Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,模拟调制系统,线性调制原理,线性调制系统,的抗噪声性能,非线性调制原理,调频信号的解调,调频系统的,抗噪声性能,性能比较,通信原理课件,电子技术系,*,*,通信(tng xn)原理模拟调制系统讲,第一页，共43页。,1,本节课内容(nirng),线性调制系统的解调；,线性调制系统的抗噪声性能；,非线性调制（角调制）的原理。,第二页，共43页。,2,线性调制系统(xtng)的解调,解调的方式有两种：相干解调与非相干解调。相干解调适用(shyng)于各种线性调制系统，非相干解调一般只适用(shyng)幅度调制（AM）信号。,第三页，共43页。,3,相干(xinggn)解调器的数学模型,第四页，共43页。,4,1、幅度调制(tiozh)（AM）和双边带调制(tiozh)（DSB）信号的解调,设上图的输入为AM信号,乘法器输出(shch)为,第五页，共43页。,5,通过(tnggu)低通滤波器后,当 常数时，解调(ji dio)输出信号为,同理，当 时，上述分析即为DSB的结果(ji gu)。其解调输出信号为,第六页，共43页。,6,已调信号(xnho),设上图的输入为AM信号,由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，故调频(dio pn)与调相之间存在密切的关系，即调频(dio pn)必调相，调相必调频(dio pn)。,第二十八页，共43页。,鉴于FM用的较多，本节将主要讨论频率调制。,VSB信号的解调(ji dio)方式与上面类似。,调幅信号(xnho)包络检波的抗噪声性能,调幅信号(xnho)包络检波的抗噪声性能,单边带（SSB）信号(xnho)的解调,非线性调制(tiozh),即，在相位调制中瞬时频率(pnl)随调制信号的导函数线性地变化。,线性调制相干解调(ji dio)的抗噪声性能,调幅信号包络检波的抗噪声(zoshng)性能,设Sm(t)的输入为SSB信号(xnho),第三十三页，共43页。,小信噪比时存在门限效应；,单边带（SSB）信号(xnho)的解调,设Sm(t)的输入为SSB信号(xnho),与本地(bnd)载波 相乘后输出为,第七页，共43页。,7,经低通滤波后的解调(ji dio)输出为,当 常数(chngsh)时，解调输出信号为,VSB信号的解调(ji dio)方式与上面类似。当满足同步条件时，经分析可得解调(ji dio)输出信号为:,第八页，共43页。,8,例3.4 某调制(tiozh)系统如下图所示。为了在输出端同时分别得到f1(t)及f2(t),试确定接收端的c1(t)及c2(t)。,第九页，共43页。,9,解：发送端的合成信号 。根据原理框图可知，接收端采用的是相干解调，若假设(jish)相干载波为 ，则解调后的输出,第十页，共43页。,10,综上所述，可以(ky)确定,同理，假设接收端的相干载波(zib)为,则解调后的输出为,第十一页，共43页。,11,已调信号(xnho),线性调制系统的抗噪声(zoshng)性能,分析模型,带通,滤波器,s,m,(,t,),n,(,t,),s,m,(,t,),n,i,(,t,),解调器,m,o,(,t,),n,o,(,t,),加性白噪声(zoshng),窄带加性白噪声,已调信号,解调后的调制信号,解调后的噪声信号,第十二页，共43页。,12,ni(t)为平稳窄带高斯(o s)白噪声,Ni为解调器输入(shr)噪声ni(t)的平均功率,线性调制系统的抗噪声(zoshng)性能,第十三页，共43页。,13,若白噪声的双边(shungbin)功率谱密度为n0/2，则有,线性调制系统(xtng)的抗噪声性能,第十四页，共43页。,14,评价一个(y)模拟通信系统质量的好坏，最终是要看 解调器 的输出信噪比(SNR)。,线性调制系统的抗噪声(zoshng)性能,第十五页，共43页。,15,线性调制相干解调的抗噪声(zoshng)性能,DSB调制(tiozh)系统的性能,带通,滤波器,s,m,(,t,),s,m,(,t,),n,(,t,),n,i,(,t,),m,o,(,t,),n,o,(,t,),低通,滤波器,cos,w,c,t,线性调制相干(xinggn)解调的抗噪声性能分析模型,第十六页，共43页。,16,线性调制相干解调(ji dio)的抗噪声性能,乘法器,LPF,有用(yu yn)信号,输出功率,第十七页，共43页。,17,线性调制相干(xinggn)解调的抗噪声性能,乘法器,LPF,第十八页，共43页。,18,线性调制相干解调的抗噪声(zoshng)性能,第十九页，共43页。,19,SSB调制(tiozh)系统的性能,线性调制相干(xinggn)解调的抗噪声性能,第二十页，共43页。,20,线性调制相干解调(ji dio)的抗噪声性能,第二十一页，共43页。,21,AM信号(xnho)可采用相干解调和包络检波。相干解调时AM系统的性能分析方法与前面双边带（或单边带）的相同。,实际中，AM信号(xnho)常用简单的包络检波法解调。,调幅信号包络检波的抗噪声(zoshng)性能,第二十二页，共43页。,22,已调信号(xnho),分析模型,带通,滤波器,s,m,(,t,),n,(,t,),s,m,(,t,),n,i,(,t,),包络检波,m,o,(,t,),n,o,(,t,),加性白噪声(zoshng),窄带(zhi di)加性白噪声,已调信号,解调后的调制信号,解调后的噪声信号,AM,包络检波的抗噪声性能分析模型,调幅信号包络检波的抗噪声性能,第二十三页，共43页。,23,调幅信号包络检波的抗噪声(zoshng)性能,第二十四页，共43页。,24,E(t)是理想(lxing)包络检波器的输出,包络检波是信号和噪声(zoshng)的包络哦,调幅信号(xnho)包络检波的抗噪声性能,第二十五页，共43页。,25,大信噪比情况,此时，输入(shr)信号幅度远大于噪声幅度，即,调幅(dio f)信号包络检波的抗噪声性能,第二十六页，共43页。,26,上式中直流分量A0被电容器阻隔，有用(yu yn)信号与噪声 独立地分成两项，因而可分别计算出输出有用(yu yn)信号功率及噪声功率,调幅信号(xnho)包络检波的抗噪声性能,第二十七页，共43页。,27,小信噪比情况,此时，噪声(zoshng)幅度远大于输入信号幅度，即,调幅(dio f)信号包络检波的抗噪声性能,第二十八页，共43页。,28,调幅信号(xnho)包络检波的抗噪声性能,不能独立地分成两项,不能解调(ji dio)出有用信号,第二十九页，共43页。,29,小信噪比时存在门限效应；,相干(xinggn)解调不存在门限效应；,结论：在大信噪比情况下，包络检波的性能与相干(xinggn)解调相同；但随着信噪比的减小，包络检波会才出现门限效应，致使解调器的输出信噪比急剧下降。,AM信号包络检波抗噪声性能(xngnng)的特点：,调幅信号(xnho)包络检波的抗噪声性能,第三十页，共43页。,30,例3.5 某线性调制系统的输出信噪比为20dB，输出噪声(zoshng)功率为10-9W，由发射机输出端到解调器输入之间总的传输损耗为100dB，试求：,（1）DSB/SC时的发射机输出功率；,（2）SSB/SC时的发射机输出功率。,第三十一页，共43页。,31,解：（1）在DSB/SC方式(fngsh)中，信噪比增益G=2，则调制器输入信噪比为,同时，在相干(xinggn)解调时,因此解调器输入端的信号(xnho)功率,第三十二页，共43页。,32,考虑发射机输出(shch)端到解调器输入端之间的100dB传输损耗，可得发射机输出(shch)功率,（2）在SSB/SC方式(fngsh)中，信噪比增益G=1,则调制器输入信噪比为,第三十三页，共43页。,33,因此(ync)，解调器输入端的信号功率,发射机输出功率,第三十四页，共43页。,34,幅度调制属于线性调制，它是通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的平移及线性变换的。一个正弦载波有幅度、频率和相位三个参量，因此，我们不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化(binhu)中，还可以寄托在载波的频率或相位变化(binhu)中。这种使高频载波的频率或相位按调制信号的规律变化(binhu)而振幅保持恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制(PM)。因为频率或相位的变化(binhu)都可以看成是载波角度的变化(binhu)，故调频和调相又统称为角度调制。,非线性调制(tiozh)（角调制(tiozh)）的原理,第三十五页，共43页。,35,角度调制与线性调制不同，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。,由于频率和相位之间存在微分与积分的关系，故调频(dio pn)与调相之间存在密切的关系，即调频(dio pn)必调相，调相必调频(dio pn)。鉴于FM用的较多，本节将主要讨论频率调制。,非线性调制(tiozh)（角调制(tiozh)）的原理,第三十六页，共43页。,36,一、基本原理,1.频率的概念：严格地说，只有无限长的恒定振幅、恒定频率和恒定相位的正弦（余弦）波形才具有单一频率。载波被调制(tiozh)后，不再仅有单一频率。,2.“瞬时频率”的概念：设一个载波可以表示为,式中，0为载波的初始相位；,(t)=0t+0 为载波的瞬时相位;,0=d(t)/dt 为载波的角频率。,现定义瞬时频率：,上式可以改写为：,非线性调制(tiozh),第三十七页，共43页。,37,3.角度调制的定义：,(t)是载波的相位。若使它随调制信号m(t)以某种方式变化，则称其为角度调制。,（1）相位调制的定义：若使相位(t)随m(t)线性变化，即令,则称为相位调制。这时，已调信号的表示式为,此已调载波的瞬时频率(pnl)为：,即，在相位调制中瞬时频率(pnl)随调制信号的导函数线性地变化。,非线性调制(tiozh)-基本原理,第三十八页，共43页。,38,(2)频率调制的定义：若使瞬时频率直接随调制信号线性地变化(binhu)，则称为频率调制。,瞬时角频率为,瞬时相位为,这时，已调信号的表示式为：,上式表明，载波相位随调制信号的积分线性地变化(binhu)。,非线性调制(tiozh)-基本原理,第三十九页，共43页。,39,第二十一页，共43页。,1、幅度调制(tiozh)（AM）和双边带调制(tiozh)（DSB）信号的解调,包络检波是信号和噪声(zoshng)的包络哦,调幅信号(xnho)包络检波的抗噪声性能,非线性调制(tiozh)（角调制(tiozh)）的原理,(角度调制(tiozh),同理，当 时，上述分析即为DSB的结果(ji gu)。,调幅(dio f)信号包络检波的抗噪声性能,上式中直流分量A0被电容器阻隔，有用(yu yn)信号与噪声 独立地分成两项，因而可分别计算出输出有用(yu yn)信号功率及噪声功率,已调信号(xnho),鉴于FM用的较多，本节将主要讨论频率调制。,加性白噪声(zoshng),线性调制相干解调的抗噪声(zoshng)性能,非线性调制(tiozh)-基本原理,(3)相位调制和频率调制的比较：,(3)相位调制和频率调制的比较：,(3)相位调制和频率调制的比较：,在相位调制中载波(zib)相位(t)随调制信号m(t)线性地变化，而在频率调制中载波(zib)相位(t)随调制信号m(t)的积分线性地变化。,若将m(t)先积分，再对载波(zib)进行相位调制，即得到频率调制信号。类似地，若将m(t)先微分，再对载波(zib)进行频率调制，就得到相位调制信号。,仅从已调信号波形上看无法区分二者。二者的区别仅在于已调信号