通信原理chapter3模拟传输

1、2021-11-12通信与信息工程学院1第第3章章 模拟传输模拟传输2021-11-12通信与信息工程学院2第第3章章 模拟传输模拟传输模拟传输的核心内容：模拟传输的核心内容：模拟信号的模拟信号的调制调制与与解调解调3.1 幅度调制幅度调制3.2 模拟角度调制模拟角度调制3.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能3.4* 角度调制系统的抗噪声性能（角度调制系统的抗噪声性能（结论结论）3.5 各类通信系统的比较与应用各类通信系统的比较与应用2021-11-12通信与信息工程学院3第第3章章 模拟传输模拟传输习题习题P1221263.2 3.3 3.4 3.11 3.12 3.13

2、3.15 3.17 3.19 3.21 3.262021-11-12通信与信息工程学院4引引 言言消息信号消息信号m(t)：由模拟信源产生携带信息的消息经转换而成的：由模拟信源产生携带信息的消息经转换而成的 电信号电信号一般为基带信号一般为基带信号频带信号频带信号s(t) ：把基带信号变换成适合在频带信道中传输的信把基带信号变换成适合在频带信道中传输的信 号号抗干扰和提高传输效率抗干扰和提高传输效率图图1.6.1 模拟通信系统结构模拟通信系统结构2021-11-12通信与信息工程学院5调制：调制：将基带信号变换为适当的频带信号的过程将基带信号变换为适当的频带信号的过程 幅度调制（幅度调制（AM

3、）、频率调制（）、频率调制（FM）与相位）与相位 调制（调制（PM）调制过程通常借助于调制过程通常借助于正弦型载波正弦型载波来完成来完成解调：解调：调制的逆过程，接收端解调单元从收到的频调制的逆过程，接收端解调单元从收到的频 带信号中还原出基带消息信号带信号中还原出基带消息信号解调过程中应尽量抑制信道引入的噪声与畸变解调过程中应尽量抑制信道引入的噪声与畸变引引 言言2021-11-12通信与信息工程学院6正弦型载波调制的作用正弦型载波调制的作用 将基带信号的将基带信号的频谱搬移频谱搬移至载波频率上至载波频率上所发送的频带信号所发送的频带信号 与频带信道的带通特性相匹配与频带信道的带通特性相匹配

4、 可在同一信道内同时传送可在同一信道内同时传送多个信源多个信源的信息的信息信道频分复用信道频分复用 （FDM） 不同调制方式不同调制方式可兼顾通信系统的可兼顾通信系统的有效性和可靠性有效性和可靠性以带宽以带宽 为代价换取更大的抗噪能力为代价换取更大的抗噪能力根据具体要求，综合考虑各种因素来选择合适的调制方式根据具体要求，综合考虑各种因素来选择合适的调制方式引引 言言2021-11-12通信与信息工程学院73.1 幅度调制幅度调制2021-11-12通信与信息工程学院8幅度调制：幅度调制：用信号迫使高频载波瞬时用信号迫使高频载波瞬时幅度变化幅度变化，即高频，即高频载载 波幅度波幅度随调制随调制信

5、号幅度而变化信号幅度而变化常规调幅（常规调幅（AM）抑制载波双边带调幅（抑制载波双边带调幅（DSB-SC）单边带调幅（单边带调幅（SSB）残留边带调幅（残留边带调幅（VSB）3.1 幅度调制幅度调制2021-11-12通信与信息工程学院93.1 幅度调制幅度调制3.1.1 常规调幅（常规调幅（AM）1、表达式：、表达式： 载波幅度载波幅度 载波频率分量载波频率分量 产生方法：产生方法：( )1( )cos 2AMccstAm tf t消息信号消息信号2021-11-12通信与信息工程学院103.1 幅度调制幅度调制( )1m t( ) 1m t过调幅失真过调幅失真( )1( )cos2AMcc

6、stAm tf t2021-11-12通信与信息工程学院113.1 幅度调制幅度调制调幅指（系）数：调幅指（系）数：表征信号在载波幅度上的表征信号在载波幅度上的“调制程度调制程度” 取值大？小？取值大？小？ ：正常情况：正常情况 ：临界情况：临界情况 ：过调制：过调制过调幅失真过调幅失真max( )max( )AMcAMcstAm tA1AM1AM1AM2021-11-12通信与信息工程学院123.1 幅度调制幅度调制2、频域分析：、频域分析： 频谱图：频谱图： ()()()()2cccccAffMffffMff( ) ()()( ) ()()22ccAMccccAAsfffffM fffff

7、2021-11-12通信与信息工程学院133.1 幅度调制幅度调制频谱图：频谱图：AM信号的带宽：信号的带宽：频率高于载频的边带称为频率高于载频的边带称为上边带上边带频率低于载频的边带称为频率低于载频的边带称为下边带下边带冲激冲激不携带不携带任何信息任何信息2AMBB( )1( )cos2AMccstAm tf t2021-11-12通信与信息工程学院143.1 幅度调制幅度调制3、AM信号的功率与效率：信号的功率与效率：功率功率PAM： 0 2222( )1( ) cos2AMAMtccPsAm tf t22221( )1( )cos 422cccAm tAm tf t2222212( )(

8、 )( )222cccAAAm tmtmt+AMcmPPP载波功率 消息信号功率( )1( ) cos2AMccstAm tf t2021-11-12通信与信息工程学院153.1 幅度调制幅度调制调制效率：调制效率：信号总功率中有用功率所占的比例信号总功率中有用功率所占的比例为避免出现过调制现象，应保证为避免出现过调制现象，应保证 ，故，故 ，此时此时常规调幅（常规调幅（AM）是低效率调制，不利于通信）是低效率调制，不利于通信22( )1( )mmAMAMmcPPm tPPPm t携带消息的已调信号功率已调信号总功率( )1m t 2( ) 1m t 50%AM222( )22ccAMAAPm

9、t2021-11-12通信与信息工程学院163.1 幅度调制幅度调制4、AM信号的接收：信号的接收：包络检波器：包络检波器：直接提取已调信号的实包络来恢复消息信号直接提取已调信号的实包络来恢复消息信号低通滤波器平滑消息信号低通滤波器平滑消息信号 12cLBfR C2021-11-12通信与信息工程学院173.1 幅度调制幅度调制解调输出波形：解调输出波形：非相干解调：非相干解调：接收机无需产生与接收信号中的载波完全同频接收机无需产生与接收信号中的载波完全同频 同相的本地载波的接收方式。简单易行，成本同相的本地载波的接收方式。简单易行，成本 极低极低（AM调幅广播收音机）调幅广播收音机）12cL

10、BfR C2021-11-12通信与信息工程学院182021-11-12通信与信息工程学院182.7 带通信号带通信号2.7.4 频谱搬移频谱搬移低频分量低频分量xc(t)与与xs(t)为为基带消息信号基带消息信号，带通信号，带通信号x(t)为为信道传信道传输信号输信号，核心是，核心是频谱搬移频谱搬移（1）发送（）发送（调制调制）过程：由低频分量形成）过程：由低频分量形成x(t)（2）接收（）接收（解调解调）过程：由带通信号取出）过程：由带通信号取出xc(t)与与xs(t)( )( )cos2( )sin2ccscx tx tf tx tf t( )( )2cos2( )( )2sin2ccs

11、cx tLPF x tf tx tLPFx tf t2021-11-12通信与信息工程学院193.1 幅度调制幅度调制常用（模拟）通信系统的分析方法及分析要素常用（模拟）通信系统的分析方法及分析要素l共共6要素（习题要素（习题3.2、3.3）信号表达式信号表达式波形图波形图（时域（时域&频域）频域）带宽带宽功率功率效率效率接收方法接收方法2021-11-12通信与信息工程学院203.1 幅度调制幅度调制课堂习题课堂习题某正弦型消息信号某正弦型消息信号m(t)经常规调幅后，得到经常规调幅后，得到AM信号为信号为问题问题1：请写出调制信号：请写出调制信号m(t)与载波与载波c(t)的表达式

12、的表达式问题问题2：求调制系数：求调制系数 解解：（1）设消息信号表达式为）设消息信号表达式为 载波表达式为载波表达式为( )5cos180020cos20005cos2200AMsttttAM( )cos2mmm tAf t( )cos2ccc tAf t( )1( ) cos2AMccstAm tf t2021-11-12通信与信息工程学院21得到得到AM信号表达式：信号表达式：与与已知已知AM信号信号表达式比对可得：表达式比对可得：由由 与与 可得：可得：Am=0.5，fm=100 Hz，则，则（2）调制指数）调制指数( )1cos2cos2cos2cos2cos2AMcmmccccmc

13、mstAAf tf tAf t AAf tf tcos2cos2 ()cos2 () 2cmcccmcmAAAf tff tff t( )5cos180020cos20005cos2200AMstttt( )20cos(21000)c tt20522cmmA AA2 ()2200cmff( )0.5cos(2100)m ttmax ( )0.5AMm t2021-11-12通信与信息工程学院223.1 幅度调制幅度调制3.1.2 抑制载波双边带调幅（抑制载波双边带调幅（DSB-SC）1、表达式：、表达式： 载波幅度载波幅度 载波频率分量载波频率分量 波形：波形：( )( ) cos 2DSBc

14、cstA m tf t消息信号消息信号( )1( ) cos2AMccstAm tf t2021-11-12通信与信息工程学院233.1 幅度调制幅度调制2、频域分析：、频域分析：频谱图：频谱图：DSB信号的带宽：信号的带宽：()()2cccAM ffM ff()() ()()2cDSBccAsfMfffff2DSBBB( )( )cos2DSBccstA m tf t( )1( ) cos2AMccstAm tf t2021-11-12通信与信息工程学院243.1 幅度调制幅度调制3、DSB信号的功率与效率：信号的功率与效率：功率功率PDSB： 0 DSB信号是效率为信号是效率为100%调制

15、方式调制方式2222( )( )cos 2DSBDSBccPstA mtf t2222( )( )cos422cccAAm tm tf tDSBmPP消息信号功率1mmDSBDSBmPPPP携带消息的已调信号功率已调信号总功率2021-11-12通信与信息工程学院253.1 幅度调制幅度调制4、DSB-SC信号的接收：信号的接收：相干解调法相干解调法接收端需产生本地载波的解调方法接收端需产生本地载波的解调方法 2021-11-12通信与信息工程学院263.1 幅度调制幅度调制（1）本地载波与信号载波）本地载波与信号载波完全同频同相（同步）完全同频同相（同步）（2）本地载波与信号载波不同步）本地

16、载波与信号载波不同步 产生非线性失真（差拍现象）产生非线性失真（差拍现象）解决方案：发送端加入导频解决方案：发送端加入导频 接收端进行载波恢复或采用锁相环（接收端进行载波恢复或采用锁相环（PLL）以成本与系统复杂度为代价，换取调制效率以成本与系统复杂度为代价，换取调制效率 1( )cos2( )(1cos4)2DSBcccstf tA m tf tocff0ocos(2)oof t( )( )cos2DSBccstA m tf t2021-11-12通信与信息工程学院273.1 幅度调制幅度调制3.1.3 单边带调幅（单边带调幅（SSB）1、SSB信号与滤波法：信号与滤波法： 只取只取DSB-

17、SC信号中的上边带或下边带分量信号中的上边带或下边带分量上边带信号：上边带信号： 频谱：频谱：下边带信号：下边带信号： 频谱：频谱：( )LSBst( )LSBSf( )USBSf( )USBst2021-11-12通信与信息工程学院283.1 幅度调制幅度调制频谱图：频谱图：SSB信号的带宽：信号的带宽：BSSB=B2021-11-12通信与信息工程学院293.1 幅度调制幅度调制滤波法：滤波法：保留上边带的边带滤波器保留上边带的边带滤波器保留下边带的边带滤波器保留下边带的边带滤波器 1,0,cSSBUSBcffHfHfff 1,0,cSSBLSBcffHfHfff多级滤波多级滤波P8283

18、2021-11-12通信与信息工程学院303.1 幅度调制幅度调制2、相移法：、相移法：截取基带信号的负频率部分或正频率部分，再直接用截取基带信号的负频率部分或正频率部分，再直接用DSB-SC调幅即可产生单边带信号调幅即可产生单边带信号2021-11-12通信与信息工程学院313.1 幅度调制幅度调制 的时域表达式：的时域表达式：()Mf 1122Zmtmtm tjm t 2Re11cos2sin222cjf tUSBccstmt em tf tm tf t2021-11-12通信与信息工程学院323.1 幅度调制幅度调制时域统一表达式：时域统一表达式：相移法：相移法： 1cos2sin22S

19、SBccstm tf tm tf t2021-11-12通信与信息工程学院333.1 幅度调制幅度调制3、相干接收、相干接收式中式中LPF ：以基带信号：以基带信号m(t)的最高频率为截止频率的的最高频率为截止频率的 低通滤波器低通滤波器（习题（习题3.4、3.11）4* 、SSB信号的维佛法（信号的维佛法（P8486）：正交调制法）：正交调制法 cos21111 cos4sin4444oSSBcccstLPF stf tLPFm tf tm tf tm t 1cos2sin22SSBccstm tf tm tf t2021-11-12通信与信息工程学院343.1 幅度调制幅度调制3.1.4

20、残留边带调幅（残留边带调幅（VSB）1、VSB信号信号滤波法：滤波法： HVSB(f)：残留边带滤波器传递函数，在残留边带滤波器传递函数，在fc处的过渡带形状处的过渡带形状 必须是必须是对称互补对称互补的的2021-11-12通信与信息工程学院353.1 幅度调制幅度调制2*、 VSB信号的接收（信号的接收（P8687）2021-11-12通信与信息工程学院363.2 模拟角度调制模拟角度调制2021-11-12通信与信息工程学院373.2 模拟角度调制模拟角度调制3.2.1 角调制的基本概念角调制的基本概念表达式：表达式： 随随m(t)变化变化1、相位调制与频率调制的概念、相位调制与频率调制

21、的概念 fc：常数，：常数，载波频率载波频率 ：相位相位 瞬时频率瞬时频率 cos( )cs tAt t 2ctf tt t 1122icddfttftdtdt2021-11-12通信与信息工程学院383.2 模拟角度调制模拟角度调制（1）相位调制（）相位调制（PM） 或或 kPM：相偏常数相偏常数，单位，单位rad/V 调相信号表达式调相信号表达式 PMtkm t 2PMickdftfm tdt cos 2PMccPMstAf tkm t2021-11-12通信与信息工程学院393.2 模拟角度调制模拟角度调制（2）频率调制（）频率调制（FM） 或或kFM：频偏常数频偏常数，单位，单位Hz/

22、V 调频信号表达式调频信号表达式 2FMtkm t dt icFMf tfkm t cos 22FMccFMstAf tkm t dt 12icdftftdt2021-11-12通信与信息工程学院403.2 模拟角度调制模拟角度调制例例3.1 图示方波与锯齿波信号的调相与调频信号图示方波与锯齿波信号的调相与调频信号解：解： cos 2PMccPMstAft k m t cos 22FMccFMstAf tkm t dt2021-11-12通信与信息工程学院413.2 模拟角度调制模拟角度调制2、PM与与FM的等效关系的等效关系 (a)用用PM实现实现FM (b)用用FM实现实现PM cos 2

23、PMccPMstAft k m t cos 22FMccFMstAf tkm t dt2021-11-12通信与信息工程学院423.2 模拟角度调制模拟角度调制3、最大相偏、最大频偏与调制指数、最大相偏、最大频偏与调制指数 （1）最大相偏）最大相偏 ：调角信号相位偏离零相位（未调：调角信号相位偏离零相位（未调 载波相位）的最大值载波相位）的最大值 PM信号信号 FM信号信号 maxmax( ) t maxmaxPMkm t maxmax2FMkm t dt2021-11-12通信与信息工程学院433.2 模拟角度调制模拟角度调制（2）最大频偏）最大频偏 ：调角信号的瞬时频率与未：调角信号的瞬时

24、频率与未 调载波频率之差的最大值调载波频率之差的最大值 PM信号信号 FM信号信号 maxmaxmaxiicff tf tf maxmax12PMdfkm tdt maxmaxFMfkm t icFMf tfkm t 1122icddfttftdtdt2021-11-12通信与信息工程学院443.2 模拟角度调制模拟角度调制例例3.2 若消息信号若消息信号 ，既可对载波，既可对载波调频，又可对载波进行调相，请确定调频和调相信号的调频，又可对载波进行调相，请确定调频和调相信号的表表达式达式解：解： PM （式（式3.2.2） FM （式（式3.2.4） cos 2mm taf tcos 2ccA

25、f t cos 2PMPMmtkm tkaf t 2sin 2FMFMmmkatkm t dtf tf cos 2ccs tAf tt2021-11-12通信与信息工程学院453.2 模拟角度调制模拟角度调制最大相偏：最大相偏：最大频偏：最大频偏： cos 2cos 2cos 2sin 2PMccPMmFMFMccmmstAf tkaf tkastAf tf tfmaxPMkamaxFMfka2021-11-12通信与信息工程学院463.2 模拟角度调制模拟角度调制令令则有则有maxPM maxFMmff cos 2cos 2cos 2sin 2PMccPMmFMccFMmstAf tf ts

26、tAf tf t2021-11-12通信与信息工程学院473.2 模拟角度调制模拟角度调制定义定义调制指数，调制指数，单位为单位为rad（1）调相指数：）调相指数： 基带信号调相时引起的最大相偏基带信号调相时引起的最大相偏（2）调频指数：）调频指数：基带信号的最高频率与最大频偏间的倍数基带信号的最高频率与最大频偏间的倍数 B为基带信号为基带信号m(t)的带宽，等于其最高频率的带宽，等于其最高频率fmax二者本质相同二者本质相同只适用于单频正弦信号只适用于单频正弦信号maxPM maxmaxmaxFMfffB 2sin 2FMFMmmtkm t dtkaf tf2021-11-12通信与信息工程

27、学院483.2 模拟角度调制模拟角度调制例例3.3 某调角信号为某调角信号为求求：（：（1） 与与 ；（；（2）若）若s(t)为调相信号，且为调相信号，且kPM=2，则，则m(t)信号与信号与 分别是什么；（分别是什么；（3）若）若s(t)为调为调频信号，且频信号，且kFM=2000，m(t)信号与信号与 分别是什么分别是什么解：（解：（1） 7342cos 104cos10cos10s ttttmaxfmaxPMFM 344cos10cos10ttt34maxmax4cos10cos104 15tt 2021-11-12通信与信息工程学院493.2 模拟角度调制模拟角度调制（2）若为）若为P

28、M信号信号 6333411225 102 10 sin105 10 sin10icdtdtftfdtdttt 3334maxmax332 10 sin105 10 sin106.975 107 10ftt 344cos10cos10PMtkm ttt 34344cos10cos102cos100.5cos10PMttm tkttmaxmax( )5PMPMkmt734104cos10cos10ttt2021-11-12通信与信息工程学院503.2 模拟角度调制模拟角度调制（3）若为）若为FM信号信号容易看出容易看出 33342 10 sin105 10 sin10icFMftffkm ttt

29、3334342 10 sin105 10 sin102000sin102.5sin10ttm ttt 35 10 HzB 3max36.975 101.45 10FMfB maxmaxFMfkm t2021-11-12通信与信息工程学院513.2 模拟角度调制模拟角度调制4*、窄带角度调制（、窄带角度调制（P91）l 调角系统中，偏移常数调角系统中，偏移常数k与消息信号与消息信号m(t)的值都很小的值都很小l 调制指数远小于调制指数远小于1，已调信号可作近似（，已调信号可作近似（阿姆斯特朗法阿姆斯特朗法*）l 传输无优势，很少用于通信系统传输无优势，很少用于通信系统2021-11-12通信与信

30、息工程学院523.2 模拟角度调制模拟角度调制3.2.2 角度调制信号的频谱特性角度调制信号的频谱特性 1、基本结论、基本结论 复包络：复包络： 调角信号频谱调角信号频谱 22cos 2ReRe( )ccccjtjf tjf tcs tAf ttA eeg t e jtcg tA e *12ccS fG ffGff jtcG fF g tA F e2021-11-12通信与信息工程学院533.2 模拟角度调制模拟角度调制卡森公式：卡森公式：BT为已调信号带宽，为已调信号带宽，B为基带信号带宽（为基带信号带宽（fmax）频偏比频偏比D：D2时，常用时，常用BT=2(D+2)Bmax2221TBf

31、BDB maxmaxmax( )m tffDfB峰值频偏的最高频率 2sin 2FMFMmmtkm t dtkaf tf2021-11-12通信与信息工程学院543.2 模拟角度调制模拟角度调制单频正弦信号，单频正弦信号，D= （ 或或 ）（1）PM信号的带宽信号的带宽（2）FM信号的带宽信号的带宽PMFM maxmax2(1)22TPMBBkm tBB maxmaxmax2(1)2()22TFMfBBfBkm tBB2021-11-12通信与信息工程学院553.2 模拟角度调制模拟角度调制例例3.4 单频调频信号振幅为单频调频信号振幅为10 V， ，瞬时频率为，瞬时频率为 ，求（，求（1）信

32、号表达式与带宽）信号表达式与带宽BT；（2）若将频率）若将频率fm提高至提高至 ，求，求BT解：（解：（1）基带信号带宽：基带信号带宽：B=fm 641010 cos2imf tf t310mfHz32 10 Hz 643632(210210 cos210 )21010sin210itf t dtt dttt 12idf ttdt 6310cos 21010sin210FMsttt2021-11-12通信与信息工程学院563.2 模拟角度调制模拟角度调制434maxmaxmax( )10 cos21010 ()icff tftHz4max3101010FMfB433max222 102 102

33、2 10 ()TBfBHz 2(1)2(10 1)TBDBB2021-11-12通信与信息工程学院57（2）若若 （不变）（不变） （变为一半）（变为一半） （变化不大）（变化不大）32 10 ()mfHz3.2 模拟角度调制模拟角度调制434maxmax10 cos(22 10 )10 ()ftHz 4max31052 10FMfB332(1)2(5 1)2 1024 10 ()TBDBHz 641010 cos2imf tf t433max222 102 2 1024 10 ()TBfBHz 2021-11-12通信与信息工程学院583.2 模拟角度调制模拟角度调制例例3.5 某调相信号某

34、调相信号 ， 。求（。求（1）信号带宽）信号带宽BT；（；（2）若将频率）若将频率fm提高提高至至 ，求，求BT解：解：基带信号带宽：基带信号带宽：B=fm（1） ，（2） ， 610cos(21010sin2)PMmsttf t310mfHz32 10 Hzmax1010PM3321210 11022 10 ()TPMBBHz10PMmax1010PM3321210 12 1044 10 ()TPMBBHz 2021-11-12通信与信息工程学院593.2 模拟角度调制模拟角度调制2*、正弦信号角度调制的分析、正弦信号角度调制的分析调角信号的频谱分析调角信号的频谱分析（P9395）3.2.3

35、 调角信号的产生调角信号的产生1、直接调频法：、直接调频法：用调制信号直接改变载波振荡器频率的方法用调制信号直接改变载波振荡器频率的方法2* 间接调频法（阿姆斯特朗法）（间接调频法（阿姆斯特朗法）（P96） j tcG fF g tAF e2021-11-12通信与信息工程学院603.2 模拟角度调制模拟角度调制3.2.4 调角信号的接收调角信号的接收FM非相干接收机：非相干接收机： 将将FM信号转换为信号转换为AM信号，再利用包络检波法解调信号，再利用包络检波法解调2021-11-12通信与信息工程学院613.2 模拟角度调制模拟角度调制信号微分后得到：信号微分后得到：包络检波器提取出包络检

36、波器提取出sd(t)包络，再经隔直和包络，再经隔直和LPF滤波后滤波后 （K为常数）为常数）无需产生本地载波，为非相干接收法无需产生本地载波，为非相干接收法 cos 2222sin 22dccFMccFMcFMdstAf tkm t dtdtAfkm tf tkm t dt ostKm t2021-11-12通信与信息工程学院623.2 模拟角度调制模拟角度调制FM接收机接收机+积分器积分器后，便可接收后，便可接收PM信号信号经包络检波、隔直和经包络检波、隔直和LPF滤波后滤波后 （K为常数）为常数）思考：思考：调角信号的功率与效率？调角信号的功率与效率？ cos 22sin 2dccPMcc

37、PMcPMdstAf tkm tdtdm tAfkf tkm tdt odm tstKdt2021-11-12通信与信息工程学院633.3 幅度调制系统的幅度调制系统的抗噪声性能抗噪声性能2021-11-12通信与信息工程学院643.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能3.3.1 模拟传输中的噪声问题模拟传输中的噪声问题1、基带传输系统：、基带传输系统：直接传输模拟消息信号的传输系统（直接传输模拟消息信号的传输系统（虚拟系统虚拟系统）ro(t)的噪声性能通过信噪比的噪声性能通过信噪比(S/N)o衡量衡量 20lmonmtPSNPN B2021-11-12通信与信息工程学院653

38、.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能2、频带传输系统：、频带传输系统：为衡量频带传输系统的总体性能，通常与基带传输系为衡量频带传输系统的总体性能，通常与基带传输系统作比较，假定统作比较，假定（1）实际系统与虚拟系统收到）实际系统与虚拟系统收到信号功率信号功率Pr相同相同（2）实际系统与虚拟系统）实际系统与虚拟系统噪声功率谱密度噪声功率谱密度N0/2相同相同2021-11-12通信与信息工程学院663.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能解调器解调器输入信噪比输入信噪比解调器解调器输出信噪比输出信噪比解调增益解调增益DDEM：反映解调器对信噪比的改善能力（反映解

39、调器对信噪比的改善能力（大大）0issinTPPSNPN B 22oonk mtSNPoDEMiS NGS N2021-11-12通信与信息工程学院673.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能 频带信号功率与基带信号功率相等，即频带信号功率与基带信号功率相等，即Pr=Ps0rbasebandPSNN B0sTTbasebandiTPBBSSNN BBNB0siTPSNN B2021-11-12通信与信息工程学院683.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能系统增益系统增益DSYS：反映调制解调系统相对于基带传输系统反映调制解调系统相对于基带传输系统 的总体增益，定

40、义为的总体增益，定义为（1）对比）对比DDEM：了解不同频带传输系统：了解不同频带传输系统解调器解调器对信噪对信噪 比的影响比的影响（2）对比）对比DSYS：了解不同：了解不同频带传输系统频带传输系统之间在信噪比之间在信噪比 上的整体优劣上的整体优劣oSYSDEMTbasebandS NBGGS NB2021-11-12通信与信息工程学院693.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能3.3.2 AM系统（非相干解调）系统（非相干解调）则有则有 iAMir tstn t2TBB 2212AMcPAmt 220122ciAmtSNN B2021-11-12通信与信息工程学院70（1）

41、输入信噪比）输入信噪比 （2）输入信噪比）输入信噪比(S/N)i1，则，则(S/N)o很小，通信无法正很小，通信无法正 常进行，表现为常进行，表现为“门限效应门限效应”计算过程计算过程P1011023.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能1iS N 2202coA mtSNN B 220122ciAm tSNN B2021-11-12通信与信息工程学院713.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能解调增益：解调增益：对实现完全调制的正弦消息信号对实现完全调制的正弦消息信号 2_2221oDEMAMAMiS NmtGS Nmt 20.5mt _23DEMAMG202

42、1-11-12通信与信息工程学院723.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能系统增益：系统增益：对实现完全调制的正弦消息信号对实现完全调制的正弦消息信号 GSYS-AM=1/3= -4.77 dBAM系统的抗噪声性能较差系统的抗噪声性能较差 2_2221oSYSAMAMbasebandS NmtBGS NBmt2021-11-12通信与信息工程学院733.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能3.3.3 DSB-SC与与AM（相干解调）系统（相干解调）系统DSB：AM： cos21cos2DSBccAMccstA m tf tstAm tf t 2212scPA

43、mt2TBB 22112scPAmt2021-11-12通信与信息工程学院743.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能接收的噪声功率接收的噪声功率=2N0B，输入信噪比输入信噪比分别为：分别为： 22_022_01221122ciDSBciAMA mtSNN BAmtSNN B2021-11-12通信与信息工程学院753.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能经经LPF后，后，ro(t)=x(t)+no(t)，于是有，于是有AM & DSB： _1oDSBcDSBoAMcAMrtA m tntrtAm tnt002onTPN BN B 22_02coDSB

44、A mtSNN B 22_02coAMA mtSNN B2021-11-12通信与信息工程学院763.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能结论：结论： 2222_0012/222ccDEMDSBA mtA mtGN BN B 2_2221DEMAMAMmtGmt_212SYSDSBBGB 22_222211SYSAMAMmtmtBGBmtmt 与非相干解调系统与非相干解调系统性能完全相同性能完全相同2021-11-12通信与信息工程学院773.3.4* SSB系统系统输入：输入：输出：输出：3.3 幅度调制系统的抗噪声性能幅度调制系统的抗噪声性能 cos2sin2SSBcccs

45、tAm tf tm tf t 22scPA mtTBB 22_0ciSSBA mtSNN B _o SSBcSSBrtAm tnt 22_0coSSBA mtSNN B_11SYSSSBDEMSSBTBGGB 2021-11-12通信与信息工程学院783.4* 角度调制系统的角度调制系统的抗噪声性能抗噪声性能只记结论，不要求过程推导只记结论，不要求过程推导P1031132021-11-12通信与信息工程学院793.4* 角度调制系统的抗噪声性能角度调制系统的抗噪声性能结论：结论：（1）FM：解调增益：解调增益：系统增益：系统增益： 2041ci FMFMASNNB222max03( )( )2

46、cFMo FMAmt mtSNN B22max61( )( )DEMFMFMFMGm tm t22max3( )( )SYS FMDEMFMFMTBGGm tm tB2021-11-12通信与信息工程学院803.4* 角度调制系统的抗噪声性能角度调制系统的抗噪声性能（2）PM：解调增益：解调增益：系统增益：系统增益： 2041ci PMPMASNNB222max0( )( )2cPMo PMAm tm tSNN B22max21( )( )DEMPMPMPMGm tm t22max( )( )SYS PMDEMPMPMTBGGm tm tB2021-11-12通信与信息工程学院813.4* 角

47、度调制系统的抗噪声性能角度调制系统的抗噪声性能比较：比较：FM系统抗噪声特性是系统抗噪声特性是PM系统的系统的3倍（倍（4.77 dB）FM系统带宽对基带消息信号带宽容限较大系统带宽对基带消息信号带宽容限较大FM方式应用较广泛方式应用较广泛 22max( )( )SYS PMPMGm tm t22max3( )( )SYS FMFMGm tm t2021-11-12通信与信息工程学院823.4* 角度调制系统的抗噪声性能角度调制系统的抗噪声性能FM系统中的两项实用技术（系统中的两项实用技术（P109113）：）：1）接收小信号时，改善门限效应（）接收小信号时，改善门限效应（3.4.3）2）预加

48、重）预加重/去加重网络改善输出信噪比（去加重网络改善输出信噪比（3.4.4） 2021-11-12通信与信息工程学院833.5 各类通信系统的各类通信系统的比较与应用比较与应用2021-11-12通信与信息工程学院843.5 各类通信系统的比较与应用各类通信系统的比较与应用有效性：有效性：给定信道中，单位时间内传输信息内容的多少给定信道中，单位时间内传输信息内容的多少可靠性：可靠性：接收信息的准确程度接收信息的准确程度可行性：可行性：系统成本与复杂度系统成本与复杂度3.5.1 各类通信系统的比较各类通信系统的比较比较前提：比较前提：基带信号是带宽为基带信号是带宽为B的基带信号的基带信号接收信号

49、平均功率接收信号平均功率Si相等相等信道噪声平均功率谱密度信道噪声平均功率谱密度N0相同相同2021-11-12通信与信息工程学院853.5 各类通信系统的比较与应用各类通信系统的比较与应用调制技术分为：调制技术分为：（1）线性调制：线性调制：满足线性关系的调制满足线性关系的调制 （2）非线性调制：非线性调制：不满足线性关系的调制不满足线性关系的调制 幅度调制均为线性调制，角度调制均为非线性调制幅度调制均为线性调制，角度调制均为非线性调制2021-11-12通信与信息工程学院863.5 各类通信系统的比较与应用各类通信系统的比较与应用 221AMmtmt线性调制线性调制调制调制带宽带宽GSYS

50、实现实现AM2B最简单最简单DSB2B1复杂复杂SSBB1最复杂最复杂VSB*B1中等中等注意：注意：AM系统中系统中( )1m t2021-11-12通信与信息工程学院873.5 各类通信系统的比较与应用各类通信系统的比较与应用21FMB 222max3FMmtm t21PMB 222maxPMmtm t非线性调制非线性调制调制调制带宽带宽GSYS实现实现FM简单简单PM复杂复杂2021-11-12通信与信息工程学院883.5 各类通信系统的比较与应用各类通信系统的比较与应用结论：结论：（1）带宽）带宽（2）抗噪声性能）抗噪声性能 FM PM DSB-SC（或（或SSB、VSB） AM（3）

51、实现难度）实现难度 AM最简单、最简单、FM较简单、较简单、VSB中等中等()()()FMPMDSB SCAMSSBVSBBBBBBB或或或2021-11-12通信与信息工程学院893.5 各类通信系统的比较与应用各类通信系统的比较与应用例例3.6 调频系统和常规调幅系统的输出信噪比均为调频系统和常规调幅系统的输出信噪比均为40 dB，即即(S/N)o-FM= (S/N)o-AM=104，基带信号为，基带信号为fm=4 kHz、振幅、振幅Am的正弦波。噪声单边功率谱密度的正弦波。噪声单边功率谱密度 ，幅度调制效率幅度调制效率 ，调频指数，调频指数 ，信道传输损，信道传输损耗为耗为Lt=40 dB。求两种调制系统的发送信号功率与带宽。求两种调制系统的发送信号功率与带宽解：解：基带信号带宽基带信号带宽B=fm，则有，则有800.5 10NW Hz1 3AM5FM2125 1448FMFMBBkHz22 48AMBBkHz2021-11-12通信与信息工程学院903.5 各类通信系统的比较与应用各类通信系统的比较与应用4/3 10o AMbasebandAMAMS NSN 2max2224222/31081