第五章模拟调制系统-线性调制系统的抗噪声性能

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 模拟调制系统,回顾,一、调制的概念：,二、调制目的：,将基带信号进行各种变换后再传输的过程,1,、将消息变换为便于传输的形式。,2,、提高抗干扰性。,3,、有效的利用频带。,回顾,（,1,）波形特点：,幅度随基带信号变化呈正比变化,（,2,）频谱特点：,从基带简单的搬移到频带上,频谱的搬移是线性的，所以称为线性调制,三、幅度调制特点,回顾,幅度调制,(,线性调制,),AM,DSB-SC,SSB,VSB,1,、优点：结构简单，实现容易，适用于广播通信。,2,、缺点：,（,1,）功率效率非常低，最大为,1/3,（,2,）频谱效率也不高，为信号最高频率的,2,倍。,四、调幅方式的分类,回顾,幅度调制,(,线性调制,),AM,DSB-SC,SSB,VSB,（,1,）调制效率,（,2,）,DSB,信号的,包络不再与调制信号的变化规律一致，因而不能采用简单的包络检波来恢复调制信号,（,3,）,S,DSB,(t,),频带,宽度和,S,AM,(t,),相等，是调制信号带宽的两倍,回顾,幅度调制,(,线性调制,),AM,DSB-SC,SSB,VSB,优点：,1,、提高频带利用率（与,AM,相比，频带节省一半）,2,、节省功率,3,、减小由选择性衰落引起的信号失真,缺点：,1,、收发两端的载频要求严格同步,2,、,SSB,信号产生较为复杂,克服,DSB,频带宽、,SSB,实现困难,回顾,（,1,）常规双边带调幅解调（,AM,）,-,包络检波,（,2,）抑制载波双边带调幅解调（,DSB,）,同步解调或相干解调,（,3,）单边带解调（,SSB,）,相干解调,（,4,）残留边带解调（,VSB,）,相干解调,五、相干解调与包络检波,例题,1,某单边带调幅信号的载波幅度,Ac=100,，载波频率,fc,=800KHz,，调制信号为,（,1,）写出,m(t,),的,Hillert,变换的表达式,（,2,）写出下边带调制信号的时域表达式,（,3,）画出下边带调制信号的振幅频谱,解：（,1,）由,Hillert,变换的性质，可直接写出,m(t,),的,Hillert,变换,例题,1,（,2,）写出下边带调制信号的时域表达式,例题,1,（,3,）画出下边带调制信号的振幅频谱,例题,1,5.1,幅度,调制的原理,5.2,线,性系统的抗噪声性能,5.3,角度调制原理,5.4,调频系统的抗噪声性能,5.5,各种模拟调制系统的比较,5.6,频分复用和调频立体声,几点说明：,1、已调信号在传输过程中所受干扰，通常认为是加性干扰。,2、加性干扰可分为,脉冲干扰,（闪电，工业电火花等）和对信号造成的连续影响的,起伏干扰,（热噪声，天体转移等）、,单频噪声,3、衡量模拟通信系统的,质量指标主要用信噪比,，因此主要考虑对信号有持续影响的起伏噪声,4、起伏噪声是各态历经的平稳随机过程（高斯白噪声）,5、加性干扰只对已调信号的接收产生影响，所以系统的,抗噪声性能,可用,解调器的抗噪声性能,来衡量,5.2,线,性系统的抗噪声性能,1,、分析模型,已调信号,传输过程中叠加的平稳高斯白噪声,带通滤波器,信道,带通噪声,带通滤波器的带宽远小于其中心频率,w0,时，可视为窄带滤波器，故,ni(t,),为平稳窄带高斯噪声。,窄带需满足的两个条件？,窄带随机过程,：,若随机过程,(t),的谱密度集中在中心频率,fc,附近相对窄的频带范围,f,内，即满足,f,远小于中心频率,fc,，且,fc,远离零频率，则称该,(t),为窄带随机过程,同相分量,正交分量,5.2,线,性系统的抗噪声性能,统计特性,c,(t),和,s,(t,),的统计特性,a,(t),和,(t),的统计特性,5.2,线,性系统的抗噪声性能,回忆窄带随机过程的统计特性：,平均功率相等,5.2,线,性系统的抗噪声性能,1,、分析模型,可得出窄带噪声,n,i,(t,),及其同相分量,n,c,(t,),和正交分量,n,s,(t,),的统计特性：,B,解调器输入噪声,ni(t,),具有的带宽,为解调器输入噪声的平均功率,为白噪声的单边功率谱密度,5.2,线,性系统的抗噪声性能,（,2,）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出信噪比：,在已调信号平均功率相同，噪声功率谱密度也相同的情况下，不同的调制方式和解调方式对应的输出信噪比 不同，即 反映了解调器的抗噪声性能,（,2,）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出信噪比：,同样地，信噪比增益,显然，信噪比增益越大则系统抗噪声性能越好,5.2,线,性系统的抗噪声性能,（,3,）幅度调制系统的抗噪声能力比较,1.DSB,调制系统性能,2.SSB,调制系统性能,3.,普通,AM,系统性能,5.2,线,性系统的抗噪声性能,C,1.DSB,调制系统性能,解调器,对于,DSB,解调器为,同步解调器,，在解调过程中输入信号及噪声可以分别单独解调！,解调模型：,数学分析,解调前,解调后,1.DSB,调制系统性能,C,m0(t),R,n,0,(t),R,数学分析,1.DSB,调制系统性能,输出端的有用信号功率,输出端的噪声功率,数学分析,1.DSB,调制系统性能,数学分析,结论,1.DSB,调制系统性能,R,2.SSB,调制系统性能,注意：,SSB,的带宽只有,DSB,的一半,噪声：,信号：,C,以,上边带为例,Si(t,),R,2.SSB,调制系统性能,C,已知单边带信号表达式：,R,注：,SSB,和,DSB,的性能对比,:,、,、,=,?,2.SSB,调制系统性能,1,、两者,输入的信号功率不同,SSB,信号中的,解调器输入端是信号功率的组成部分,2,、,SSB,所需带宽,仅为,DSB,的一半,在输入噪声功率谱密度,Ni,相同，输入信号功率,Si,也相等时，,DSB,、,SSB,输出信噪比相等,被解调器滤除，而它在,R,3.,普通,AM,系统性能,AM,可用,包络检波,、同步检波两种方法进行解调。,不同的解调方法对应的输出信噪比不同,解调器输入信号,解调器输入信号功率和噪声功率,3.,普通,AM,系统性能,3.,普通,AM,系统性能,当包络检波器的电压传输系数,时，检波器的输出就是,E(t,),，可见检波输出中的有用信号和噪声是无法完全分开的，所以考虑两种特殊情况：,（,1,）大信噪比情况,（,1,）大信噪比情况,(2),小信噪比情况,(2),小信噪比情况,调制信号,m(t,),无法与噪声分开，而且有用信号“淹没”在噪声之中。,(2),小信噪比情况,这时候输出信噪比不是按比例随输入信噪比下降，而是急剧恶化，通常把这种现象称为调制器的,门限效应,开始出现门限效应的输出信噪比称为,门限值,这种门限效应是由,包络检波器,的非线性解调作用引起的，用,相干解调,的方法解调各种线性调制信号时,不存在门限效应,相干解调不存在门限效应原因,：,信号与噪声可,分别,进行解调，解调器的输出端总是单独存在有用信号项。,3.,普通,AM,系统性能,结论：,1,、在大信噪比情况下，,AM,信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同,2,、当输入信噪比低于门限值时，将会出现门限效应。这时系统无法正常工作,R,小结,5.2,线,性系统的抗噪声性能,1,、分析模型,已调信号,传输过程中叠加的白噪声,带通滤波器,信道,带通噪声,（,2,）模拟通信系统的主要质量指标是解调器的输出信噪比：,不同的调制方式和解调方式对应的输出信噪比不同,信噪比反映了系统的抗噪声性能,同样地，信噪比增益,也反映不同系统的抗噪声性能,1.DSB,调制系统性能,2.SSB,调制系统性能,3.,普通,AM,系统性能,1.DSB,调制系统性能,2.SSB,调制系统性能,3.,普通,AM,系统性能,1.DSB,调制系统性能,2.SSB,调制系统性能,3.,普通,AM,系统性能,结论：,1,、在大信噪比情况下，,AM,信号包络检波器的性能几乎与相干解调法相同,2,、当输入信噪比低于门限值时，将会出现门限效应。这时系统无法正常工作,3.,普通,AM,系统性能,例题,2,已知语音信号,m(t,),的频率范围限制在,04KHz,，其单边带下边带调制信号时域表达式为,（,1,）试画出一种产生该单边带信号的原理图,（,2,）如采用相干解调器对该信号进行解调，当输入信噪比为,20dB,时，试计算解调输出信噪比,Acosw,c,(t,),2,/,p,-,2,/,p,-,),(,w,H,h,Asinw,c,(t,),（,2,）由于,SSB,信号的调制增益为,1,，所以输出信噪比等于输入信噪比，所以,Thank you!,