第五章模擬調(diào)制系統(tǒng)-線性調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能

1、邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院第五章第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院回顧回顧一、調(diào)制的概念：一、調(diào)制的概念： 二、調(diào)制目的：二、調(diào)制目的：將基帶信號(hào)進(jìn)行各種變換后再傳輸?shù)倪^程將基帶信號(hào)進(jìn)行各種變換后再傳輸?shù)倪^程1、將消息變換為便于傳輸?shù)男问健?、將消息變換為便于傳輸?shù)男问健?2、提高抗干擾性。、提高抗干擾性。3、有效的利用頻帶。、有效的利用頻帶。邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院回顧回顧（1）波形特點(diǎn)：幅度隨基帶信號(hào)變化呈正比變化（2）頻譜特點(diǎn)：從基帶簡(jiǎn)單的搬移到頻帶上頻譜的搬移是線性的，所以稱為線性調(diào)制三、幅度調(diào)制特點(diǎn)三、幅度調(diào)制特點(diǎn)邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院回顧回顧1、優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，適用于廣播通信。2、缺

2、點(diǎn)：（1）功率效率非常低，最大為1/3（2）頻譜效率也不高，為信號(hào)最高頻率的2倍。四、調(diào)幅方式的分類四、調(diào)幅方式的分類邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院回顧回顧（1）調(diào)制效率 1ssscsPPPPPDSB（2）DSB信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律一致，因而不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波來恢復(fù)調(diào)制信號(hào)，因而不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波來恢復(fù)調(diào)制信號(hào) （3） SDSB(t)頻帶寬度和寬度和SAM(t)相等，是調(diào)制信號(hào)帶寬的兩倍邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院回顧回顧優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、提高頻帶利用率（與、提高頻帶利用率（與AM相比，頻帶節(jié)省一半）相比，頻帶節(jié)省一半）2、節(jié)省功率、節(jié)省功率3、減小由選擇性衰落引起的

3、信號(hào)失真、減小由選擇性衰落引起的信號(hào)失真缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、收發(fā)兩端的載頻要求嚴(yán)格同步、收發(fā)兩端的載頻要求嚴(yán)格同步2、SSB信號(hào)產(chǎn)生較為復(fù)雜信號(hào)產(chǎn)生較為復(fù)雜克服克服DSB頻帶寬頻帶寬、SSB實(shí)現(xiàn)困難實(shí)現(xiàn)困難 邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院回顧回顧（1）常規(guī)雙邊帶調(diào)幅解調(diào)（AM）-包絡(luò)檢波（2）抑制載波雙邊帶調(diào)幅解調(diào)（DSB）同步解調(diào)或相干解調(diào)（3）單邊帶解調(diào)（SSB）相干解調(diào) （4）殘留邊帶解調(diào)（VSB）相干解調(diào)五、相干解調(diào)與包絡(luò)檢波五、相干解調(diào)與包絡(luò)檢波邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院例題1某單邊帶調(diào)幅信號(hào)的載波幅度某單邊帶調(diào)幅信號(hào)的載波幅度Ac=100，載波頻率，載波頻率fc=800KHz ，調(diào)制信號(hào)為調(diào)制信號(hào)為( )co

4、s(2000)2sin(2000)m ttt（1）寫出）寫出m(t)的的Hillert變換的表達(dá)式變換的表達(dá)式（2）寫出下邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式）寫出下邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式（3）畫出下邊帶調(diào)制信號(hào)的振幅頻譜）畫出下邊帶調(diào)制信號(hào)的振幅頻譜解：（解：（1）由）由Hillert變換的性質(zhì)，可直接寫出變換的性質(zhì)，可直接寫出m(t)的的Hillert變換變換( )sin(2000)2cos(2000)m ttt邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院例題1（2）寫出下邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式）寫出下邊帶調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式)101598sin(100)101598cos(50 )101600sin()2000cos(10

5、0)101600cos()2000sin(100 )101600sin()2000sin(50)101600cos()2000cos(50 )101600sin()2000cos(2)2000(sin(50 )101600cos()2000sin(2)2000(cos(50 )101600sin()(2)101600cos()(2 )()(21)()(21)(3333333333ttttttttttttttttttmAttmAtctmtctmtsccm邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院例題1（3）畫出下邊帶調(diào)制信號(hào)的振幅頻譜）畫出下邊帶調(diào)制信號(hào)的振幅頻譜)21 ()21(25 )21Re(50 2Re50Re5

6、0 Re100Re50 )101598sin(100)101598cos(50 )()107992()107992()107992()107992()107992()107992()107992(333333333tjtjtjtjtjtjtjmejejejjeejeettts)()2(ctfjffec邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院例題1)10799()10799(525)()10799()21 ( )10799()21(25 )(3333fffsfjfjfsmm邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院5.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理5.2 線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性系統(tǒng)的抗噪聲性能5.3 角度調(diào)制原理角度調(diào)制原理5.4 調(diào)頻系統(tǒng)

7、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)用和調(diào)頻立體聲頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院5.2線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性系統(tǒng)的抗噪聲性能1、分析模型 )(tsm 解調(diào)器 BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tmo 已調(diào)信已調(diào)信號(hào)號(hào)傳輸過程中疊加的平穩(wěn)傳輸過程中疊加的平穩(wěn)高斯白噪聲高斯白噪聲帶通濾波帶通濾波器器信道信道帶通噪聲帶通噪聲帶通濾波器的帶寬遠(yuǎn)小于其中心頻率帶通濾波器的帶寬遠(yuǎn)小于其中心頻率w0時(shí)，可視為窄帶時(shí)，可視為窄帶濾波器，故濾波器，故ni(t)為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲。為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲。窄帶

8、需滿窄帶需滿足的兩個(gè)足的兩個(gè)條件？條件？邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院窄帶隨機(jī)過程窄帶隨機(jī)過程： 若隨機(jī)過程(t)的譜密度集中在中心頻率fc附近相對(duì)窄的頻帶范圍f內(nèi)，即滿足f遠(yuǎn)小于中心頻率fc，且fc遠(yuǎn)離零頻率，則稱該(t)為窄帶隨機(jī)過程同相分量正交分量)(cos()(sin)(cos)()(ttwtVtwtntwtntnocscci)(Scfcf5.2線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性系統(tǒng)的抗噪聲性能tttttcsccsin)(cos)()(邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)特性特性c c(t)(t)和和s s(t)(t)的統(tǒng)計(jì)特性的統(tǒng)計(jì)特性a a(t)(t)和和(t)(t)的統(tǒng)計(jì)特性的統(tǒng)計(jì)特性5.2線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性

9、系統(tǒng)的抗噪聲性能0)()(tEtEsc回憶窄帶隨機(jī)過程的統(tǒng)計(jì)特性：222sc)0()0()0(scRRR平均功率相等邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院5.2線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性系統(tǒng)的抗噪聲性能1、分析模型可得出窄帶噪聲ni(t)及其同相分量nc(t)和正交分量ns(t)的統(tǒng)計(jì)特性：BnNtntntnoisci：方差相同，)(),(),(率均為解調(diào)器噪聲輸入功具有相同的平均功率iN0nB 解調(diào)器輸入噪聲ni(t)具有的帶寬為解調(diào)器輸入噪聲的平均功率 為白噪聲的單邊功率譜密度 邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院5.2線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性系統(tǒng)的抗噪聲性能（2）模擬通信系統(tǒng)的主要質(zhì)量指標(biāo)是解調(diào)器的輸出信噪比：200200m (

10、)=( )StNn t解調(diào)器輸出有用信號(hào)的平均功率解調(diào)器輸出噪聲的平均功率 在已調(diào)信號(hào)平均功率相同，噪聲功率譜密度也相同的情況下，不同的調(diào)制方式和解調(diào)方式對(duì)應(yīng)的輸出信噪比 不同，即 反映了解調(diào)器的抗噪聲性能 00NS00NS邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院（2）模擬通信系統(tǒng)的主要質(zhì)量指標(biāo)是解調(diào)器的輸出信噪比：同樣地，信噪比增益iiooioNSNSSNRSNRG顯然，信噪比增益越大則系統(tǒng)抗噪聲性能越好5.2線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性系統(tǒng)的抗噪聲性能邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院（3）幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲能力比較1.DSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能2.SSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能3.普通普通AM系統(tǒng)性能系統(tǒng)性能5.2線性系統(tǒng)的抗

11、噪聲性能線性系統(tǒng)的抗噪聲性能 )(tsm 解調(diào)器 BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tmo C邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院1.DSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能 )(tsm LPF BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tmo )(costwc 解調(diào)器解調(diào)器對(duì)于DSB解調(diào)器為同步解調(diào)器，在解調(diào)過程中輸入信號(hào)及噪聲可以分別單獨(dú)解調(diào)！解調(diào)模型：解調(diào)模型：邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院數(shù)學(xué)分析數(shù)學(xué)分析的中心頻率是BPFwtwtntwtntntwtmtwtstwtstsccscciccsccmsin)(cos)()(cos)(sin)(cos)()()(21)()()(21tntntmt

12、mcoo解調(diào)前解調(diào)前解調(diào)后解調(diào)后twtntscimcos)()(1.DSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能 )(tsm LPF BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tmo )(costwc C邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院tttmcccoscos)()(2cos21)(21)()2cos1 (21tmttmtmtcc被濾掉其中)(2cos21tmtc)(21)(tmtmo輸出信號(hào)m0(t)R邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院n0(t)tttnttnttntnccsccciocossin)(cos)(cos)()(對(duì)于輸出噪聲：ttnttncscc2sin)(21)22cos1)(的部分被濾波器濾掉含有c2)(2

13、1)(tntncoR邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院)(41)(22tmtmSoo數(shù)學(xué)分析數(shù)學(xué)分析1.DSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能輸出端的有用信號(hào)功率輸出端的有用信號(hào)功率輸出端的噪聲功率輸出端的噪聲功率)(41)(22tntnNcoo)()(22tntnic又ioNN41BntmNtmNSoioo)(41)(4122輸出信噪比邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院數(shù)學(xué)分析數(shù)學(xué)分析1.DSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能BnttmBntsNScmii0202cos)()(2cos)(ttmc)(22cos12tmtc02costc)(212tmBntmNSii02/ )(21邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院數(shù)學(xué)分析數(shù)學(xué)分析結(jié)論結(jié)論1.DSB調(diào)制系統(tǒng)性能

14、調(diào)制系統(tǒng)性能BntmNtmNSoioo)(41)(41) 1 (22輸出信噪比2)2(G?) 3(了一倍，原因是信號(hào)解調(diào)后信噪比改善DSB)(tns量消除了噪聲中的正交分R邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院2.SSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能注意：SSB的帶寬只有DSB的一半噪聲：噪聲： BnNNoio4141不同表達(dá)式不變，但是B信號(hào)：信號(hào)： 8)(8)(22tmtmSiC功率也相同功率譜密度相同，平均只是相移關(guān)系與又)()(tmtm8)(8)(22tmtm4)(2tmSi邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院ttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(以上邊帶為例以上邊帶為例 22sin)(cos)(41)(ttmttm

15、tSSccmi信號(hào)功率2sin)()()(21)(214122ttmtmtmtmc02sintcSi(t)twtwAtwtAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)( 8)(8)(22tmtmSiR邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院)(41)(tmtmo由16)(4)(22tmtmSo2.SSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能BntmNSii024)(416)(02BntmNSoo1GC邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院)(41)(tmtmottmttmtsccmsin)(21cos)(21)(已知單邊帶已知單邊帶信號(hào)表達(dá)式：信號(hào)表達(dá)式： )(tsm LPF BPF )(tn )(tsm )(tni )(tno )(tm

16、o )(costwc )(41 cossin)(21coscos)(21cos)(tmtttmtttmttscccccmR邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院注：注：SSB和和DSB的性能對(duì)比的性能對(duì)比:、A +m(t)(1)1 (|1)2xxx 利用， 02( )( )( ) 1cos ( )( )Am tE tR ttR t調(diào)制信號(hào)m(t)無法與噪聲分開，而且有用信號(hào)“淹沒”在噪聲之中。 邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院(2)小信噪比情況這時(shí)候輸出信噪比不是按比例隨輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為調(diào)制器的門限效應(yīng) 開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸出信噪比稱為門限值 這種門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的，用相干

17、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) 相干解調(diào)不存在門限效應(yīng)原因相干解調(diào)不存在門限效應(yīng)原因：信號(hào)與噪聲可分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器的輸出端總是單獨(dú)存在有用信號(hào)項(xiàng)。 邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院3.普通普通AM系統(tǒng)性能系統(tǒng)性能結(jié)論：1、在大信噪比情況下，AM信號(hào)包絡(luò)檢波器的性能幾乎與相干解調(diào)法相同2、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)系統(tǒng)無法正常工作R邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院小結(jié)5.2 線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性系統(tǒng)的抗噪聲性能1、分析模型 )(tui 解調(diào)器 BPF )(tn )(tui )(tni )(tno )(tmo 已調(diào)信號(hào)傳輸過程中疊加的白噪聲帶通濾波器信道帶通噪聲邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院（2）

18、模擬通信系統(tǒng)的主要質(zhì)量指標(biāo)是解調(diào)器的輸出信噪比：200200m ( )=( )StNn t解調(diào)器輸出有用信號(hào)的平均功率解調(diào)器輸出噪聲的平均功率不同的調(diào)制方式和解調(diào)方式對(duì)應(yīng)的輸出信噪比不同信噪比反映了系統(tǒng)的抗噪聲性能同樣地，信噪比增益iiooioNSNSSNRSNRG也反映不同系統(tǒng)的抗噪聲性能邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院1.DSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能2.SSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能3.普通普通AM系統(tǒng)性能系統(tǒng)性能2GBntmNtmNSoioo)(41)(4122BntmNSii02/ )(21邯鄲學(xué)院邯鄲學(xué)院1.DSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能2.SSB調(diào)制系統(tǒng)性能調(diào)制系統(tǒng)性能3.普通普通AM系統(tǒng)性能系統(tǒng)性能416