒng)還是模擬系統(tǒng)，甚至有些通信過程還將繼續(xù)采用模擬通信方式v為什么要調(diào)制？天線的尺寸問題（P86），經(jīng)過頻率變化，將信號(hào)的頻譜搬移到較高的頻率上。將多個(gè)信號(hào)分別搬移到不同的頻率上，就可以實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。？2008年1月4調(diào)制的目的v傳輸頻率：傳輸頻率：3kHz，天線尺寸：，天線尺寸：25kmv傳輸頻率：傳輸頻率： 900MHz ，天線尺寸：，天線尺寸：8cmv把多個(gè)基帶信號(hào)分別搬移到不同的載頻處，以把多個(gè)基帶信號(hào)

2、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。實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。v擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，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。還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。頻分復(fù)用2008年1月52008年1月6模擬通信系統(tǒng)模型 2008年1月7調(diào)制？v為什么要調(diào)制？為什么要調(diào)制？v什么是調(diào)制？什么是調(diào)制？v調(diào)制類型？調(diào)制類型？v怎樣實(shí)現(xiàn)調(diào)制？怎樣實(shí)現(xiàn)調(diào)制？v不同類型調(diào)制的效率如何？不同類型調(diào)制的效率如何？v怎樣解調(diào)？怎樣解調(diào)？方法：時(shí)域、譜域2008年1月8幾個(gè)概念 v 調(diào)制（調(diào)制（modulate）把要傳輸

3、的信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)母哳l信號(hào)。把要傳輸?shù)男盘?hào)變換成適合信道傳輸?shù)母哳l信號(hào)。調(diào)制過程用于通信系統(tǒng)的發(fā)端。調(diào)制過程用于通信系統(tǒng)的發(fā)端。實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能的設(shè)備實(shí)現(xiàn)調(diào)制功能的設(shè)備modulatorv解調(diào)（解調(diào)（demodulate）在接收端需將已調(diào)信號(hào)還原成要傳輸?shù)脑夹盘?hào)，在接收端需將已調(diào)信號(hào)還原成要傳輸?shù)脑夹盘?hào)， 解調(diào)是調(diào)制的逆過程解調(diào)是調(diào)制的逆過程實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能的設(shè)備：解調(diào)器（實(shí)現(xiàn)解調(diào)功能的設(shè)備：解調(diào)器（demodulator）解調(diào)用于系統(tǒng)的收端解調(diào)用于系統(tǒng)的收端2008年1月9幾個(gè)信號(hào)v自信源的信號(hào)（基帶信號(hào)）自信源的信號(hào)（基帶信號(hào)）模擬的，數(shù)字的。調(diào)制信號(hào)模擬的，數(shù)字的。調(diào)制信號(hào)v載波，工

4、具信號(hào)載波，工具信號(hào)v已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)2008年1月10調(diào)制器基帶信號(hào)調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)已調(diào)波信號(hào)2008年1月11調(diào)制方法v讓載波信號(hào)隨著調(diào)制信號(hào)的讓載波信號(hào)隨著調(diào)制信號(hào)的變化而變化，讓調(diào)制信號(hào)去變化而變化，讓調(diào)制信號(hào)去控制控制載波參數(shù)（振幅、頻率、載波參數(shù)（振幅、頻率、相位）相位）的過程的過程調(diào)幅：讓載波的振幅隨調(diào)制信調(diào)幅：讓載波的振幅隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化號(hào)的變化而變化調(diào)頻：？調(diào)頻：？調(diào)相：？調(diào)相：？ 角度調(diào)制2008年1月12調(diào)制的分類v模擬調(diào)制（調(diào)幅，調(diào)角）模擬調(diào)制（調(diào)幅，調(diào)角）v數(shù)字調(diào)制（振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控）數(shù)字調(diào)制（振幅鍵控、頻移鍵控、相移鍵控）1/0只有兩個(gè)狀態(tài)只有兩個(gè)

5、狀態(tài),象開關(guān)象開關(guān)/鍵一樣，所以通過開關(guān)鍵控載波，通鍵一樣，所以通過開關(guān)鍵控載波，通常稱為常稱為鍵控法Amplitude Shift Keying:ASKFrequency Shift Keying:FSKPhase Shift Keying :PSK 振幅鍵控 頻移鍵控 相移鍵控調(diào)制系統(tǒng)關(guān)心的問題v譜，頻譜或者功率譜譜，頻譜或者功率譜v功率，已調(diào)波信號(hào)的功率、基帶信號(hào)功率、功率，已調(diào)波信號(hào)的功率、基帶信號(hào)功率、載波信號(hào)功率，傳輸相同信號(hào)，需要發(fā)射的載波信號(hào)功率，傳輸相同信號(hào)，需要發(fā)射的功率越小越好功率越小越好2008年1月132008年1月14模擬調(diào)制之幅度調(diào)制v調(diào)制的本質(zhì)調(diào)制的本質(zhì)設(shè)設(shè)1：

6、正弦型載波為：正弦型載波為式中，式中，A 載波幅度；載波幅度； c 載波角頻率；載波角頻率； 0 載波初始相位（以后假定載波初始相位（以后假定 0 0）。）。 設(shè)設(shè)2：m(t) 基帶調(diào)制信號(hào)基帶調(diào)制信號(hào)則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）一般可表示成則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）一般可表示成0( )coscc tAt( )( )cosmcstAm ttv 分析一下，分析一下，Sm(t)和和m（t）相比，波形發(fā)生了變化，在時(shí)域調(diào)制）相比，波形發(fā)生了變化，在時(shí)域調(diào)制就是波形變換。就是波形變換。2008年1月15頻域v設(shè)調(diào)制信號(hào)設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)的頻譜為的頻譜為M( )，則已調(diào)信號(hào)的，

7、則已調(diào)信號(hào)的頻譜為頻譜為)()(2)(ccmMMAwSv在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域在頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移)()(21cos)(cccwwMwwMtwtm2008年1月162008年1月17常規(guī)調(diào)幅（常規(guī)調(diào)幅（AM）v時(shí)域表示式時(shí)域表示式式中式中 m m( (t t) ) 調(diào)制信號(hào)，均值為調(diào)制信號(hào)，均值為0 0； A A0 0 常數(shù)，表示疊加的直流分量。常數(shù)，表示疊加的直流分量。調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)00( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm tt01( ) ()()()()2AMccccSAMM

8、發(fā)射機(jī)v若若m(t)為確知信號(hào)，則為確知信號(hào)，則AM信號(hào)的頻譜為信號(hào)的頻譜為2008年1月18AM必須滿足的條件必須滿足的條件v由波形可以看出，當(dāng)滿足條件：由波形可以看出，當(dāng)滿足條件：v|m(t)| A0 v其包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)波形相同，因此用包絡(luò)檢波法其包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)波形相同，因此用包絡(luò)檢波法很容易恢復(fù)出原很容易恢復(fù)出原 始調(diào)制信號(hào)。始調(diào)制信號(hào)。v當(dāng)當(dāng)|m(t)|= A0時(shí)，時(shí)，Am=A0，滿調(diào)幅，滿調(diào)幅,100%調(diào)制調(diào)制v定義調(diào)制指數(shù)：定義調(diào)制指數(shù)： v工程當(dāng)中取（工程當(dāng)中?。?.30.8）v|m(t)|過大過大，出現(xiàn)，出現(xiàn)“過調(diào)幅過調(diào)幅”現(xiàn)象。這時(shí)用現(xiàn)象。這時(shí)用包絡(luò)檢波將發(fā)生失真。但是，可以

9、包絡(luò)檢波將發(fā)生失真。但是，可以采用其他的解調(diào)方法采用其他的解調(diào)方法.11.21.41.61.822.22.42.62.83-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.511.21.41.61.822.22.42.62.830max)(AtmAM2008年1月19AM的頻譜的頻譜v頻譜圖頻譜圖AM信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。帶是上邊帶的鏡像。 載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶2008年1月20AM信號(hào)的特性信號(hào)的特性v帶寬：它是帶有載

10、波分量的雙邊帶信號(hào)，帶寬是基帶信號(hào)帶寬帶寬：它是帶有載波分量的雙邊帶信號(hào)，帶寬是基帶信號(hào)帶寬 fH 的兩倍：的兩倍：v功率：功率：當(dāng)當(dāng)m(t)為確知信號(hào)時(shí)，在為確知信號(hào)時(shí)，在1歐姆電阻上的平均功率等于歐姆電阻上的平均功率等于SAM（t）平平方的時(shí)間平均方的時(shí)間平均若調(diào)制信號(hào)的平均值為若調(diào)制信號(hào)的平均值為0，式中式中Pc = A02/2 載波功率，載波功率， AM信號(hào)的總功信號(hào)的總功率包括載波功率和邊帶功率兩部分率包括載波功率和邊帶功率兩部分HAMfB222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstAm ttAtm ttA m tt0)(tmSc

11、AMPPtmAP2)(22202/ )(2tmPs載波功率邊帶功率2008年1月21twktmAtwktmAtmAtwtmAtmAttmAtsPccccAMAM2cos2)(22cos)(2)(22cos2)(2)(cos)()(220022020202202相對(duì)于2wct的變化緩慢得多，所以后面這項(xiàng)的均值和kcos2wct的一樣，近似為02008年1月22調(diào)制效率調(diào)制效率v調(diào)制效率，傳輸有用信號(hào)的功率調(diào)制效率，傳輸有用信號(hào)的功率/總功率總功率 只有邊帶功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)，載波分量并不攜帶信息。只有邊帶功率才與調(diào)制信號(hào)有關(guān)，載波分量并不攜帶信息。有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）占信號(hào)總

12、功率的有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）占信號(hào)總功率的比例稱為調(diào)制效率：比例稱為調(diào)制效率：當(dāng)當(dāng)m(t) = Am cos mt時(shí)，時(shí)，代入上式，得到當(dāng)代入上式，得到當(dāng)|m(t)|max = A0時(shí)（時(shí)（100調(diào)制），調(diào)制效調(diào)制），調(diào)制效率最高，這時(shí)率最高，這時(shí) max 1/3 2220SAMAMmtPPAmt22( )/2mmtA 222222002mAMmmtAAAAmt2008年1月23v包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)：由半波或全波整流器和低通濾波器組成。包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)：由半波或全波整流器和低通濾波器組成。適用條件：適用條件：AM信號(hào)，且要求信號(hào)，且要求|m(t)|max A0 設(shè)輸入

13、信號(hào)是設(shè)輸入信號(hào)是 選擇選擇RC滿足如下關(guān)系滿足如下關(guān)系 式中式中fH 調(diào)制信號(hào)的最高頻率調(diào)制信號(hào)的最高頻率，檢波器的輸出為，檢波器的輸出為隔去直流后即可得到原信號(hào)隔去直流后即可得到原信號(hào)m(t)。 ttmAtscAMcos)()(0cHfRCf /1 0( )dstAm tAM解調(diào)之包絡(luò)檢波法解調(diào)之包絡(luò)檢波法2008年1月24檢波電路工作原理v二極管單向?qū)щ娦远O管單向?qū)щ娦詖利用負(fù)載電路利用負(fù)載電路RC的充放電過程完成包絡(luò)提取的充放電過程完成包絡(luò)提取低通濾波器V(t)2008年1月25A011/22008年1月26分析改進(jìn)v在在AM信號(hào)中，載波分量并不攜帶信息，信息完全信號(hào)中，載波分量并不

14、攜帶信息，信息完全包含在邊帶信號(hào)中。包含在邊帶信號(hào)中。DSB2008年1月27雙邊帶調(diào)制（DSB）v時(shí)域表示式：無直流分量時(shí)域表示式：無直流分量A0頻譜：無載頻分量頻譜：無載頻分量 曲線：曲線：ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMSm(t)m(t)cosctm(t) cosct譜特點(diǎn)：幅度減半帶寬加寬2008年1月28DSB信號(hào)的功率和效率信號(hào)的功率和效率vDSB信號(hào)的功率信號(hào)的功率2)(22cos)(2)(cos)()(222222tmtwtmtmttmtsPccDSBDSBvDSB信號(hào)的功率僅由邊帶功率構(gòu)成，這樣信號(hào)的功率僅由邊帶功率構(gòu)成，這樣其調(diào)制效率為其調(diào)制效

15、率為100%2008年1月29DSB優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)缺點(diǎn)分析v調(diào)制效率：調(diào)制效率高，調(diào)制效率：調(diào)制效率高， 100 ，是它最大的優(yōu)點(diǎn)，是它最大的優(yōu)點(diǎn)v優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省了載波功率優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省了載波功率v缺點(diǎn)：不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜。缺點(diǎn)：不能用包絡(luò)檢波，需用相干檢波，較復(fù)雜。v缺點(diǎn)：占用頻帶寬，為消息基帶信號(hào)的缺點(diǎn)：占用頻帶寬，為消息基帶信號(hào)的2倍。倍。v應(yīng)用：無線通信，常用于傳輸數(shù)字信號(hào)，如應(yīng)用：無線通信，常用于傳輸數(shù)字信號(hào)，如ASK。m(t)cosctm(t) cosct2008年1月30調(diào)幅m(t)cosctSDSB(t)()(21)(ccDSBMMS)()(21)(ccccAMMMAS

16、DSBAM特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：解調(diào)方便（包絡(luò)檢波）優(yōu)點(diǎn)：解調(diào)方便（包絡(luò)檢波）缺點(diǎn)：占用頻帶寬，（消息信號(hào)的兩缺點(diǎn)：占用頻帶寬，（消息信號(hào)的兩倍），調(diào)制效率低（發(fā)射功率大）倍），調(diào)制效率低（發(fā)射功率大）應(yīng)用：廣播。應(yīng)用：廣播。DSB_SCDSB_SC的特點(diǎn)與應(yīng)用的特點(diǎn)與應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制效率高。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制效率高。缺點(diǎn)：占用頻帶寬，為消息基帶信號(hào)的缺點(diǎn)：占用頻帶寬，為消息基帶信號(hào)的2 2倍。倍。應(yīng)用：無線通信，常用語(yǔ)傳輸數(shù)字信號(hào)，如應(yīng)用：無線通信，常用語(yǔ)傳輸數(shù)字信號(hào)，如ASKASK。Suppressed Carrier2008年1月312AM2AM202AM20202AM2202AM222AAA

17、AAAPPPmmmcm0max)(AtmAM稱為調(diào)幅指數(shù)，用百分比表示時(shí)，稱為調(diào)幅指數(shù)，用百分比表示時(shí)，稱為調(diào)制度。（通常取稱為調(diào)制度。（通常取30%60%）調(diào)制度調(diào)制度 小于小于1 1 等于等于1 1 大于大于1 1 正常調(diào)幅正常調(diào)幅 滿調(diào)幅滿調(diào)幅 過調(diào)幅過調(diào)幅2008年1月32 已知一個(gè)已知一個(gè)AM廣播電臺(tái)輸出功率是廣播電臺(tái)輸出功率是50KW，采用單頻余弦信號(hào)進(jìn)行，采用單頻余弦信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)幅指數(shù)為調(diào)制，調(diào)幅指數(shù)為0.707。 （1）試計(jì)算調(diào)制效率和載波功率；）試計(jì)算調(diào)制效率和載波功率； AMmmcmPPPPPAM)(40)511 (50)1 (kWPPPPAMAMmAMc51707.0

18、2707.02222AM2AMAMmcmPPP 解：解： 則調(diào)制效率則調(diào)制效率 載波功率為載波功率為2008年1月33單邊帶調(diào)制（SSB）v分析分析v雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)制信號(hào)頻雙邊帶信號(hào)兩個(gè)邊帶中的任意一個(gè)都包含了調(diào)制信號(hào)頻譜譜M( )的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個(gè)邊帶即可。的所有頻譜成分，因此僅傳輸其中一個(gè)邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制。式稱為單邊帶調(diào)制。v產(chǎn)生產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法有兩種：濾波法和相移法。信號(hào)的方法有兩種：濾波法和相移法。2008年1月34濾波法形成濾波法形成

19、SSB信號(hào)信號(hào) 濾波法形成濾波法形成SSB信號(hào)原理如下圖所示。信號(hào)原理如下圖所示。 cSSBUSBc1,| ( )( )0,| HHccLSBSSB 0 1|,|,)()(HHm2008年1月35 SSB信號(hào)頻譜為：信號(hào)頻譜為：)()()(HSSDSBSSB濾波器歸一化值：濾波器歸一化值：一般要求：一般要求：10-3否則，濾波就難以實(shí)現(xiàn)。否則，濾波就難以實(shí)現(xiàn)。cff2008年1月36濾波法的技術(shù)難點(diǎn)v濾波特性很難做到具有陡峭的截止特性；濾波特性很難做到具有陡峭的截止特性；v多級(jí)濾波需要多次調(diào)制；多級(jí)濾波需要多次調(diào)制；v當(dāng)調(diào)制信號(hào)中含有直流及低頻分量時(shí)濾波法當(dāng)調(diào)制信號(hào)中含有直流及低頻分量時(shí)濾波法

20、就不適用了。就不適用了。2008年1月37v實(shí)際例子實(shí)際例子2008年1月38cff2008年1月39 多級(jí)濾波法原理如下圖所示：。多級(jí)濾波法原理如下圖所示：。L12 fB 1cL1c2222fffB其中：其中： ， 300Hz3c106100/600kff100kHz100.3KHz99.7KHz10MHz10.1003MHz9.8997MHz2-102M1008997.9-1003.102008年1月40 相移法形成相移法形成SSB信號(hào)信號(hào) 設(shè)調(diào)制信號(hào)為：設(shè)調(diào)制信號(hào)為： 載波信號(hào)為：載波信號(hào)為： 則則DSB信號(hào)為：信號(hào)為： 上邊帶信號(hào)為：上邊帶信號(hào)為： 下邊帶信號(hào)為：下邊帶信號(hào)為：tAtm

21、mmcos)(ttcccos)(DSBmmc( )coscosstAtttAtA )cos(21 )cos(21mcmmcmUSBmcm1( )cos()2stAtttAttAcmmcmmsin sin2cos cos2ttAttAtscmmcmmLSBsin sin2cos cos2)(觀察兩項(xiàng)之間的區(qū)別與聯(lián)系2008年1月41 相移法形成單邊帶信號(hào)原理如圖所示。相移法形成單邊帶信號(hào)原理如圖所示。11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt正交分量正交分量同相分量同相分量希爾伯特（ Hilbert）變換就是實(shí)現(xiàn)相移9002008年1月42v是對(duì)實(shí)信號(hào)x (t )

22、定義的一種變換，變換結(jié)果記為Hilbert 變換變換vHilbert 變換器其實(shí)就是一個(gè)線性系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為v其實(shí)質(zhì)是實(shí)信號(hào)移 相90 度，即正頻率分量的相位后移90 度，負(fù)頻率分量的相位前移90 度。v性質(zhì)連續(xù)兩次變換就是反相v變換一次移相90度，兩次移相180度，即反相。Hilbert Hilbert 變換后，能量或者功率不變，能量或者功率譜密度不變v每個(gè)頻率分量的功率和這個(gè)頻率分量的相位無關(guān)，而 Hilbert 變換只涉及信號(hào)的相位，不改變幅度，所以經(jīng)過變換后該頻率分量的功率不變。于是變換后的功率譜密度不變，總的功率自然也不變2008年1月43希爾伯特變換2008年1月44將上兩式合并

23、：將上兩式合并：ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)(tAtAmmmmsinso c11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt相移法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)相移法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)替換成m(t)2008年1月45v優(yōu)點(diǎn)：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。優(yōu)點(diǎn)：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。v缺點(diǎn)：寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實(shí)現(xiàn)。移相法移相法SSB調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖2008年1月46SSB特點(diǎn)及應(yīng)用v優(yōu)點(diǎn)：具有最窄的傳輸帶寬，信道利用率最高；優(yōu)點(diǎn)：具有最窄的傳輸帶寬，信道利用率最高；v缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，技術(shù)要

24、求高電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，技術(shù)要求高解調(diào)時(shí)同步誤差要小解調(diào)時(shí)同步誤差要小v應(yīng)用應(yīng)用載波通信和微波多路通信載波通信和微波多路通信保密通信保密通信2008年1月47 調(diào)幅波的解調(diào)vAMvSDSBvSSSBttmtscDSBcos)()(ttmAtscAMcos)()(0解調(diào)時(shí)，需要一個(gè)和發(fā)射載波同頻同相的本地載波解調(diào)時(shí)，需要一個(gè)和發(fā)射載波同頻同相的本地載波（稱之為相干載波，這種解調(diào)方法叫相干解調(diào)）（稱之為相干載波，這種解調(diào)方法叫相干解調(diào)）2008年1月48ttmttmtttmtttmttscccccccSSB2sin)(412cos41)(41cossin)(21coscos)(21cos)(ttmAtm

25、AtttmAttsccccAM2cos)(21)(2121coscos)(cos)(000ttmtttmttsccccDSB2cos21)(21coscos)(cos)(M(w)Sp(w)-2wc -wc wc 2wc wS1(w) -2wc -wc 0 wc 2wc w2008年1月49v包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)：由半波或全波整流器和低通濾波器組成。包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)：由半波或全波整流器和低通濾波器組成。適用條件：適用條件：AM信號(hào)，且要求信號(hào)，且要求|m(t)|max A0 設(shè)輸入信號(hào)是設(shè)輸入信號(hào)是 選擇選擇RC滿足如下關(guān)系滿足如下關(guān)系 式中式中fH 調(diào)制信號(hào)的最高頻率調(diào)制信號(hào)的最高頻率

26、，檢波器的輸出為，檢波器的輸出為隔去直流后即可得到原信號(hào)隔去直流后即可得到原信號(hào)m(t)。 ttmAtscAMcos)()(0cHfRCf /1 0( )dstAm tAM解調(diào)之包絡(luò)檢波法解調(diào)之包絡(luò)檢波法2008年1月50檢波電路工作原理v二極管單向?qū)щ娦远O管單向?qū)щ娦詖利用負(fù)載電路利用負(fù)載電路RC的充放電過程完成包絡(luò)提取的充放電過程完成包絡(luò)提取低通濾波器V(t)2008年1月51相干解調(diào)與包絡(luò)檢波v相干解調(diào)相干解調(diào)需要將接收的已調(diào)信號(hào)與想干載波相乘后，經(jīng)低通濾波器取需要將接收的已調(diào)信號(hào)與想干載波相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號(hào)。適用于任何幅度調(diào)制出低頻分量，即可

27、得到原始的基帶調(diào)制信號(hào)。適用于任何幅度調(diào)制v適用于適用于AM，DSB，SSB，VSB任何線性調(diào)制任何線性調(diào)制v？實(shí)際當(dāng)中，？實(shí)際當(dāng)中，AMAM的檢波用哪種方法解調(diào)？檢波一般適用于的檢波用哪種方法解調(diào)？檢波一般適用于AMAM。v也不是這么絕對(duì)，如果想用檢波發(fā)解調(diào)，必須將也不是這么絕對(duì)，如果想用檢波發(fā)解調(diào)，必須將DSBDSB，SSBSSB的波形變成的波形變成包絡(luò)是包絡(luò)是m(t)m(t)的形式（習(xí)題的形式（習(xí)題5-145-14）。）。2008年1月52殘留邊帶調(diào)制(VSB)v原理：原理：SSB濾波器難制作，不可實(shí)現(xiàn)濾波器難制作，不可實(shí)現(xiàn)它既克服了它既克服了DSB信號(hào)占用頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了信號(hào)占用

28、頻帶寬的缺點(diǎn)，又解決了SSB信信號(hào)實(shí)現(xiàn)的困難。號(hào)實(shí)現(xiàn)的困難。不像不像SSB那樣完全抑制那樣完全抑制DSB信號(hào)的一個(gè)邊帶，而是使其殘信號(hào)的一個(gè)邊帶，而是使其殘留一小部分。留一小部分。2008年1月53殘留邊帶信號(hào)的產(chǎn)生v使用濾波法產(chǎn)生殘留邊帶信號(hào)使用濾波法產(chǎn)生殘留邊帶信號(hào)殘留上邊帶信號(hào)殘留上邊帶信號(hào)殘留下邊帶信號(hào)殘留下邊帶信號(hào)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)H HVSBVSB（W W）? ?m2008年1月54 VSB信號(hào)頻域表達(dá)式為：信號(hào)頻域表達(dá)式為： VSB調(diào)制信號(hào)采用相干解調(diào)方式，見下圖。調(diào)制信號(hào)采用相干解調(diào)方式，見下圖。其輸出為：其輸出為：)()()(21)(ccVSBVSBMMHS)(cos)(2)()()(

29、VSBVSBptwtstctstsc?Sd(t)=km(t)Sd(w)=kM(w)2008年1月55 相干解調(diào)輸出信號(hào)的頻譜為：相干解調(diào)輸出信號(hào)的頻譜為： ()()pVSBcVSBcSSS ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH2008年1月56式中式中M( + 2 c)及及M( - 2 c)是搬移到是搬移到+ 2 c和和 -2 c處的頻譜，它們可以處的頻譜，它們可以由解調(diào)器中的低通濾波器濾除。于是，低通濾波器的輸出頻譜為由解調(diào)器中的低通濾波器濾除。于是，低通濾波器的輸出頻譜為1( )( )()()2dccSMHH Sp(w)M(w)-2wc -wc 0 wc 2wc w?Sd(t)

30、=km(t)Sd(w)=kM(w)2008年1月57 可見，只要有下式成立，解調(diào)輸出就不會(huì)失真?？梢姡灰邢率匠闪?，解調(diào)輸出就不會(huì)失真。 常數(shù))()(ccHHH只要等式左只要等式左側(cè)兩個(gè)函數(shù)側(cè)兩個(gè)函數(shù)在在=0=0處具處具有互補(bǔ)對(duì)稱有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）（奇對(duì)稱）特性，解調(diào)特性，解調(diào)就不失真。就不失真。2008年1月58SSB的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)vSSB信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) SSB信號(hào)的解調(diào)和信號(hào)的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，一樣，不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，因?yàn)橐驗(yàn)镾SB信號(hào)也是抑制載波的已調(diào)信號(hào)，它的包絡(luò)不能直接信號(hào)也是抑制載波的已調(diào)信號(hào)，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以仍需采

31、用反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以仍需采用相干解調(diào)相干解調(diào)。vSSB信號(hào)的性能信號(hào)的性能SSB信號(hào)的實(shí)現(xiàn)比信號(hào)的實(shí)現(xiàn)比AM、DSB要復(fù)雜，但要復(fù)雜，但SSB調(diào)制方式在調(diào)制方式在傳輸信息時(shí)，不僅可節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的頻帶寬傳輸信息時(shí)，不僅可節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的頻帶寬度比度比AM、DSB減少了一半。它目前已成為短波通信中一種減少了一半。它目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。重要的調(diào)制方式。2008年1月59 由于由于濾波器濾波器的設(shè)計(jì)難度，徹底濾掉一個(gè)邊帶、完好保留另一邊帶是不可的設(shè)計(jì)難度，徹底濾掉一個(gè)邊帶、完好保留另一邊帶是不可能的，為了保留一個(gè)完整邊帶，只好將另一邊帶濾去大部分，殘

32、留一小部能的，為了保留一個(gè)完整邊帶，只好將另一邊帶濾去大部分，殘留一小部分。分。 殘留下邊帶的一部分濾波法實(shí)現(xiàn)調(diào)制的一般模型2008年1月602008年1月61 d)(cos)()()(cos)()(ccttmhthttmtsm相移法調(diào)制的一般模型相移法調(diào)制的一般模型已調(diào)信號(hào)的頻域表達(dá)式為：已調(diào)信號(hào)的頻域表達(dá)式為：tththtththQIccsincos)()()()(I ： in-phase)Q ：quadrature)通過時(shí)域表達(dá)式進(jìn)行分析通過時(shí)域表達(dá)式進(jìn)行分析2008年1月62ttsttstthtmtthtmttinthtmttthtmtmhtintmhttintmhttmhttmhth

33、ttmtsQIQImccccccccccccccccccsin)(cos)(sin)()(cos)()(sins )()(coscos)()(d )(sin)(sd )(cos)(cosdsins )()(dcoscos)()(d )(cos)()()(cos)()()()()()()()(s )()(cos)()(cctmthtstmthtstinththtththQQIIQI2008年1月63)()()()()()(tmthtstmthtsQQIIttsttstsQImccsin)(cos)()()(sin )()(cos )()()(ccQIHtthHtthHth, 1)(IH0)(QH

34、,1)(IH)()(HHHQ,1)(IH)(QH 調(diào)制濾波器調(diào)制濾波器c搬移到原點(diǎn)搬移到原點(diǎn) 基帶同相濾波器基帶同相濾波器搬移到原點(diǎn)搬移到原點(diǎn) 基帶正交濾波器基帶正交濾波器只有同相分量，只有同相分量，DSBDSB調(diào)制調(diào)制希爾伯特希爾伯特濾波器，濾波器，SSBSSB調(diào)制調(diào)制VSBVSB調(diào)制調(diào)制同相分量同相分量正交分量正交分量2008年1月64 相移法實(shí)現(xiàn)線性調(diào)制的模型如下圖所示。相移法實(shí)現(xiàn)線性調(diào)制的模型如下圖所示。, 1)(IH0)(QH調(diào)制電路基本結(jié)構(gòu)一樣，選不同的正交濾波器和同相濾波器得到不同的調(diào)制波ttsttstsQImccsin)(cos)()(只有同相分量，只有同相分量，DSBDSB調(diào)

35、制調(diào)制)(sin )()(cos )()()(ccQIHtthHtthHth2008年1月65 ttsttststttsttsttstsQIIQIccccccp2sin 212cos2121cos sin cos cos )()()()()()()()(m)(21)(dttstsI 線性調(diào)制信號(hào)解調(diào)的一般模型線性調(diào)制信號(hào)解調(diào)的一般模型1.1.相干解調(diào)相干解調(diào)適用所有的線性調(diào)制信號(hào)適用所有的線性調(diào)制信號(hào)必須使用相干載波必須使用相干載波已調(diào)信號(hào)和相干載波相乘：已調(diào)信號(hào)和相干載波相乘：經(jīng)過低通濾波器：經(jīng)過低通濾波器：2008年1月66載波和線性調(diào)制信號(hào)的關(guān)系vAM 有載波有載波效率低效率低包絡(luò)檢波包

36、絡(luò)檢波vDSB_SC無載波無載波效率高效率高相干解調(diào)相干解調(diào)vSSB無載波無載波效率高效率高相干解調(diào)相干解調(diào)vVSB無載波無載波效率高效率高相干解調(diào)相干解調(diào)v插入載波插入載波 效率低效率低包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波Double Side Band with Suppressed Carrier 2008年1月67總結(jié) 線性調(diào)制和解調(diào)的一般模型1線性調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生的一般模型線性調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生的一般模型濾波法濾波法相移法相移法比較比較2線性調(diào)制信號(hào)解調(diào)的一般模型線性調(diào)制信號(hào)解調(diào)的一般模型相干解調(diào)相干解調(diào)包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波載波插入法載波插入法2008年1月685.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能v5.2.1通信系統(tǒng)抗噪

37、聲性能的分析模型通信系統(tǒng)抗噪聲性能的分析模型v5.2.2線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能線性調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能v5.2.3常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波的抗噪聲性能常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波的抗噪聲性能2008年1月69抗噪聲性能分析模型v分析解調(diào)器的抗噪聲性能分析解調(diào)器的抗噪聲性能選出有用信號(hào)選出有用信號(hào)濾除帶外噪聲濾除帶外噪聲接收機(jī)2008年1月705.2.1 噪聲模型噪聲模型v通信系統(tǒng)的噪聲通信系統(tǒng)的噪聲加性噪聲加性噪聲v高斯白噪聲高斯白噪聲 (AWGN：Additive White Gaussian Noise）“高斯高斯”：幅度概率密度函數(shù)為高斯分布：幅度概率密度函數(shù)為高斯分布“白白”：功率譜密度函數(shù)服從

38、均勻分布：功率譜密度函數(shù)服從均勻分布乘性噪聲乘性噪聲v噪聲影響已調(diào)信號(hào)的接收噪聲影響已調(diào)信號(hào)的接收解調(diào)器的抗噪聲性能作為系統(tǒng)的抗噪聲性能指標(biāo)解調(diào)器的抗噪聲性能作為系統(tǒng)的抗噪聲性能指標(biāo)v解調(diào)器的，輸出信噪比，輸入信噪比比值來衡量解調(diào)器的，輸出信噪比，輸入信噪比比值來衡量v信噪比用信噪比用dB表示表示v調(diào)制方式不同，這個(gè)比值也不一樣調(diào)制方式不同，這個(gè)比值也不一樣2008年1月71用用dBdB值表示信噪比值表示信噪比:10lg(S/N):10lg(S/N)為什么用為什么用dB值表示信噪比值表示信噪比 ？vdB：?jiǎn)挝?，無量綱：?jiǎn)挝唬瑹o量綱v聲音功率倍數(shù)：聲音功率倍數(shù)：增強(qiáng)增強(qiáng)10倍；增強(qiáng)倍；增強(qiáng)100

39、倍；增強(qiáng)倍；增強(qiáng)1000倍倍 v人耳的感覺：人耳的感覺：增加增加1倍；增加倍；增加2倍；增加倍；增加3倍倍 人耳的感覺與聲音功率倍數(shù)的對(duì)數(shù)成正人耳的感覺與聲音功率倍數(shù)的對(duì)數(shù)成正比，使用比，使用dB值符合人體感官規(guī)律。值符合人體感官規(guī)律。2008年1月72 定義信噪比增益或者調(diào)制制度增益如下：定義信噪比增益或者調(diào)制制度增益如下： 上式中，分母為輸入信噪比，其定義為：上式中，分母為輸入信噪比，其定義為： iiooNSNSG/功率解調(diào)器輸入噪聲的平均平均功率解調(diào)器輸入已調(diào)信號(hào)的iiNSv在相同的輸入功率條件下在相同的輸入功率條件下，不同系統(tǒng)的信噪比增益，不同系統(tǒng)的信噪比增益不同，系統(tǒng)的抗噪聲性能不同

40、。不同，系統(tǒng)的抗噪聲性能不同。v信噪比增益愈高，則解調(diào)器的抗噪聲性能愈好。信噪比增益愈高，則解調(diào)器的抗噪聲性能愈好。 2008年1月73v分別計(jì)算各種解調(diào)器制度增益分別計(jì)算各種解調(diào)器制度增益v計(jì)算輸入信噪比計(jì)算輸入信噪比v計(jì)算輸出信噪比計(jì)算輸出信噪比iiNSNSG/002008年1月74ttnttntnsc00isin)(cos)()(白噪聲通過白噪聲通過BPF后，輸出為窄帶白噪聲。即后，輸出為窄帶白噪聲。即噪聲回顧n(t)n(t)是白噪聲是白噪聲設(shè)白噪聲設(shè)白噪聲雙邊功率譜密度雙邊功率譜密度為為0)()()(tnEtnEtnEsciBPFBPF特性理想，特性理想，單邊帶寬為單邊帶寬為B B 2

41、008年1月75DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能vDSB相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型 ( )mst LP F B P F )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt cosct 由于是線性系統(tǒng)，可以分別計(jì)算解調(diào)器輸出的信號(hào)功率和噪聲由于是線性系統(tǒng)，可以分別計(jì)算解調(diào)器輸出的信號(hào)功率和噪聲功率。功率。DSB解調(diào)器2008年1月76輸輸出出有有用用信信號(hào)號(hào)功功率率v設(shè)解調(diào)器輸入信號(hào)為設(shè)解調(diào)器輸入信號(hào)為ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos)(2o1( )( )2mtm t22oo1( )( )4Sm tm tv與相干載波與相干載波

42、cos ct相乘后相乘后v經(jīng)低通濾波器后，輸出信號(hào)為經(jīng)低通濾波器后，輸出信號(hào)為v解調(diào)器輸出端的有用信號(hào)功率為解調(diào)器輸出端的有用信號(hào)功率為 ( )mst LPF BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt cosct 2008年1月77解調(diào)器輸入端的窄帶噪聲可表示為解調(diào)器輸入端的窄帶噪聲可表示為它與相干載波相乘后，得它與相干載波相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，解調(diào)器最終的輸出噪聲為經(jīng)低通濾波器后，解調(diào)器最終的輸出噪聲為故輸出噪聲功率為故輸出噪聲功率為ttnttntncsccisin)(cos)( )(o1( )( )2cn tn t22oo1( )( )4cNn tn t2o

43、0111( )444iiNn tNn B ( )mst LPF BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )m t cosct N02008年1月78v輸入信號(hào)平均功率為輸入信號(hào)平均功率為v輸入信噪比輸入信噪比v輸出信噪比輸出信噪比v制度增益制度增益)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(21oo/2/DSBiiSNGSN ( )mst LPF BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt cosct BPFBPF中心頻率中心頻率？輸輸入入信信噪噪比比2008年1月79DSB相干解調(diào)性能分析相干解調(diào)性能分析v制度增益

44、制度增益oo/2/DSBiiSNGSNv由此可見，由此可見，DSB調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為2。也就是說，。也就是說，DSB信信號(hào)的解調(diào)器使信噪比改善一倍。？號(hào)的解調(diào)器使信噪比改善一倍。？v這是因?yàn)椴捎孟喔山庹{(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的這是因?yàn)椴捎孟喔山庹{(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。緣故。2008年1月80SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能ttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(BPF中心頻率？ ( )mst L P F B P F )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt co sct 2008年1月81v輸出噪聲功率輸出噪聲功率vNote，

45、B = fH 為為SSB 信號(hào)的帶通濾波器的帶寬。信號(hào)的帶通濾波器的帶寬。vSSB輸出信號(hào)功率計(jì)算輸出信號(hào)功率計(jì)算v與相干載波相乘后，再經(jīng)低通濾波可得解調(diào)器輸出信號(hào)與相干載波相乘后，再經(jīng)低通濾波可得解調(diào)器輸出信號(hào)v輸出信號(hào)平均功率輸出信號(hào)平均功率ttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(o1( )( )4mtm t22oo001( )( )16144mtSmtNn Bn B ( )mst LP F B P F )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt cosct 2008年1月82v信噪比信噪比SSB解調(diào)器的解調(diào)器的輸入信噪比為輸入信噪比為( )( )m tm

46、t因與的幅度相同，所以具有相同的平均功率，故上式)(412tmSiBntmBntmNSii02024)()(41 )(21)(2141sin)(cos)(41)(2222tmtmttmttmtsSccmi輸入信號(hào)平均功率為輸入信號(hào)平均功率為 ( )mst LP F B P F )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt cosct 2008年1月83v制度增益制度增益v討論：討論：G=1,信噪比沒有改善信噪比沒有改善因?yàn)樵谝驗(yàn)樵赟SB系統(tǒng)中，信號(hào)和噪聲有相同表示形式，所以相系統(tǒng)中，信號(hào)和噪聲有相同表示形式，所以相干解調(diào)過程中，信號(hào)和噪聲中的正交分量均被抑制掉，故干解調(diào)過程中，

47、信號(hào)和噪聲中的正交分量均被抑制掉，故信噪比沒有改善。信噪比沒有改善。22oo001( )( )16144mtSmtNn Bn Boo/1/SSBiiSNGSNBntmBntmNSii02024)()(41 ( )mst LP F B P F )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt cosct 2008年1月84討論討論v討論討論上述表明，上述表明，GDSB = 2GSSB，這能否說明，這能否說明DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能比系統(tǒng)的抗噪聲性能比SSB系統(tǒng)好呢？系統(tǒng)好呢？回答是否定的?；卮鹗欠穸ǖ?。因?yàn)?，兩者的輸入信?hào)功率不同、帶寬不同，在相同的噪聲功率譜因?yàn)?，兩者的輸入信?hào)功率不

48、同、帶寬不同，在相同的噪聲功率譜密度條件下，輸入噪聲功率也不同，所以兩者的輸出信噪比是在不密度條件下，輸入噪聲功率也不同，所以兩者的輸出信噪比是在不同條件下得到的。同條件下得到的。如果我們?cè)谙嗤妮斎胄盘?hào)功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相如果我們?cè)谙嗤妮斎胄盘?hào)功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的基帶信號(hào)帶寬條件下，對(duì)這兩種調(diào)制方式進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)同的基帶信號(hào)帶寬條件下，對(duì)這兩種調(diào)制方式進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比是相等的。它們的輸出信噪比是相等的。這就是說，兩者的抗噪聲性能是相同的。但這就是說，兩者的抗噪聲性能是相同的。但SSB所需的傳輸帶寬僅是所需的傳輸帶寬僅是DSB的一半，因此

49、的一半，因此SSB得到普遍應(yīng)用。得到普遍應(yīng)用。2008年1月85殘留邊帶調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能v分析方法與單邊帶調(diào)制大體上是相似的。分析方法與單邊帶調(diào)制大體上是相似的。v由于殘留邊帶信號(hào)的帶寬在取值范圍內(nèi)有不由于殘留邊帶信號(hào)的帶寬在取值范圍內(nèi)有不同的情況，所以抗噪聲性能的計(jì)算比較復(fù)雜。同的情況，所以抗噪聲性能的計(jì)算比較復(fù)雜。v如果殘留的邊帶不是太寬，可以近似認(rèn)為其如果殘留的邊帶不是太寬，可以近似認(rèn)為其抗噪聲性能與單邊帶調(diào)制相同?？乖肼曅阅芘c單邊帶調(diào)制相同。 2008年1月86v一般來說，輸出信噪比應(yīng)該隨著輸入信噪比的變一般來說，輸出信噪比應(yīng)該隨著輸入信噪比的變化，成比例變化?；?，成比例變化。

50、iiNSNSG/002008年1月87AM 相干解調(diào)的性能分析v自己分析自己分析2008年1月885.2.4 AM包絡(luò)檢波的性能 ( )mst BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt 包絡(luò)檢波 ( )mst L P F B P F )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt co sct v檢波輸出電壓正比于輸入信號(hào)的包絡(luò)變化。檢波輸出電壓正比于輸入信號(hào)的包絡(luò)變化。v包絡(luò)檢波器分析模型包絡(luò)檢波器分析模型2008年1月89v解調(diào)器輸入信號(hào)解調(diào)器輸入信號(hào)ttmAtscmcos)()(02)(2)(2202tmAtsSmiBntnNii02)(Bntm

51、ANSii02202)(輸輸入入信信噪噪比比v輸入信號(hào)功率輸入信號(hào)功率v噪聲功率為噪聲功率為v輸入信噪比為輸入信噪比為2008年1月90包絡(luò)計(jì)算包絡(luò)計(jì)算由于解調(diào)器輸入是信號(hào)加噪聲的混合波形，即由于解調(diào)器輸入是信號(hào)加噪聲的混合波形，即式中式中上式中上式中E(t)便是所求的合成包絡(luò)。當(dāng)包絡(luò)檢波器便是所求的合成包絡(luò)。當(dāng)包絡(luò)檢波器的傳輸系數(shù)為的傳輸系數(shù)為1時(shí)，則檢波器的輸出就是時(shí)，則檢波器的輸出就是E(t)。 0( )( )( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccs tn tAm tn ttn ttE ttt220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()(

52、)(0tntmAtnarctgtcs 有信號(hào)有噪聲不能分開算2008年1月91輸出信噪比計(jì)算輸出信噪比計(jì)算v大信噪比情況大信噪比情況輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于噪聲幅度，即輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于噪聲幅度，即因而式因而式可以簡(jiǎn)化為可以簡(jiǎn)化為)()()(220tntntmAsc220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()( 2)()(22020tntntntmAtmAtEscc200120000( )2( )( )2( )( ) 1( )( )( ) 1( )cccAm tAm t n tn tAm tAm tn tAm tAm t0( )( )cAm tn t12(1)1,12x

53、xx 當(dāng)時(shí)2008年1月92第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)由上式可見，有用信號(hào)與噪聲獨(dú)立地分成兩項(xiàng)，由上式可見，有用信號(hào)與噪聲獨(dú)立地分成兩項(xiàng)，因而可分別計(jì)算它們的功率。輸出信號(hào)功率為因而可分別計(jì)算它們的功率。輸出信號(hào)功率為輸出噪聲功率為輸出噪聲功率為v故輸出信噪比為故輸出信噪比為v制度增益為制度增益為2o( )Sm t22o0( )( )ciNn tn tn B2oo0( )Sm tNn B2oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t2008年1月93第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)v討論討論1. AM信號(hào)的調(diào)制制度增益信號(hào)的調(diào)制制度增益GAM隨隨A0的減小而增加。

54、的減小而增加。2. GAM總是小于總是小于1，說明包絡(luò)檢波器對(duì)輸入信噪比沒有改善，而是惡化了，說明包絡(luò)檢波器對(duì)輸入信噪比沒有改善，而是惡化了3. 例如：對(duì)于例如：對(duì)于100%的調(diào)制，且的調(diào)制，且m(t)是單頻正弦信號(hào)，這時(shí)是單頻正弦信號(hào)，這時(shí)AM 的最大信噪的最大信噪比增益為比增益為4. 可以證明，采用同步檢測(cè)法解調(diào)可以證明，采用同步檢測(cè)法解調(diào)AM信號(hào)時(shí)，得到的調(diào)制制度增益與上式信號(hào)時(shí)，得到的調(diào)制制度增益與上式給出的結(jié)果相同。給出的結(jié)果相同。 5. 由此可見，對(duì)于由此可見，對(duì)于AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時(shí)，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時(shí)的調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時(shí)，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時(shí)的性能與同步檢測(cè)器時(shí)的性

55、能幾乎一樣。性能與同步檢測(cè)器時(shí)的性能幾乎一樣。2oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t32AMG2008年1月94其中其中R(t) 和和 (t) 代表噪聲的包絡(luò)及相位：代表噪聲的包絡(luò)及相位：220( )( )( )csAm tn tn t220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()(2)()()()(02220tmAtntntntmAtEcsc)()(2)()(022tmAtntntncsc)()()()(21)()(22022tntntmAtntntnsccsc)(cos)()( 21)(0ttRtmAtR)()()(22tntntRsc)()()

56、(tntnarctgtcs小信噪比情況小信噪比情況輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)小于噪聲幅度輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)小于噪聲幅度包絡(luò)包絡(luò)變成變成2008年1月95門限效應(yīng)門限效應(yīng)因?yàn)橐驗(yàn)樗?，可以把所以，可以把E(t)進(jìn)一步近似：進(jìn)一步近似：)()(0tmAtR)(cos)()(1)(ttRtmAtR)(cos)()( 21)()(0ttRtmAtRtE）時(shí)1(21)1 (21xxx)(cos)()(ttmAtRE(t)中沒有單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)，有用信號(hào)中沒有單獨(dú)的信號(hào)項(xiàng)，有用信號(hào)m(t)被噪聲擾亂，只能看作是被噪聲擾亂，只能看作是噪聲。噪聲。這時(shí)，輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇這時(shí)，輸出信噪比不是按比例

57、地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門限效應(yīng)。開始出現(xiàn)門限惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的門限效應(yīng)。開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值。效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值。 2008年1月96門限效應(yīng)門限效應(yīng)討論討論1. 門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的。門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的。 2. 用相干解調(diào)的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號(hào)時(shí)不存在門限用相干解調(diào)的方法解調(diào)各種線性調(diào)制信號(hào)時(shí)不存在門限效應(yīng)。原因是信號(hào)與噪聲可分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端效應(yīng)。原因是信號(hào)與噪聲可分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨(dú)存在有用信號(hào)項(xiàng)?？偸菃为?dú)存在有用信號(hào)項(xiàng)。3. 在大信

58、噪比情況下，在大信噪比情況下，AM信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾乎與信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾乎與相干解調(diào)法相同。但當(dāng)輸入信噪比低于門限值時(shí)，將會(huì)出相干解調(diào)法相同。但當(dāng)輸入信噪比低于門限值時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)門限效應(yīng)，這時(shí)解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化，系統(tǒng)現(xiàn)門限效應(yīng)，這時(shí)解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。無法正常工作。2008年1月97v1）抗干擾能力的差異：藏在幅度中的信息很容易染上干擾成分，也就是說，）抗干擾能力的差異：藏在幅度中的信息很容易染上干擾成分，也就是說，調(diào)幅波在傳播過程中很容易受到自然界或人為產(chǎn)生的各種干擾波的影響，調(diào)幅波在傳播過程中很容易受到自然界或人為產(chǎn)生的各種干擾波的影響，這些

59、干擾波大多以幅度的形式疊加上來的，因此難以對(duì)調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生影響。這些干擾波大多以幅度的形式疊加上來的，因此難以對(duì)調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生影響。這就是調(diào)幅收音機(jī)雜音多而調(diào)頻收音機(jī)雜音少的原因。一般來說，調(diào)頻廣這就是調(diào)幅收音機(jī)雜音多而調(diào)頻收音機(jī)雜音少的原因。一般來說，調(diào)頻廣播比調(diào)幅廣播信噪比高播比調(diào)幅廣播信噪比高25dB以上；以上；v（2）聲音質(zhì)量的差異：調(diào)頻廣播的傳送頻帶比較寬，為）聲音質(zhì)量的差異：調(diào)頻廣播的傳送頻帶比較寬，為20Hz15KHz，而，而調(diào)幅廣播只有調(diào)幅廣播只有508KHz。因此，調(diào)頻廣播可滿足高保真的基本聽音要求，。因此，調(diào)頻廣播可滿足高保真的基本聽音要求，而調(diào)幅廣播則不能。而調(diào)幅廣播則不能。v（3）傳輸容量的差異：調(diào)頻廣播調(diào)制頻寬可達(dá)）傳輸容量的差異：調(diào)頻廣播調(diào)制頻寬可達(dá)75KHz，因此可以傳輸高，因此可以傳輸高質(zhì)量雙通道立體聲廣播節(jié)目，調(diào)幅廣播的調(diào)制頻寬只有質(zhì)量雙通道立體聲廣播節(jié)目，調(diào)幅廣播的調(diào)制頻寬只有9KHz或或10KHz，雖，雖然也可以實(shí)現(xiàn)立體聲傳播，但很難獲得高質(zhì)量效果。然也可以實(shí)現(xiàn)立體聲傳播，但很難獲得高質(zhì)量效果。v （4）傳輸范圍的差異：調(diào)幅廣播傳播范圍廣，地波傳播距離可輕易達(dá)到）傳輸范圍的差異：調(diào)幅廣播傳播范圍廣，地波傳播距離可輕易達(dá)到100公里以上，天波則可達(dá)公里以上，天波則可