通信原理ch5-3-解调和抗噪声性能课件

1、通信原理第五章模拟调制系统（3）解调和抗噪声性能1回顾：幅度调制幅度调制的种类： 常规双边带调幅 AM 抑制载波双边带调幅 DSB-SC 单边带调幅 SSB 残留边带调幅 VSB2一、常规双边带幅度调制AM时域表达式：调制器模型：频谱：3AM讨论1、AM波的包络与基带信号m(t)成正比。故可采用包络检波进行解调。2、 AM波的频谱由载波分量和上、下对称的两个边带组成，因此，AM信号是含有载波的双边带信号，它所需的传输宽度为BAM 2fH ，即它是基带信号频带宽度的两倍。3、平均功率：4、调制效率：4二、双边带抑制载波调制 （ DSB-SC）DSB-SC 表示式：5三、单边带调制 SSB7SSB

2、讨论1、最突出的优点是对频带资源的有效利用，它所需要的带宽仅为AM、DSB的一半，即 BSSB BDSB/2 fH 2、另一优点是由于不传送载波和另一个边带所节省的功率。使得功耗减少和设备重量减轻，这对于移动通信系统尤为重要。3、 SSB信号的解调也不能采用简单的包络检波，仍需用相干解调。4、SSB带宽的节省是以复杂度为代价的。滤波法的技术难点是陡峭的边带滤波特性难以实现；相移法的技术难点在于带宽相移网络的制作。8四、残留边带调幅VSB10VSB的讨论VSB既克服了DSB信号占用频带宽的特点，又解决了SSB信号实现上的难题。VSB带宽介于SSB和DDB之间，即fHBVSB2fH；调制效率为10

3、0。VSB比SSB所需的带宽仅有很小的增加，但却换来了电路实现上的简化。VSB在商业电视广播中的电视信号传输中得到了广泛的应用。这是因为电视图像信号的低频分量丰富，且占用06MHz的频带范围，所以不便采用SSB或DSB调制方式。11调制的定义、对象、目的、分类幅度调制AM、DSB、SSB、VSB调幅信号的解调相干解调载波插入包络检波解调线性调制系统的抗噪声性能相干解调的抗噪声性能包络检波的抗噪声性能12一、相干解调法 相干解调也叫同步检波，其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号（即调制信号），实质也是频谱的搬移。适用范围：常规AM、 DSB、 SSB 、VSB，无门限效应。只是AM信号的解调

4、结果中含有直流成分A0，这时在解调后加一个简单的隔直流电容即可。要求：本地载波与接收信号的载波完全同频同相。这个本地载波信号是在接收设备内产生的，并且与调幅信号中的载波相干，或者说是同步的，即本地载波与调幅信号中载波的频率相同，二者的相位也应相同或有很小的相位差，所以这种解调方法又称同步解调。14相干解调15S(t) = SDSB(t) = f (t) cos (ct +c)up(t)= f (t) cos(ct +c)cos(ct +) =(1/2) f (t)cos(2ct+c+)+cos(c-)ud(t) = (1/2) f (t)cos(c-)17若c=，则Ud(t) = f (t)

5、/2，此时输出最大；若c，此时输出幅度减小 若c-=/2，则此时输出为零；若c-=，则输出与原f (t)反相；若c-=t+ (表示固定频率误差，表示相位误差) ，则 ud(t) = 1/2A0+f(t)cos(t+) 此时，不能无失真地恢复出原基带信号f(t)。 对输出 ud(t) = (1/2) f (t)cos(c-) 的分析：1819DSB AM相干载波的产生带通滤波平方器分频器若输入信号为：经平方器后得：将此分量取出，经放大限幅并经 2：1 分频，即可得所需载波。经带通滤波后：202）SSB AM相干解调 从前面分析可知，SSB AM信号中，既无载波分量，其包络也不反映调制信号的波形。

6、因此，只能用同步解调方法。由于SSB AM信号中不含载波分量，无法从调幅信号中直接滤出载波。为了实现同步解调，需要建立本地载波信号。通常，采用两种方法：1）在SSB AM信号中加入导频。2）在本地产生一个频率为c的振荡。当然，它不可能与发送信号中的载波同频同相，因此，它不属于相干解调。 但只要这两个载波的频率差在容许范围之内还是可用的。例如，在传送话音信号时，如果频率差在几赫兹以内，并不影响信息的传送。21SSB信号解调数学分析:若c=，ud(t)= f (t) /222二、非相干解调（包络检波法） 利用某些元件的非线性特性对调幅信号进行非线性变换实现调幅波的解调。它不需要本地载波作为相干信号

7、，因此称之为非相干解调。 经常应用的非相干解调方法有小信号平方律解调、平均包络解调和大信号峰值包络解调等。包络检波器低通滤波器24DCR 大信号峰值包络解调：当载波频率比调制信号的最高频率高得多时，调幅信号幅度的包络线近似为调制信号的波形。因此，只要能取出这个包络信号就可实现解调。 二极管无偏置电压。 输入信号 大。 二极管电流流通角很小。25几点说明：1. RCRC太小，放电太快，输出信号波纹增大；RC太大，放电太慢，输出信号跟不上包络变化速度；要求： (1/c ) RC (1/m )2. 包络检波适用于常规AM ，有门限效应。3. 输出增加隔直电容，滤除直流分量。27三、载波插入法解调*思

8、想：在接收到的DSB、SSB或VSB信号频谱内插入比较强的载波分量，然后用包络检波器解调恢复出调制信号。要求：插入的载波与发送端载波要“同频同相” 。原理框图：28线性系统的抗噪声性能29信号的产生与传输30信号的接收与恢复31收发信号的对比321、相干解调的噪声性能（略）2、AM系统包络检波器的噪声性能 门限值：表示一个临界值，当输入信噪比大于该值，包络检波器能正常工作，可无失真恢复信号；当输入信噪比小于该值，包络检波器不能正常工作，不可无失真恢复信号。 门限效应：包络检波器存在“门限值”的现象。当输入噪声功率接近载波功率时会明显表现出来。 所有非相干解调都存在门限效应，而相干解调中不存在门

9、限效应。调幅系统的噪声性能33门限效应输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降，而是急剧恶化，通常把这种现象称为解调器的门限效应。开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。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；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；当输入信噪比低于门限值时，将出现门限效应，这时解调器的输出信噪比将急剧恶化，系统无法正常工作。34输入信噪比：输出信噪比：信噪比增益：调制系统的抗噪声性能35抗噪声分析：（略）相干解调：包络检波： 大信噪比情况下包络检波近似相当于相干解调。 门限效应小信噪比情况下

10、，输出信噪比急剧恶化。调制系统的抗噪声性能36调制系统的抗噪声性能小结（一）DSB相干解调性能：SSB相干解调性能：37调制系统的抗噪声性能小结（二）AM相干解调性能：AM包络检波性能：38调制系统的抗噪声性能小结（三）调制方式BGSo/NoAM2fm2/3Si/3n0fmDSB2fm2Si/n0fmSSBfm1Si/n0fmVSB略大于fm近似SSB39模拟线性系统调制小结AM调制DSB调制SSB调制VSB调制功耗大、带宽宽、解调简单（调幅广播）功耗小带宽宽功耗小、带宽窄，低频困难（单边带电台）功耗小、带宽较窄、低频好（电视）40AM系统：调制解调电路简单，但功率利用率低，带宽宽，抗噪声性能差。DSB系统：功率利用率为100%，抗噪声性能好，但占用频带