通信原理第4章课件

1、 通信原理第4章北京邮电大学14.1 引言4.2 幅度调制4.3 角度调制4.4 线性调制系统的抗噪声性能4.5 角度调制系统的抗噪声性能第四章 模拟通信系统2载波信号： 4.1 引言已调信号： 调制信号：m(t)本章默认m(t) 的均值为0、带宽为W 3幅度调制：通过A(t)携带m(t): 任何时刻t，A是m的函数角度调制：通过j(t)携带m(t) : 任何时刻t，j是m的函数4幅度调制方法：(1) 双边带抑制载波调幅(DSB-SC) (2) 具有离散大载波的双边带调幅(AM) (3) 单边带调幅(SSB) (4) 残留边带调幅(VSB)4.2 幅度调制5DSB-SC信号表达式以cos(2p

2、fct+jc)为参考载波的复包络：7图4.2.2 m(t)和s(t)的信号波形8功率谱关系此关系对随机m(t)的所有样本都成立10频谱搬移11双边带抑制载波调幅信号的相干解调不考虑噪声时的接收信号为乘以本地载波2cos(2pfct+j)最后一项可以用低通滤波器滤除，从而得到12以cos(2pfct+j)为参考载波复包络是解调输出是复包络的实部14如果要求接收端已知接收信号的载波相位jc，则这样的接收方式叫相干解调，否则叫非相干解调。如果DSB-SC以2cos(2pfct+jc)为本地载波，则输出信号是：Acm(t)相干解调的输出=复包络的实部相干解调151. 具有离散大载波的双边带幅度调制信号

3、(AM)(又称标准调幅，简记为AM)图4.2.8 AM信号波形4.2.2 具有离散大载波的双边带 幅度调制（）17称标量因子a为调制指数或调幅系数默认假设m(t)的幅度小于1定义则可写成复包络为18AM信号可以表示为一个DSB-SC信号和一个纯载波的和 因此其功率谱是DSB-SC的功率谱增加一个载频线谱 2. AM信号的频谱特性19与DSB-SC相比，频谱多出了离散大载波分量AM除了可以像DSB-SC那样采用相干解调外，还可以用包络检波器解调，从而免除提取同步载波这个过程包络检波器完成的功能是：给出带通信号的复包络的模实现包络检波的方法例如：二极管整流3. AM信号的解调 21 复包络的模是如

4、果调制指数不大于1，如果调制指数大于1，不能正确恢复，会产生失真滤除直流后可得到m(t)。22任意带通信号x(t)与其复包络xL(t)的频谱关系24单边带调制的频谱关系25图4.2.13 产生单边带调幅信号的又一方法273. 单边带调幅信号的相干解调28复包络的实部为SSB的复包络为29图4.2.14 残留边带调幅4.2.4残留边带调幅(VSB AM)30复包络实部为VSB滤波器的等效低通为H(f+fc)VSB信号的复包络频谱为31复包络实部的频谱为如欲解调出m(t)，必须32在调频系统中，载波的频率随基带信号变化。在调相系统中，载波的相位随基带信号变化。调频及调相均属非线性调制，统称为角度调

5、制。角度调制的另一特点是它占有较宽的信道带宽，角调信号的带宽经常是基带信号带宽的许多倍。该系统是以牺牲带宽来换取高的抗噪能力。4.3 角度调制34对于Acosq，称q为角度4.3.1 调频及调相信号若q为是t的函数为瞬时角频率为瞬时频率瞬时频率的平均值是载波频率称称35若载波频率是fc，则q(t)可以写成为瞬时相偏，其最大值为最大相偏为瞬时频偏，其最大值为最大频偏称称36对于调制信号m(t)线性调相：在任何时刻t，瞬时相偏是m的线性函数线性调频：在任何时刻t，瞬时频偏是m的线性函数称Kp为相位偏移常数，称Kf为频率偏移常数37PM信号表达式FM信号表达式38PM与FM的关系先微分再调频=调相先

6、积分再调相=调频39PM或PM的带宽其中Df是最大频偏b是调频指数卡松公式40直接调频图4.3.3 利用VCO做调频器4.3.3 角度调制器与解调器41 图4.4.1 通过加性噪声信道传输的模拟通信系统解 调模型4.4 线性调制系统的抗噪声性能已知：调制信号带宽为W，接收的有用信号功率为PR，噪声的双边功率谱密度为N0/2求：相干解调输出的信噪比4.4.1 双边带抑制载波调幅系统 的抗噪声性能43接收信号是有用信号功率噪声功率输入信噪比44接收信号的复包络是解调输出是其实部输出信噪比是45接收信号是有用信号功率噪声功率4.4.2 单边带调幅系统的抗噪声性能输入信噪比46接收信号的复包络是解调输

7、出是输出信噪比是474.4.3 具有离散大载波的双边带调幅 系统的抗噪声性能已知：调制信号带宽为W，调制效率为h，接收的有用信号功率为PR，噪声的双边功率谱密度为N0/2求：包络检波及相干解调输出的信噪比调制效率h定义为：PR中DSB-SC部分所占的功率比率48接收信号是接收信号功率是噪声功率49相干解调输出是输出信噪比是2项和第3项的功率比。这相当于输入有用功率中只有hPR对输出信噪比有贡献，因此50包络检波的输出是复包络的模当 PR远大于噪声功率，也即Ac远大于噪声幅值时，上式可以近似为因此：大信噪比条件下，AM包络检波的性能和相干解调近似相同514.5 FM系统的抗噪声性能已知：调制信号m(t)带宽为W，归一化调制信号mn(t)功率为PMn。调频指数为b，接收的有用信号功率为PR求：解调输出的信噪比假设：(1)大信噪比，(2)调制信号m(t)和信道噪声n(t)在输出端的贡献具有线性叠加性。52框图53鉴频器(解调器)输入端的信号有用信号功率是噪声功率输入信噪比54n(t)、nc(t)、ns(t)的功率谱n(t)、nc(t)、ns(t)的功率谱面积都是N0B55鉴频器输入端的信号的复包络“鉴频器”代表一种信号处理