現(xiàn)代通信原理模擬通信系統(tǒng)

現(xiàn)代通信原理 第 3章 模擬通信系統(tǒng) 引 言 模擬基帶傳輸系統(tǒng) 模擬頻帶傳輸系統(tǒng) 幅度調(diào)制系統(tǒng) 角度調(diào)制系統(tǒng) 調(diào)頻系統(tǒng)性能改進(jìn) 引 言 模擬通信系統(tǒng)可分為模擬基帶傳輸 、 模擬頻帶傳輸以及模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸三種系統(tǒng) 。 模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸將在以后的章節(jié)中給出 ， 本章將簡(jiǎn)單介紹模擬基帶傳輸系統(tǒng) ， 詳細(xì)介紹模擬頻帶傳輸系統(tǒng) 。 模擬基帶傳輸系統(tǒng) 系統(tǒng)框圖 失真與改善 噪聲及信噪比 系統(tǒng)框圖 模擬基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)框圖如 圖 (1) x(t)是模擬基帶信號(hào) 。 (2) 發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備一般為對(duì)基帶信號(hào)放大和濾波的部件 ， 可能是音頻功率放大器和低通濾波器 (3) 信道一般是有線(xiàn)信道 。 (4) y(t)是輸出信號(hào) 。 圖 模擬基帶通信系統(tǒng)框圖 發(fā)送設(shè)備 信道 接收設(shè)備x ( t )n ( t )y ( t )a 失真與改善 1. 線(xiàn)性失真及均衡 2. 非線(xiàn)性失真和壓擴(kuò) 圖 非線(xiàn)性傳輸特性及有壓縮器的基帶傳輸系統(tǒng) 圖 非線(xiàn)性傳輸特性及有壓縮器的基帶傳輸系統(tǒng) 0 y ( t ) (a ) 非線(xiàn)性傳輸特性 y ( t ) x ( t ) 壓 縮 器 信 道 ( 非 線(xiàn) 性 的 ) 擴(kuò) 張 器 設(shè)備 ( b ) 有壓縮器的基帶傳輸系統(tǒng) x ( t ) ( a ) 非線(xiàn)性傳輸特性 ( b ) 噪聲及信噪比 噪聲疊加在信號(hào)上 ， 會(huì)使信號(hào)波形發(fā)生畸變 。 衡量噪聲對(duì)信號(hào)的影響 ， 即衡量模擬信號(hào)質(zhì)量的指標(biāo) ，是輸出信號(hào)功率與噪聲功率的比值 ， 簡(jiǎn)稱(chēng)輸出信噪比 ，符號(hào)為 o。 對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)的傳輸 ， 0僅可理解 ， 到 30 而對(duì)于高保真的電話(huà) ， 需要高達(dá) 60 模擬頻帶傳輸系統(tǒng) 調(diào)制的功用 調(diào)制的分類(lèi) 調(diào)制系統(tǒng)中討論的主要問(wèn)題與參數(shù) 調(diào)制的功用 1. 頻帶變換 2. 實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用 3. 提高抗干擾性能 調(diào)制的分類(lèi) 1. 根據(jù) x(t)的不同分類(lèi) 2. 根據(jù) c(t)的不同分類(lèi) 3. 根據(jù)調(diào)制器功能不同分類(lèi) 4. 根據(jù)調(diào)制器頻譜搬移特性的不同分類(lèi) 調(diào)制系統(tǒng)中討論的主要問(wèn)題與參數(shù) 1. 主要問(wèn)題 工作原理：調(diào)制的物理過(guò)程 xc(t)與 c(t)和 x(t)時(shí)域 、 頻域表示式及圖形關(guān)系 。 xc(t)的帶寬 。 功率關(guān)系 。 噪聲對(duì)調(diào)制系統(tǒng)性能影響 。 2. 主要參數(shù) 發(fā)送功率 。 系統(tǒng)傳輸帶寬 。 系統(tǒng)抗噪聲性能 。 設(shè)備復(fù)雜性 。 幅度調(diào)制系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制 ( 雙邊帶調(diào)制 ( 單邊帶調(diào)制 ( 殘留邊帶調(diào)制 ( 各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的比較 標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制 ( 1. 圖 2. 3. 4. 5. 圖 x ( t )( c ) x ( t ) 0 ，即正常調(diào)制a ) 調(diào)制信號(hào)波形0 t )b ) 加入直流分量t )( d ) x ( t ) 0 ，發(fā)生過(guò)調(diào)制0t ) 雙邊帶調(diào)制 ( 1. 圖 2. 3. 4. 5. 圖 B( t )= x ( t ) c o s t )c ( t ) 單邊帶調(diào)制 ( 1. 單邊帶信號(hào)及單邊帶調(diào)制系統(tǒng) 2. 單邊帶信號(hào)的頻域表示及特點(diǎn) 圖 3. 單邊帶調(diào)制解調(diào)框圖 4. 單邊帶信號(hào)的抗噪聲性能 圖 0c ) c上邊帶頻譜0 c B( )圖 號(hào)頻譜圖m 殘留邊帶調(diào)制 ( 1. 什么是殘留邊帶調(diào)制 圖 殘留邊帶信號(hào)頻譜 2. 殘留邊帶調(diào)制系統(tǒng)及殘留邊帶濾波器 3. 4. 圖像信號(hào)的殘留邊帶調(diào)制 圖 殘留邊帶信號(hào)頻譜 x ) ) x ) x() 圖 殘留邊帶信號(hào)頻譜 0 0 0 0 各種幅度調(diào)制系統(tǒng)的比較 以上所講各種幅度調(diào)制信號(hào)都屬于線(xiàn)性調(diào)制 ，調(diào)制器的非線(xiàn)性及信道噪聲都會(huì)使信號(hào)波形發(fā)生畸變 ，其系統(tǒng)特性比較見(jiàn) 表 表 各種幅度調(diào)制系統(tǒng)比較 調(diào)制方式特點(diǎn) S B S x ( t ) c o s| x ( t )|m a t ) c o sct x ( t ) c o s ()i n 2 220/ x t A x t1 1 1輸出信噪比 2x t f n 2x t f n 2m0/x t f no o S S B( / )制制度增益 Gm a x= 2 / 3 2 1調(diào)制方式濾 波 法 、 相 移 法 、 混合法濾波法、相移法解調(diào)方式相 干 解 調(diào) 、 非 相 干解調(diào)相干解調(diào)相干解調(diào)、插入大載 波非相干同 用無(wú)線(xiàn)電廣播 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信 軍用民用長(zhǎng)途 角度調(diào)制系統(tǒng) 角度調(diào)制的一般概念 窄帶調(diào)頻 ( 寬帶調(diào)頻 ( 角度調(diào)制的一般概念 1. 調(diào)相 、 調(diào)頻的一般表示式 2. 單音頻調(diào)制的調(diào)相波和調(diào)頻波表示式 3. 圖 單音頻信號(hào)產(chǎn)生的 圖 單音頻信號(hào)產(chǎn)生的 ( a ) 載波( b ) 信號(hào)( c ) d ) F M( e ) P 窄帶調(diào)頻 ( 1. 2. 3. 結(jié)論 圖 圖 圖 間的關(guān)系頻率調(diào)制器相位調(diào)制x ( t )x ( t ) t ) t )x ( t )積分器微分器x ( t )頻率調(diào)制器相位調(diào)制器 t ) t )( a ) 直接調(diào)頻 ( b ) 間接調(diào)頻( c ) 直接調(diào)相 ( d ) 寬帶調(diào)頻 ( 1. 調(diào)頻信號(hào)帶寬 、 功率 2. 調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生和解調(diào) 3. 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能 調(diào)頻系統(tǒng)性能改進(jìn) 調(diào)頻系統(tǒng)的加重技術(shù) 調(diào)頻門(mén)限效應(yīng)改善 調(diào)頻系統(tǒng)的加重技術(shù) 改進(jìn)系統(tǒng)性能可從減少輸出噪聲功率 而又不使信號(hào)失真的角度加以考慮 。 這就是調(diào)頻系統(tǒng)的預(yù)加重 /去加重技術(shù) 。 在有預(yù)加重 /去加重的通信系統(tǒng)中 ， 發(fā)信機(jī)輸入端接預(yù)加重濾波器 ( f )， 接收機(jī)輸出端接去加重濾波器 ( f )， 如 圖 圖 有預(yù)加重