第5章《通信原理》樊昌信_第六版2.pptVIP

通信原理 第5章 模拟调制系统 内容回顾： 1、基本概念（调制、解调、载波、调制信号、已调信号、载波调制） 2、线性调制（AM、DSB、SSB、VSB）原理（时域表示式、频谱、带宽、调制与解调） 3、线性调制系统的抗噪声性能 第5章 模拟调制系统 包络计算 由于解调器输入是信号加噪声的混合波形，即 式中 上式中E(t)便是所求的合成包络。当包络检波器的传输系数为1时，则检波器的输出就是E(t)。 第5章 模拟调制系统 2、小信噪比情况（输出信噪比计算） 此时，输入信号幅度远小于噪声幅度，即 包络 变成 其中R(t) 和? (t) 代表噪声的包络及相位： 第5章 模拟调制系统 因为 所以，可以把E(t)进一步近似： 此时，E(t)中没有单独的信号项，有用信号m(t)被噪声扰乱，只能看作是噪声。 这时，输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化，通常把这种现象称为解调器的门限效应。开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。 第5章 模拟调制系统 讨论 1. 门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的。 2. 在大SNR情况下，AM信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同;但当输入SNR低于门限值时，将会出现门限效应。 5.3 非线性调制（角度调制）的原理 角度调制的基本概念 、窄带调频（NBFM）、宽带调频、调频信号的调制与解调 5.4 调频系统的抗噪声性能 输入信噪比、解调增益、门限效应、预加重和去加重 5.5 各种模拟调制系统的比较 5.6 频分复用(FDM) 第5章 模拟调制系统 5.3 非线性调制（角度调制）的原理 频率调制简称调频(FM)，相位调制简称调相(PM)。 载波的幅度都保持恒定，而频率和相位的变化都表现为载波瞬时相位的变化。 已调信号频谱是原调制信号频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。 与幅度调制技术相比，角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能。 第5章 模拟调制系统 5.3.1角度调制的基本概念 1、FM和PM信号的一般表达式 角度调制信号的一般表达式为 式中，A － 载波的恒定振幅； [?ct +?(t)] ＝ ?(t) － 信号的瞬时相位； ?(t) －瞬时相位偏移。 d[?ct +?(t)]/dt = ?(t)－ 称为瞬时角频率 d?(t)/dt －称为瞬时频偏。 第5章 模拟调制系统 相位调制(PM)：瞬时相位偏移随调制信号作线性变化，即 式中Kp － 调相灵敏度，含义是单位调制信号幅度引起PM信号的相位偏移量，单位是rad/V。 将上式代入一般表达式 得到PM信号表达式 第5章 模拟调制系统 频率调制(FM)：瞬时频率偏移随调制信号成比例变化，即 式中 Kf－ 调频灵敏度，单位是rad/(s?V)。 这时相位偏移为 将其代入一般表达式 得到FM信号表达式 第5章 模拟调制系统 PM与 FM的区别 比较上两式可见， PM是相位偏移随调制信号m(t)线性变化，FM是相位偏移随m(t)的积分呈线性变化。 如果预先不知道调制信号m(t)的具体形式，则无法判断已调信号是调相信号还是调频信号。 第5章 模拟调制系统 2、单音调制FM与PM 设调制信号为单一频率的正弦波，即 用它对载波进行相位调制时，将上式代入 得到 式中，mp = Kp Am － 调相指数，表示最大的相位偏移。 第5章 模拟调制系统 用它对载波进行频率调制时，将 代入 得到FM信号的表达式 式中 －调频指数，表示最大的相位偏移 －最大角频偏 － 最大频偏。 第5章 模拟调制系统 PM 信号和FM 信号波形 (a) PM 信号波形 (b) FM 信号波形 第5章 模拟调制系统 3、FM与PM之间的关系 由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，所以FM与PM之间是可以相互转换的。 比较下面两式可见 第5章 模拟调制系统 方框图 第5章 模拟调制系统 5.3.2 窄带调频（NBFM） 定义：如果FM信号的最大瞬时相位偏移满足下式条件 则称为窄带调频；反之，称为宽带调频。 第5章 模拟调制系统 时域表示式 将FM信号一般表示式展开得到 当满足窄带调频条件时， 故上式可简化为 第5章 模拟调制系统 频域表示式 利用以下傅里叶变换对 可得NBFM信号的频域表达式 第5章 模拟调制系统 NBFM和AM信号频谱的比较 两者都含有一个载波和