《通信系统原理》课件第4章.pptVIP

(3)FM信号解调是一个非线性过程，理论上应考虑调频信号和噪声的相互作用。但在大输入信噪比情况下，它们的相互作用可以忽略。这样，当考虑信号输出时，可以认为输入噪声为零；而考虑噪声输出时，可以认为调制信号为零。(4)FM信号解调器的输出端的噪声功率谱密度Pnd(f)正比于f2，在±BFM/2范围内呈抛物线形状。这一点和线性调制时输出噪声功率谱密度在±B/2范围内为均匀分布是有很大区别的。因为Pnd(f)呈抛物线形状，所以我们可以采用加重和去加重技术来进一步提高调频解调器的抗噪声性能。(5)单音调制时，宽带调频系统的输出信噪功率比为其中：。窄带调频系统的输出信噪功率比为其中：。调频解调器的制度增益为我们以mf为参量，画出门限值以上的调频解调输出信噪比So/No和Si/nofm间的关系曲线，如图4.25所示。从图中可见，mf越大，输出信噪比So/No越大,相应的门限电平值也增高。图4.25各种调制方式时So/No与Si/nofm的关系(6)调频信号的非相干解调和AM信号的非相干解调一样，都存在着门限效应。当输入信噪比大于门限电平时，解调器的抗噪声性能较好，而当输入信噪比小于门限电平时，输出信噪比急剧下降。4.7调频信号解调的门限效应调频信号解调时，也存在着门限效应。其现象是：当输入信噪比较大时，解调器输出信噪比较高，此时信号清晰，噪声很小，一般为“沙沙”的起伏噪声；随着输入信噪比降低，当下降到一定程度时，输出信噪比严重恶化，噪声突然明显增大，且有时会听到“喀喀”的脉冲噪声。那么产生门限效应的门限电平值到底是多少呢？由于小信噪比输入时，解调器输出信噪比So/No的计算很复杂，因此这里只给出以mf为参量，在单音调制时门限值附近的输出信噪比和输入信噪比的关系。调频信号的门限值如图4.26(a)所示。从图中可以看到，输入信噪比在门限值以上时，输出信噪比和输入信噪比成线性关系，在门限值以下时，输出信噪比急剧下降；对于不同的调频指数mf，门限值不同，mf大的门限值高，mf小的门限值低，但是门限值的变化范围不大，一般在8~11dB范围内。因此，一般认为门限值为10dB左右，如图4.26(b)所示。图4.26调频信号的门限值工作在门限值以上的调频解调器，它的抗噪声性能明显优于其它线性调制的抗噪声性能，当然这是以增加传输带宽为代价换取的。但是，如果输入信噪比降到门限以下，则调频解调器的抗噪声性能严重恶化。在远距离电话通信或者卫星通信中，由于信道噪声比较大或者发送功率不可能做得很大等原因，因此接收端不能得到较大的信噪功率比。此时应采用门限电平较低的环路解调器解调，它们的门限电平比一般鉴频器的门限电平低6~10dB，可以在0dB附近的输入信噪比情况下工作，但设备比较复杂，实现起来也有一定困难。4.8加重技术前面曾提到，线性调制系统输出信噪比的增加只能靠输入信噪比的增加而增加，例如采用增加发送信号功率或者降低噪声电平的方法。非线性调制系统可以用增加输入信噪比或者用增加调频指数mf(要在门限值以上工作)的方法来增加输出信噪比。除此之外，还可采用降低输出噪声功率No的方法来提高So/No。只要能保持输出信号不变的任何降低输出噪声的措施都是有用的。这就是在接收机解调器输出端接去加重滤波器和在发信机调制器输入端接预加重滤波器的基本思想。预加重滤波器的特性和去加重滤波器的特性应是互补关系。该过程如图4.27所示。图4.27有预加重和去加重滤波器的通信系统前面已经导出，调频信号用鉴频器解调时，输出噪声功率谱密度Pno(f)正比于f2，其|f|fm。如果在解调器输出端接一个传输特性随频率增加而滚降的线性网络，将高端的噪声衰减，则总的噪声功率可以减小，这对调频尤为明显，这个网络称为去加重网络。但是，接收端接入去加重网络HR(f)后，将会对传输信号带来频率失真。因此，必须在调制器前加一个预加重网络HT(f)来抵消去加重网络的影响。为使传输信号不失真，应该有ＨT(f)HR(f)=1或 (4.73)当满足式(4.73)后，对传输信号来说，接与不接预加重和去加重网络的情况是一样的，即保证了输出信号不变的要求，而输出噪声得到降低，提高了输出信噪比。最后，我们比较一下各种调制方式的性能，如表4.3所示。总的说来，FM的抗噪声性能最好，SSB、DSB的抗噪声性能次之，AM的抗噪声性能最差。FM信号的调频指数mf越大，抗噪声性能越好，但是所占用的传输带宽越宽，门限