[信息与通信]第3章 模拟调制系统.pptVIP

现 代 通 信 原 理第3章 模拟调制系统 西 北 工 业 大 学 （2005.3） 3.1 幅度调制的原理 3.1.1 幅度调制的一般模型 幅度调制定义：用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。 3.2 线性调制系统的抗操声性能 前面的分析都是在没有噪声的条件下进行的。实际上，任何通信系统都避免不了噪声的影响。从第2章的有关信道和噪声的内容可知，通信系统是把信道加性噪声中的起伏噪声作为研究对象的。而起伏噪声又可视为高斯白噪声。因此，本节将要研究信道存在加性高斯白噪声时各种线性系统的抗噪声性能－－可靠性研究。 3.2.1 通信系统抗噪性能分析模型 ●由于加性噪声只对已调信号的接收产生影响，因而调制系统的抗噪声性能可用解调器的抗噪声性能来衡量。●分析解调器抗噪性能的一般模型： 3.3 角度调制（非线性调制）的原理及抗噪声性能 引言：与线性调制不同，已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，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。 分类：角调制可分为频率调制（FM）和相位调制（PM）。即载波的幅度保持不变，而载波的频率或相位随基带信号变化。 上式表明:在大信噪比的情况下，宽带调频解调器的制度增益是很高的，与调制指数的三次方成正比。例如，调频广播中常取mf=5，则制度增益=450。可见，加大调制指数mf，可使系统抗噪性能大大改善。 3.4 各种模拟调制系统的比较1. 各种模拟调制方式总结（见表3-1） 2. 各种模拟调制方式性能比较 抗噪性能，WBFM最好，DSB、SSB、VSB次之，AM最差。NBFM与AM接近。 频带利用率，SSB最好，VSB与SSB接近，DSB、AM、NBFM次之，WBFM最差。3. 各种模拟调制方式的特点与应用 3.5 频分复用（FDM） 1.复用的概念 “复用”是一种将若干个彼此独立的信号，合并为一个可在同一信道上同时传输的复合信号的方法。 2.复用方式 有三种基本的多路复用方式：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）与码分复用（CDM）。 3.复用的目的 提高频带利用率。 4.FDM的实现 思路： 带限、调制（频率分配）、合成、信道、分路、解调 3.3.4 调频系统的抗噪声性能 调频系统抗噪性能分析与解调方法有关，这里只讨论非相干解调系统的抗噪性能。 1. 输入信噪比 设输入调频信号为： 输入信号功率： 输入噪声功率： 输入信噪比： 2. 输出信噪比及调制制度增益 计算输出信噪比时，由于非相干解调不是线性叠加处理过程，因而无法分别计算信号与噪声功率。 解调器输入波形是调频信号和窄带高斯噪声的混合波形: 经限幅器限幅去除包络起伏后，得鉴频器输入为 此处，V0为常数。对于鉴频器输出信号来说， V0究竟为何值无关紧要，仅关心合成波瞬时相位ψ(t)。 可以证明，合成波的瞬时相位为 。 可以看出，以上两式皆是携带信息φ(t)的和表示噪声的V(t)、θ(t) 的复杂函数。考虑两种极端情况，即大信噪比情况和小信噪比情况。 （1）大信噪比情况 大信噪比: 此时 鉴频器输出 其中 此时，信号和噪声已经分开。 经进一步分析，可得解调器的输出信噪比为 ： 宽带调频系统制度增益为： 下面考虑单频调制时的情况，设调制信号为： 则 这时的调频信号为： 式中 解调器输出信噪比： 解调器制度增益： 宽带调频时，信号带宽为： 所以： （2）小信噪比情况与门限效应 可知：这时解调器输出中已没有单独存在的有用信号，解调器输出几乎完全由噪声决定，因而输出信噪比急剧下降。这种情况与常规调幅包络检波时相似，称之为门限效应。出现门限效应时所对应的输入信噪比的值被称为门限值（点）。 小信噪比: 此时 对FM系统而言: ●当未发生门限效应时，在相同输入信噪比情况下，FM输出信噪比优于AM输出信噪比； ●当输入信噪比降到某一门限（例如，图3-32中的门限值α）时，FM便开始出现门限效应； ●若继续降低输入信噪比，则FM解调器的输出信噪比将急剧变坏，甚至比DSB的性能还要差 . 讨论：输入-输出信噪比性能 对DSB系统而言: 信号同步检测时的性能曲线是通过原点的直线。 前提：假定所有调制系统具有相等的输入信号功率；噪声背景相同（均值为0、双边功率谱密度为n0/2的高斯白噪声）；基带信号m(t)带宽为fm ，且 例如，m(t)为正弦型信号。 综前：可总结各种模拟调制方式的信号带宽、制度增益、输出信噪比、设备（调制与解调）复杂程度、主要应用等如表3-1所示。表中还进一步假设了AM为100%调制。 微波中继、超短波小功率电台（窄带）；卫星通信、调频立体声广播（宽带） 中等：调