理学南邮通信原理学习教案

1、会计学1理学理学(lxu)南邮通信原理南邮通信原理第一页，共132页。2第1页/共132页第二页，共132页。3制载波的参数的过程。n载波 未受调制的周期性振荡信号，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。n已调信号 载波受调制后称为已调信号。n解调（检波） 调制的逆过程，其作用是将已调信号中的调制信号恢复(huf)出来。第2页/共132页第三页，共132页。4第3页/共132页第四页，共132页。5n则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示(biosh)成nn式中， m(t) 基带调制信号。0( )coscc tAt( )( )cosmcstAm tt第4页/共132页第五页，共132页

2、。6信号之间符合线性变换关系。事实上，任何调制过程都是一种非线性的变换过程。( )()2mccASMM第5页/共132页第六页，共132页。7n调制器模型调制器模型00( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm tt01( ) ()()()()2AMccccSAMM 第6页/共132页第七页，共132页。8第7页/共132页第八页，共132页。9载频分量载频分量上边带上边带下边带下边带第8页/共132页第九页，共132页。10波功率，n 边带功率。HAMfB222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstAm ttAtm

3、 ttA m tt0)(tmScAMPPtmAP2)(22202/ )(2tmPs第9页/共132页第十页，共132页。11 2220SAMAMmtPPAmt22( )/ 2mmtA 222222002mAMmmtAAAAmt第10页/共132页第十一页，共132页。12ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS第11页/共132页第十二页，共132页。13相移法。第12页/共132页第十三页，共132页。14n若具有如下理想低通特性：n则可滤除上边带。1,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH第13页/共132页第十四页，共132页。15 (

4、)( )SSBDSBSSH第14页/共132页第十五页，共132页。16第15页/共132页第十六页，共132页。17n若保留下边带，则有tAtmmmcos)(ttcccos)(tAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(1( )cos()2USBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAtAt1( )cos()2LSBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAttAtt两式仅正负号不同第16页/共132页第十七页，共132页。18ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)(tAtAmmmm

5、sinso c11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt第17页/共132页第十八页，共132页。19式中上式中的-jsgn可以看作是希尔伯特滤波器传递函数，即11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAttttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(的希尔伯特变换是)()(tmtm为的傅里叶变换)()(Mtmsgn)()(jMM1,0sgn1,0sgn)(/ )()(jMMHh第18页/共132页第十九页，共132页。20第19页/共132页第二十页，共132页。21第20页/共132页第二十一页，共132页。22第21页/

6、共132页第二十二页，共132页。23第22页/共132页第二十三页，共132页。24 ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH第23页/共132页第二十四页，共132页。25 VSB2( )cospcststt ( )VSBVSBstScccosct ()()pVSBcVSBcSSS第24页/共132页第二十五页，共132页。26 ()()pVSBcVSBcSSS ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH 1(2)()2pccSMMH1( )(2)()2ccMMH1( )( )()()2dccSMHH第25页/共132页第二十六页，共132页。271( )( )()()2dc

7、cSMHH()()ccHHH常数，第26页/共132页第二十七页，共132页。28第27页/共132页第二十八页，共132页。29)(cos)()(thttmtscm)()(21)(HMMSccm)()(thH第28页/共132页第二十九页，共132页。30(ybn)模型如下：)(cos)()(thttmtscm( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st( )( )( )IIs th tm t( )( )cosIch th tt( )( )( )QQsthtm t( )( )sinQchth tt第29页/共132页第三十页，共132页。31( )( )cos( ) inm

8、IcQcsts ttst st第30页/共132页第三十一页，共132页。32载波（称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。第31页/共132页第三十二页，共132页。33( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st ( )cos111( )( )cos2( ) in2222pmcIIcQcsts tts ts tts t st 1( )2dIsts t 1( )2dIststm t第32页/共132页第三十三页，共132页。34高频率n在大信号检波时（一般大于0.5 V），二极管处于受控的开关状态，检波器的输出为n隔去

9、直流后即可得到原信号m(t)。ttmAtscAMcos)()(0cHfRCf /1 0( )dstAm t第33页/共132页第三十四页，共132页。35n no(t) 输出噪声第34页/共132页第三十五页，共132页。36ttnttntnsci00sin)(cos)()()(cos)()(0tttVtniisciNtntntn)()()(222BnNi0第35页/共132页第三十六页，共132页。372oo2oo( )( )Sm tNn t解调器输出有用信号的平均功率解调器输出噪声的平均功率iiNSNSG/00)()(22tntsNSimii功率解调器输入噪声的平均平均功率解调器输入已调信

10、号的第36页/共132页第三十七页，共132页。38 ( )ms t LPF BPF )(tn ( )ms t )(tni )(tno o( )m t cosct 第37页/共132页第三十八页，共132页。39ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos)(2o1( )( )2m tm t22oo1( )( )4Sm tm t第38页/共132页第三十九页，共132页。40ttnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)(2sin)(2cos)(21)(21ttnttntncsccco1

11、( )( )2cn tn t22oo1( )( )4cNn tn t2o0111( )444iiNn tNn B第39页/共132页第四十页，共132页。41)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(2122oo01( )( )414im tSm tNn BN第40页/共132页第四十一页，共132页。42oo/2/DSBiiSNGSN第41页/共132页第四十二页，共132页。43o01144iNNn Bttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(o1( )( )4mtm t22oo1( )( )16Sm tm t第42页/共132页第四十三页，共1

12、32页。44 )(21)(2141sin)(cos)(41)(2222tmtmttmttmtsSccmi( )( )m tm t因与的幅度相同，所以具有相同的平均功率，故上式)(412tmSiBntmBntmNSii02024)()(41第43页/共132页第四十四页，共132页。4522oo001( )( )16144m tSm tNn Bn Boo/1/SSBiiSNGSN第44页/共132页第四十五页，共132页。46第45页/共132页第四十六页，共132页。47 ( )mst BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )m t 包络检波 第46页/共132页第四十

13、七页，共132页。48ttmAtscmcos)()(0ttnttntncsccisin)(cos)()(2)(2)(2202tmAtsSmiBntnNii02)(BntmANSii02202)(第47页/共132页第四十八页，共132页。49波器的输出就是E(t)。0( )( )( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccstn tAm tn ttn ttE ttt220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()(0tntmAtnarctgtcs第48页/共132页第四十九页，共132页。50)()()(220tntntmAsc220( )( )(

14、)( )csE tAm tn tn t)()()()( 2)()(22020tntntntmAtmAtEscc200120000( )2( )( )2( )( ) 1( )( )( ) 1( )cccAm tAm t n tn tAm tAm tn tAm tAm t0( )( )cAm tn t12(1)1,12xxx 当时第49页/共132页第五十页，共132页。512o( )Sm t22o0( )( )ciNn tn tn B2oo0( )Sm tNn B2oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t第50页/共132页第五十一页，共132页。522oo220/2( )/

15、( )AMiiSNm tGSNAm t32AMG第51页/共132页第五十二页，共132页。53220( )( )( )csAm tn tn t220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()(2)()()()(02220tmAtntntntmAtEcsc)()(2)()(022tmAtntntncsc)()()()(21)()(22022tntntmAtntntnsccsc)(cos)()( 21)(0ttRtmAtR)()()(22tntntRsc)()()(tntnarctgtcs第52页/共132页第五十三页，共132页。54)()(0tmAtR)(cos)()(1)

16、(ttRtmAtR)(cos)()( 21)()(0ttRtmAtRtE）时1(21)1 (21xxx)(cos)()(ttmAtR第53页/共132页第五十四页，共132页。55第54页/共132页第五十五页，共132页。56制的总称(zn chn)。n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。n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55页/共132页第五十六页，共132页。57)(cos)(ttAtscm第56页/共132页第五十七页，共132页。58)()(tmKtp)(cos)(t

17、mKtAtspcPM)(cos)(ttAtscm第57页/共132页第五十八页，共132页。59)()(tmKdttdf( )( )ftKmd( )cos( )FMcfstAtKmd)(cos)(ttAtscm第58页/共132页第五十九页，共132页。60)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd第59页/共132页第六十页，共132页。61( )coscos2mmmmm tAtAf t)(cos)(tmKtAtspcPMPM( )coscoscpmmstAtK AtcosscpmAtm cot第60页/共132页第六十一页，共132页。62( )cosco

18、s2mmmmm tAtAf tFM( )coscoscfmmstAtK Ad ( )cos( )FMcfstAtKmdcosncfmAtm sitfmfmmmK AfmffmK Afmfmf 第61页/共132页第六十二页，共132页。63信号(xnho)波形第62页/共132页第六十三页，共132页。64)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd第63页/共132页第六十四页，共132页。65 （a）直接调频 （b）间接调频(c) 直接调相 (d) 间接调相第64页/共132页第六十五页，共132页。66）（或 5 . 06)(tfdmK第65页/共132页

19、第六十六页，共132页。67( )cos( )tFMcfstAtKmdcoscos( )sinsin( )ttcfcfAtKmdAtKmd1tfdmK)(cos( )1sin( )( )tfttffKmdKmdKmd( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt第66页/共132页第六十七页，共132页。68)()(sin)()(cos)()(ccccccjttMtmjMdttm)()(（设m(t)的均值为0） ()()1( )sin2cccccMMm t dttNBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM第67页/共132页第六十八页，共132页。691( )

20、()()()()2AMccccSAMM NBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM第68页/共132页第六十九页，共132页。70图如下：tAtmmmcos)( )cos( )sintNBFMcfcstAtAKmdt1cossinsincmfmcmAtAA Kttcoscos()cos()2mFccmcmmAA KAttt(cos)cosAMmmcsAAttscoscoscmmcAcotAtcoscos()cos()2mccmcmAAttt第69页/共132页第七十页，共132页。71第70页/共132页第七十一页，共132页。72统要好得多，因此得到较广泛的应用。第71页

21、/共132页第七十二页，共132页。73n式中 Jn (mf) 第一类n阶贝塞尔函数tfAtAtmmmmm2coscos)(sincos)(tmtAtsmfcFM( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstAtmtAtmttnmJmJtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmJtmmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112第72页/共132页第七十三页，共132页。74第73页/共132页第七十四页，共132页。75tnmJmJtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmJtmmfnnmf) 12sin()(2)

22、sinsin(112( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstAtmtAtmt)cos(21)cos(21sinsin)cos(21)cos(21coscosBABABABABABA为奇数时当nmJmJfnfn)()(为偶数时当nmJmJfnfn)()(第74页/共132页第七十五页，共132页。7601( )()cos()cos()cos() FMfcfcmcmstAJ mtAJ mtt2()cos(2)cos(2) fcmcmAJmtt+2()cos(3)cos(3) fcmcmAJmtt-()cos()nfcmnAJ mnt=( )()()()FMnfcmcm

23、SAJ mnn 第75页/共132页第七十六页，共132页。77( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 第76页/共132页第七十七页，共132页。78第77页/共132页第七十八页，共132页。79为fm，所以调频波的有效带宽为n它称为卡森（Carson）公式。)( 2) 1( 2mmfFMfffmB第78页/共132页第七十九页，共132页。80mFMfB2)( 2) 1( 2mmfFMfffmBfBFM 2第79页/共132页第八十页，共132页。81 2FMFMPst 2FMFMPst22()2nfnAJm2()1nfnJm22FMcAPP第80页/共132页第八十一页，共1

24、32页。82n方框图nLC振荡器：用变容二极管实现直接调频(dio pn)。0( )( )iftK m t第81页/共132页第八十二页，共132页。83第82页/共132页第八十三页，共132页。84第83页/共132页第八十四页，共132页。85( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt ( )m t 载波coscAt 积分器 NBFM( )St 2/ 第84页/共132页第八十五页，共132页。86其载频和相位偏移均增为2倍，由于相位偏移增为2倍，因而调频(dio pn)指数也必然增为2倍。n同理，经n次倍频后可以使调频(dio pn)信号的载频和调频(dio pn)指数

25、增为n倍。)()(20tastsi)(cos)(ttAtsci)(22cos121)(20ttaAtsc第85页/共132页第八十六页，共132页。87300025/1075/31ffn第86页/共132页第八十七页，共132页。881212112)(fnnfffnnfc第87页/共132页第八十八页，共132页。89n（2）调频发射信号的载频）调频发射信号的载频为为-3113251.67 1015 10mfmfMHz2 .91)109 .101020064(48)(632112ffnnfc第88页/共132页第八十九页，共132页。90kHzfnnf8 .7625486412112. 510

26、15108 .7633mfffm第89页/共132页第九十页，共132页。91( )cos( )tFMcfstAtKmdo( )( )fm tK m t第90页/共132页第九十一页，共132页。92第91页/共132页第九十二页，共132页。93( )( )sin( )tdcfcfs tAK m ttKmd o( )( )dfm tK K m t第92页/共132页第九十三页，共132页。94 NBFM( )st LPF BPF )(tSi o( )mt ( )c t 微分 )(tSp ( )dst 第93页/共132页第九十四页，共132页。95( )cos( ) sintNBFMcfcs

27、tAtA Kmdtttccsin)( )sin2( ) (1 cos2)22tpcfcAAsttKmdt tFddmKAts)(2)()(2)(0tmAKtmF NBFM( )st LPF BPF )(tSi o( )m t ( )c t 微分 )(tSp ( )dst 第94页/共132页第九十五页，共132页。96功率谱密度为n0的高斯白噪声 FM( )st BPF )(tn )(tSi )(tni LPF )(tno o( )m t 限幅 鉴频 第95页/共132页第九十六页，共132页。97FM( )cos( )tcFstAtKmd2/2ASiFMiBnN0FMiiBnANS022第9

28、6页/共132页第九十七页，共132页。98o( )( )dfm tK K m t222oo( )( )dfSm tK Km t第97页/共132页第九十八页，共132页。99s( )s( )cos( )sin( ) cos( )sincicccscccscAcotn tAcotn ttn ttAn ttn tt coscA ttt 22( )( )csA tAn tnt ( )arctan( )scn ttAn t第98页/共132页第九十九页，共132页。100ns(t)ni(t)量。 ( )arctan( )scn ttAn t ( )( )arctanarctan( )sscn tn

29、ttAn tA ( )sn ttA sddddtdntKntKdtAdt第99页/共132页第一百页，共132页。101 sddddtdntKntKdtAdt 222222Hfjff 22222FM02,2dddiKKBPfHfPff nfAA第100页/共132页第一百零一页，共132页。102第101页/共132页第一百零二页，共132页。103 2220o222302483mmmmffddffdmK nNPf dff dfAK n fA第102页/共132页第一百零三页，共132页。104n将这些关系代入上面输出信噪比公式，n得到：222o23o03( )8fmA K m tSNn ft

30、tmmcos)(sincos)(tmtAtsmfcFMffmmmKfmf22oo03/22fmSAmNn f第103页/共132页第一百零四页，共132页。105=450使调频系统的抗噪声性能迅速改善。2ooFMFM/3/2fiimSNBGmSNf)(2) 1(2mmfFMfffmB23(1)FMffGmm33FMfGm第104页/共132页第一百零五页，共132页。106n将两者相比，得到2oo0( )Sm tNn B22( )2Am t 2oo0/2SANn B2oo0/22mSANn foo2FMooAM/3/fSNmSN第105页/共132页第一百零六页，共132页。107oo2FMo

31、oAM/3/fSNmSNFMAM2(1)(1)fmfBmfmB第106页/共132页第一百零七页，共132页。108nFMAM2(1)(1)fmfBmfmBFMAMfBm BFMAMfBmB2ooFMFMooAMAM/3/SNBSNBoo2FMooAM/3/fSNmSN第107页/共132页第一百零八页，共132页。109第108页/共132页第一百零九页，共132页。110第109页/共132页第一百一十页，共132页。111/Ni)FM呈线性关系，且mf 越大，输出信噪比的改善越明显。第110页/共132页第一百一十一页，共132页。112限电平低610dB。n还可以采用“预加重”和“去加

32、重”技术来进一步改善调频解调器的输出信噪比。这也相当于改善了门限。第111页/共132页第一百一十二页，共132页。113n信噪比，针对鉴频器输出噪声谱呈抛物线形状这一特点，在调频系统(xtng)中广泛采用了加重技术，包括“预加重和“去加重”措施。“预加重”和“去加重”的设计思想是保持输出信号不变，有效降低输出噪声，以达到提高输出信噪比的目的。第112页/共132页第一百一十三页，共132页。114n件。1( )( )pdHfHf第113页/共132页第一百一十四页，共132页。115n上式进一步说明，输出信噪比的改善(gishn)程度取决于去加重网络的特性。2( )( )( )mmmmfdf

33、fddfPf dfPfHfdf第114页/共132页第一百一十五页，共132页。116 预加重网络与网络特性 去加重网络与网络特性第115页/共132页第一百一十六页，共132页。117调制方式传输带宽设备复杂程度主要应用AM2fm简单中短波无线电广播DSB2fm中等应用较少SSBfm复杂短波无线电广播、话音频分复用、载波通信、数据传输VSB略大于fm 近似SSB复杂电视广播、数据传输FM中等超短波小功率电台（窄带FM）；调频立体声广播等高质量通信（宽带FM）oo/SNoo0AM13imSSNn foo0DSBimSSNn foo0SSBimSSNn fmffm) 1(22oo0FM32ifm

34、SSmNn f第116页/共132页第一百一十七页，共132页。118噪比比AM高22dB。n当输入信噪比较高时，FM的调频指数mf越大，抗噪声性能越好。第117页/共132页第一百一十八页，共132页。119通信，要考虑接收微弱信号，带宽窄些，噪声影响小，常选用mf 较小的调频方式。第118页/共132页第一百一十九页，共132页。120，而带宽(di kun)只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。SSB常用于频分多路复用系统中。nVSB调制：抗噪声性能和频带利用率与SSB相当。在电视广播、数传等系统中得到了广泛应用。nFM： FM的抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信系统中。缺点是频