分析模型DSB系統(tǒng)抗噪聲性能模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析模擬調(diào)制系統(tǒng)課件

1、第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng)5.1 幅度調(diào)制5.2 角度調(diào)制5.3 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能1 分析模型 DSB系統(tǒng)抗噪聲性能 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較5.3 模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能2 圖中 ：sm (t) 已調(diào)信號 n(t) 加性平穩(wěn)高斯白噪聲 ni (t) 帶通濾波后的噪聲 m(t) 輸出有用信號 no(t) 輸出噪聲分析模型目標 ：分析模擬系統(tǒng)可靠性指標解調(diào)器的輸入信噪比解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器調(diào)制制度增益3帶通濾波器的作用-讓有用信號通過，濾除帶外噪聲。帶寬B ：等于已調(diào)信號的頻帶寬度對于AM，DSB系統(tǒng)：B=2WH 對于SSB： B=WH對于VSB： BWHB當然也是窄帶噪聲n

2、i(t)的帶寬帶通濾波器輸出噪聲功率Ni(即解調(diào)器輸入噪聲ni(t)的功率)為：若白噪聲的雙邊功率譜密度為n0/2，帶通濾波器傳輸特性是幅值為1，帶寬為B的理想矩形函數(shù)，則：B為帶通濾波器的帶寬解調(diào)器輸入噪聲功率Ni4 分析模型 DSB系統(tǒng)抗噪聲性能 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較5.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能5DSB系統(tǒng)抗噪聲性能DSB相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型解調(diào)器6解調(diào)器輸入信號功率為輸入噪聲功率輸入信噪比解調(diào)器輸入信噪比7解調(diào)器輸入信號為DSB信號：與相干載波cosct相乘后，得經(jīng)低通濾波器后，輸出信號為因此，解調(diào)器輸出端的有用信號功率為解調(diào)器輸出信號功率S08解調(diào)器輸入端

3、的窄帶噪聲可表示為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故輸出噪聲功率為解調(diào)器輸出噪聲功率N09由此可見，DSB調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為2。也就是說，DSB信號的解調(diào)器使信噪比改善一倍。這是因為采用相干解調(diào)，使輸入噪聲中的正交分量被消除的緣故。調(diào)制制度增益解調(diào)器輸出信噪比和調(diào)制制度增益解調(diào)器輸出信噪比10 分析模型 DSB系統(tǒng)抗噪聲性能 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較5.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能11模擬調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能列表SiNiSi/NiS0N0S0/N0GDSB2SSB1AMFM注：DSB和SSB采用相干解調(diào)，AM采用包絡(luò)檢波且在大信噪比下；FM在單音調(diào)頻

4、大信噪比下；VSB系統(tǒng)的抗噪聲性能與SSB類似121. AM信號的調(diào)制制度增益GAM隨A0的減小而增加， GAM總是小于1，這說明包絡(luò)檢波器對輸入信噪比沒有改善，而是惡化了。例如：對于100%的調(diào)制，且m(t)是單頻正弦信號，這時AM 的調(diào)制制度增益為2. 對于AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時的性能與同步檢測器時的性能幾乎一樣。討論1：針對AM系統(tǒng)13討論2 ：AM系統(tǒng)和FM系統(tǒng)存在門限效應(yīng)門限效應(yīng)：在小信噪比時，解調(diào)器輸出中沒有單獨的信號項，有用信號m(t)淹沒在噪聲中，輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為門限效應(yīng)。開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入

5、信噪比稱為門限值。 產(chǎn)生原因：解調(diào)器的非線性引起。非相干解調(diào)存在門限效應(yīng)，而相干解調(diào)不存在門限效應(yīng)。14討論3 ：表中，GDSB = 2，GSSB=1，這能否說明DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能比SSB系統(tǒng)好呢？回答是否定的。因為，兩者的輸入信號功率不同、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同條件下得到的。如果我們在相同的輸入信號功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的基帶信號帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方式進行比較：比較結(jié)果：輸出信噪比相等。這就是說，兩者的抗噪聲性能相同。但SSB所需的傳輸帶寬僅是DSB的一半，因此SSB得到普遍應(yīng)用。15FM的調(diào)頻指數(shù)mf

6、越大，抗噪聲性能越好。FM系統(tǒng)的帶寬和信噪比可以互換，可以犧牲帶寬-有效性來換取可靠性的提高。其它模擬調(diào)制系統(tǒng)無此特性。mf值的選擇要從通信質(zhì)量和帶寬限制兩方面考慮。對于高質(zhì)量通信（高保真音樂廣播，電視伴音、雙向式固定或移動通信、衛(wèi)星通信和蜂窩電話系統(tǒng)）采用WBFM， mf值選大些。討論4：FM系統(tǒng)的帶寬和信噪比可以互換16 分析模型 DSB系統(tǒng)抗噪聲性能 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能分析 模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較5.3 幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能17調(diào)制方式傳輸帶寬設(shè)備復雜程度主要應(yīng)用AM2fm簡單中短波無線電廣播DSB2fm中等應(yīng)用較少SSBfm復雜短波無線電廣播、話音頻分復用、載波通信、數(shù)據(jù)傳輸VSB略大于

7、fm 近似SSB復雜電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸FM中等超短波小功率電臺（窄帶FM）；調(diào)頻立體聲廣播等高質(zhì)量通信（寬帶FM）模擬調(diào)制系統(tǒng)性能比較在相同的輸入信號功率、輸入噪聲功率譜密度、基帶信號帶寬條件下的比較：18抗噪聲性能 FM最好， DSB、SSB、VSB次之， AM能最差；DSB、SSB性能相同；VSB與SSB性能相近；圓點表示門限點19頻帶利用率SSB的帶寬最窄，其頻帶利用率最高；DSB其次；FM占用的帶寬隨調(diào)頻指數(shù)mf的增大而增大，頻帶利用率最低。20特點與應(yīng)用AM：優(yōu)點是接收設(shè)備簡單；缺點是功率利用率低，抗干擾能力差。主要用在中波和短波調(diào)幅廣播。DSB調(diào)制：優(yōu)點是功率利用率高，且?guī)捙cAM

8、相同，但設(shè)備較復雜。應(yīng)用較少，一般用于點對點專用通信。SSB調(diào)制：優(yōu)點是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選擇性衰落能力均優(yōu)于AM，而帶寬只有AM的一半；缺點是發(fā)送和接收設(shè)備都復雜。SSB常用于頻分多路復用系統(tǒng)中。VSB調(diào)制：抗噪聲性能和頻帶利用率與SSB相當。在電視廣播、數(shù)傳等系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。FM： FM的抗干擾能力強，廣泛應(yīng)用于長距離高質(zhì)量的通信系統(tǒng)中。缺點是頻帶利用率低，存在門限效應(yīng)。21設(shè)計一個單邊帶下邊帶調(diào)制系統(tǒng)，信道白噪聲的雙邊功率譜密度為n0/2=0.510-5W/Hz，載波頻率fc為100kHz。模擬基帶調(diào)制信號為m(t),功率為4W，頻帶在0fm范圍內(nèi)，fm=

9、4k，求：（1）單邊帶已調(diào)信號的表達式；（2）單邊帶已調(diào)信號所在的頻帶范圍；（3）畫出接收端原理方框圖；（4）解調(diào)器輸入端信噪比？輸出端信噪比？（5）解調(diào)器輸出端的噪聲功率譜密度？（6）若N路最高頻率為fm的信號按SSB方式進行頻分復用，再進行調(diào)頻，最大頻偏為f。求調(diào)頻后輸出信號帶寬。 例5.3-122（4） w， =1w， w （5） =0.01w，N0=PN0(f)*2fm, PN0(f)= N0/(2fm)=0.01/(2*4e3)=1.25e-6（雙邊譜）（6）B=2(Nfm+f)（1）（2）通帶為96100 kHz；（3）23 例5.3-2 信道雙邊噪聲功率譜密度n0/2=0.510-6W/Hz, 傳輸抑制載波單邊帶(下邊帶)信號。設(shè)基帶信號m(t)的頻帶限制在10kHz，功率是20W。載波頻率是1MHz。采用相干解調(diào)，接收機在輸入信號加至解調(diào)器之前先經(jīng)過一理想帶通濾波器。試問：(1) 解調(diào)器輸入端的信噪比是多少？(2) 解調(diào)器輸出端的信噪比是多少？調(diào)制制度增益是多少？(3) 解調(diào)器輸出端的信號功率