通信原理-模擬調(diào)制系統(tǒng)

第五章模擬調(diào)制系統(tǒng)主要內(nèi)容模擬調(diào)制系統(tǒng)的組成幅度和角度調(diào)制的定義幅度調(diào)制的四種方法抗噪聲性能的分析方法頻分復(fù)用系統(tǒng)重點(diǎn)系統(tǒng)的組成框圖調(diào)幅信號波形及頻譜圖解調(diào)方法及性能信噪比的計算頻分復(fù)用的實(shí)現(xiàn)5.0基本概念5.1幅度調(diào)制的原理5.3非線性調(diào)制的原理5.5各種模擬系統(tǒng)的比較5.6頻分復(fù)用（FDM）

5.2線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能5.4調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)制信號：模擬基帶信號（低頻）載波：單一頻率的正弦波（高頻）已調(diào)信號：調(diào)制信號和載波的合成信號（高頻）調(diào)制：用調(diào)制信號去控制載波信號的某個參數(shù)，使參數(shù)隨調(diào)制信號的變化而變化。解調(diào)：調(diào)制的逆過程頻率變換;信道復(fù)用;改善系統(tǒng)性能.調(diào)制的方法幅度:AM、DSB、SSB、VSB角度:FM、PM模擬調(diào)制

基本概念調(diào)制的目的5.1幅度調(diào)制原理四種調(diào)幅信號調(diào)幅定義：載波的振幅隨調(diào)制信號的變化而變化設(shè)載波調(diào)制信號則已調(diào)信號1）AM信號：普通調(diào)幅波2）DSB信號：雙邊帶信號3）SSB信號：單邊帶信號4）VSB信號：殘留邊帶信號重要參數(shù)：信道帶寬AM信號2）頻譜結(jié)構(gòu)

4）調(diào)制方法

四種信號同時演示5）解調(diào)方法

非相干解調(diào)：包絡(luò)檢波法

相干解調(diào)：同步檢波法1）信號表達(dá)式重要參數(shù)：信號帶寬頻譜計算

頻譜圖

3）調(diào)制效率

1）信號表達(dá)式：

其中2）信號波形包絡(luò)卷積定理常用運(yùn)算公式常用信號頻譜復(fù)習(xí)AM

頻譜公式：卷積運(yùn)算因?yàn)樗郧疑线厧逻厧M

頻譜示意圖SAM(t)的頻譜是m(t)的頻譜在頻域內(nèi)的線性搬移稱之為線性調(diào)制1）信號功率：2）調(diào)制效率：單頻滿調(diào)制時有：低通調(diào)制模型AM信號DSB

信號VSB信號SSB

信號帶通重要參數(shù)：信號帶寬DSB信號重要參數(shù)：信道帶寬4）解調(diào)方法

相干解調(diào)1）信號表達(dá)式2）頻譜結(jié)構(gòu)3）調(diào)制方法四種信號同時演示DSB

信號表達(dá)式波形：DSB

頻譜結(jié)構(gòu)頻譜圖：下邊帶上邊帶單一頻率復(fù)合頻率包絡(luò)SSB信號重要參數(shù)：信道帶寬4）解調(diào)方法相干解調(diào)重要參數(shù)：信號帶寬2）頻譜結(jié)構(gòu)3）調(diào)制方法四種信號同時演示1）信號表達(dá)式分為上邊帶SSB和下邊帶SSB信號SSB信號表達(dá)式下邊帶上邊帶希爾伯特變換是m(t)希爾伯特變換SSB

頻譜結(jié)構(gòu)上邊帶要求下邊帶要求下邊帶推導(dǎo)

表達(dá)式注：調(diào)制模型DSB

信號SSB

信號3）解調(diào)方法非相干解調(diào)

相干解調(diào)VSB

信號重要參數(shù)：信道帶寬重要參數(shù)：信號帶寬1）頻譜結(jié)構(gòu)2）調(diào)制方法四種信號同時演示解決DSB信號頻帶寬，SSB信號難于實(shí)現(xiàn)的問題分析同步解調(diào)方法討論滿足要求的VSB

頻譜結(jié)構(gòu)思路：(1)H(ω)不僅需易實(shí)現(xiàn)，且需保證接收端完整不失真地還原信號。

(2)H(ω)與接收方法有關(guān)。結(jié)論：H(ω)關(guān)于ωc奇對稱同步解調(diào)低通AM

信號頻譜H(ω)在載頻ωc處具有互補(bǔ)對稱的截止特性，且相對陡峭。VSB同步解調(diào)還原信號VSB信號5.2線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能基本概念抗噪性能針對接收端而言接收信號為有效信號和噪聲信號之和

所有噪聲均為加性高斯白噪聲

性能參數(shù)為信噪比接收機(jī)框圖噪聲描述AM系統(tǒng)非相干解調(diào)

相干解調(diào)DSB系統(tǒng)相干解調(diào)SSB系統(tǒng)相干解調(diào)VSB系統(tǒng)接收系統(tǒng)特性系統(tǒng)性能隨解調(diào)方法而變化接收機(jī)框圖解調(diào)器框圖帶通解調(diào)分析思路：計算解調(diào)器輸入端和輸出端的信號功率、噪聲功率，獲得信噪比參數(shù)。根據(jù)信噪比判斷接收機(jī)的性能

相干低通同步包絡(luò)檢波器非相干nc(t)同相分量ns(t)正交分量噪聲描述：n(t)是白噪聲，ni(t)是高斯白噪聲ni(t)的帶寬取決于帶通濾波器的帶寬W

（統(tǒng)計平均功率相等）（雙邊功率譜）輸入噪聲功率No取決于接收機(jī)的解調(diào)方式解調(diào)器輸入噪聲ni(t)解調(diào)器輸出噪聲no(t)輸出噪聲功率n

(t)：Pn(ω)為常數(shù)ni(t)：Pn(ω)為常數(shù)且服從高斯分布AM

非相干解調(diào)包絡(luò)檢波器帶通解調(diào)器輸入端輸入信噪比計算信號功率Si、噪聲功率Ni解調(diào)器輸出端∵So(t)取決于包絡(luò)檢波器輸入信號的包絡(luò)E(t)∴分析E(t)的表達(dá)式討論大信噪比、小信噪比∴包絡(luò)∵計算信號功率So、噪聲功率No相位大信噪比輸出信噪比∴信號功率噪聲功率輸出噪聲no(t)輸出信號

So(t)直流參數(shù)A小信噪比結(jié)論：隨著m(t)減小，將使輸出信噪比急劇惡化，這種現(xiàn)象稱之為“門限效應(yīng)”。討論：輸出信號輸出噪聲參數(shù)計算忽略輸出信號中沒有單獨(dú)的信號項(xiàng)m(t)，被擾亂成隨機(jī)噪聲m(t)cosθ(t)，使信號功率下降。輸出噪聲R(t)增強(qiáng)導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的輸入信噪比稱為“門限”?！唷逜M

相干解調(diào)解調(diào)器輸出端信號功率解調(diào)器輸入端性能與非相干解調(diào)相同隔直處理帶通低通同步∵輸出信噪比噪聲功率比較：相干解調(diào)與包絡(luò)檢波器的性能相同調(diào)制制度增益G∴定義式DSB

同步檢波解調(diào)器輸入端輸入信噪比信號功率噪聲功率解調(diào)器輸出端同AM相干解調(diào)輸出信噪比帶通低通同步G＝2

說明輸出信號性能提高一倍，原因是ni(t)中的正交分量被抑制

調(diào)制制度增益G約束條件：本地載波與發(fā)端載波同頻同相若本地載波輸出信號出現(xiàn)差拍失真SSB

同步檢波解調(diào)器輸入端輸入信噪比解調(diào)器輸出端功率輸出信噪比帶通低通同步雖然GSSB<GDSB

，但SSB接收系統(tǒng)的帶通其帶寬比DSB系統(tǒng)小一倍，因而兩系統(tǒng)傳輸性能相同。例：設(shè)

DSB和

SSB兩系統(tǒng)發(fā)射信號功率均為Si，信道傳輸性能相同調(diào)制制度增益G分析結(jié)論FM

信號4）解調(diào)方法：鑒頻法2）頻譜結(jié)構(gòu)3）調(diào)制方法：直接調(diào)頻、間接調(diào)頻1）信號表達(dá)式5.3非線性調(diào)制的原理定義:調(diào)制信號控制載波信號的頻率或相位,使頻率或相位隨調(diào)制信號的變化而變化，稱為角度調(diào)制PM

信號信號帶寬1）信號表達(dá)式設(shè)載波為調(diào)制信號為則調(diào)頻波為FM

信號令∴∴調(diào)頻波ω：瞬時頻率：瞬時頻偏

窄帶調(diào)頻寬帶調(diào)頻載波調(diào)制信號調(diào)相波為PM

信號調(diào)相波瞬時相偏FM的頻譜定義調(diào)頻指數(shù)單音信號結(jié)論：信號帶寬時時當(dāng)只與m(t)的強(qiáng)度有關(guān)，與其頻率無關(guān)與AM信號帶寬相同Jn

(mf

)∴

FM的頻譜與的值有關(guān)，理論帶寬無窮大J0J1J2mfFM

非相干解調(diào)框圖鑒頻器：輸出Vo(t)與其輸入信號的瞬時頻偏成正比帶通：帶寬取

FM信號帶寬低通：帶寬取基帶信號帶寬鑒頻器低通帶通限幅5.4非線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能FM非相干解調(diào)框圖輸入端Si/Ni輸出端So/No鑒頻器輸入輸出低通輸出調(diào)制制度增益G矢量法求解

表達(dá)式鑒頻器輸入鑒頻器輸出

大信噪比小信噪比

參考矢量

βα∴大信噪比∵鑒頻器輸出Vo(t)與其輸入信號的瞬時頻偏成正比小信噪比βα參考矢量

不存在單獨(dú)的有用信號項(xiàng)，信號完全被噪聲淹沒，致使輸出信噪比急劇下降——門限效應(yīng)噪聲信號∴∴輸出信號功率輸出噪聲功率低通輸出

有用信號大信噪比與

ni(t)相同例微分器是隨機(jī)信號，其功率譜為fm：低通帶寬fB/2fm應(yīng)用預(yù)/去加重技術(shù)改善例

5.5各種模擬系統(tǒng)的比較輸入條件相同(即解調(diào)器輸入端的信噪比相同)Bb：基帶信號帶寬

FDM定義：使不同的信號占據(jù)不同頻率