通信原理ch3課件

第3章

模擬調(diào)制系統(tǒng)1實(shí)驗(yàn)通知停課時(shí)間：周五的兩次課全部停掉實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第一批(1班)，第四周周三下午1:30~4:30第二批(2班+4)，第四周周三晚上6:00~9:00第三批(3班)，第五周周一晚上6:00~9:00地點(diǎn)：10-509、510內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)1：Simulink仿真環(huán)境實(shí)驗(yàn)2：信源與信道模型的建立與仿真參考書：《Matlab/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例分析》（邵玉斌清華大學(xué)出版社）2內(nèi)容

3.1調(diào)制概述

3.2線性調(diào)制

3.3線性調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能

3.4非線性調(diào)制原理及抗噪聲性能3.5模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較3.6頻分復(fù)用與多級調(diào)制3

信信

源源

調(diào)調(diào)

制制

器器

信信

道道

解解

調(diào)調(diào)

器器

噪噪聲聲源源

發(fā)送端

接接收收端端

信信

宿宿

3.1調(diào)制概述問題：

什么是調(diào)制？為什么要對信號進(jìn)行調(diào)制？噪聲源信源信道編碼信源編碼調(diào)制器信道解調(diào)器信宿信道譯碼信源譯碼4一、調(diào)制的概念調(diào)制:在發(fā)送端把具有較低頻率分量（頻譜分布在零頻附近）的低通基帶信號搬移到信道通帶（處在較高頻段）內(nèi)的過程解調(diào):在接收端把已搬到給定信道通帶內(nèi)的頻譜還原為基帶信號頻譜的過程5二、調(diào)制的功能適合信道傳輸實(shí)現(xiàn)有效輻射實(shí)現(xiàn)頻率分配實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用提高系統(tǒng)抗噪聲性能

6三、調(diào)制的分類調(diào)制器已調(diào)信號s(t)調(diào)制信號m(t)1、根據(jù)m(t)的不同分類：模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制

2、根據(jù)c(t)的不同分類：連續(xù)波調(diào)制和脈沖波調(diào)制

3、根據(jù)所調(diào)載波參數(shù)不同分類：幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制

4、根據(jù)調(diào)制器的不同分類：線性調(diào)制和非線性調(diào)制

調(diào)制器模型73.2線性調(diào)制內(nèi)容：線性調(diào)制的一般原理常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM抑制載波雙邊帶調(diào)幅DSB-SC單邊帶調(diào)幅SSB殘留邊帶調(diào)幅VSB講解思路：調(diào)制和解調(diào)原理頻域分析性能分析8一、線性調(diào)制的一般原理一般模型：m(t)cos

cth(t)sm(t)s

(t)線性的910二、常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM1．AM信號時(shí)域表達(dá)式及時(shí)域波形圖

2．AM信號頻域表達(dá)式及頻域波形圖時(shí)域波形圖頻域波形圖11交互1213二、常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM3．AM信號平均功率4．AM信號調(diào)制效率比較低時(shí)，如果m(t)為常數(shù)，則如果m(t)為正弦波時(shí)，14二、常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM5．AM信號的解調(diào)相干解調(diào)法LPFBPF15二、常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM非相干解調(diào)法——包絡(luò)檢波法

LPFBPFLED16AM小結(jié)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)容易。缺點(diǎn)：功率效率非常低頻譜效率也不高，為信號最高頻率的2倍應(yīng)用：中短波段AM廣播。17三、抑制載波雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）BPF1．DSB信號時(shí)域表達(dá)式及時(shí)域波形圖

2．DSB信號頻域表達(dá)式及頻域波形圖時(shí)域波形圖頻域波形圖181920三、抑制載波雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）3．DSB信號平均功率4．DSB信號解調(diào)LPFBPF21四、單邊帶調(diào)制（SSB）1．SSB信號的濾波法產(chǎn)生2．SSB信號的頻域表達(dá)式及頻譜圖

其中頻域波形圖2223四、單邊帶調(diào)制（SSB）3．SSB信號的時(shí)域表達(dá)式及其波形設(shè)

則

一般信號

24四、單邊帶調(diào)制（SSB）4．SSB信號的相移法產(chǎn)生25四、單邊帶調(diào)制（SSB）5.SSB信號平均功率和頻帶寬度

發(fā)送功率為

頻帶寬度為

26四、單邊帶調(diào)制（SSB）6．SSB信號的接收LPFBPF頻域表示2728五、殘留邊帶調(diào)制（VSB）1．VSB調(diào)制原理的傳輸特性為:

其中它具有互補(bǔ)對稱特性

29五、殘留邊帶調(diào)制（VSB）2．VSB解調(diào)原理LPFBPF3．VSB濾波器傳輸特性因此要求:30五、殘留邊帶調(diào)制（VSB）4．VSB信號發(fā)送功率和頻帶寬度31【例3-1】已知調(diào)制信號，載波為，分別寫出AM、DSB、USB、LSB信號的表示式，并畫出頻譜圖。323.3線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能內(nèi)容：抗噪聲性能分析模型相干解調(diào)輸出端的信噪比非相干解調(diào)輸出端的信噪比

33一、抗噪聲性能分析模型帶通濾波器解調(diào)器╋34二、相干解調(diào)輸出端的信噪比BPF╋L(fēng)PF╳1．DSB調(diào)制系統(tǒng)性能35二、相干解調(diào)輸出端的信噪比2．AM調(diào)制系統(tǒng)性能36二、相干解調(diào)輸出端的信噪比3．SSB調(diào)制系統(tǒng)性能37三、非相干解調(diào)輸出端的信噪比帶通濾波器包絡(luò)檢波器╋與相干解調(diào)時(shí)一樣輸出信噪比

輸入信噪比

38三、非相干解調(diào)輸出端的信噪比大輸入信噪比情況：

與相干解調(diào)時(shí)一樣39三、非相干解調(diào)輸出端的信噪比小輸入信噪比情況：

沒有單獨(dú)的信號項(xiàng)

40門限效應(yīng)門限效應(yīng)，就是當(dāng)包絡(luò)檢波器的輸入信噪比降低到一個(gè)特定的數(shù)值后，檢波器輸出信噪比出現(xiàn)急劇惡化的一種現(xiàn)象，該特定的輸入信噪比值稱為“門限值”。41例題1BPF╋L(fēng)PF╳的帶寬為5KHz，發(fā)射功率為1000W，信道衰減為50dB，相干解調(diào)，雙邊噪聲功率譜為（1）如果是DSB系統(tǒng)，求解調(diào)器四個(gè)功率。（2）如果是SSB系統(tǒng)，求解調(diào)器四個(gè)功率。42二、相干解調(diào)輸出端的信噪比BPF╋L(fēng)PF╳（1）DSB調(diào)制系統(tǒng)性能43二、相干解調(diào)輸出端的信噪比BPF╋L(fēng)PF╳（2）SSB調(diào)制系統(tǒng)性能4445

3.4非線性調(diào)制原理及抗噪聲性能內(nèi)容：角度調(diào)制的概念

調(diào)頻信號帶寬

調(diào)頻信號解調(diào)輸出性能

46一、角度調(diào)制的概念1．頻率調(diào)制2．相位調(diào)制47二、調(diào)頻信號帶寬窄帶調(diào)頻：

1．NBFM頻帶寬度非線性的與AM比較4849二、調(diào)頻信號帶寬2．WBFM頻帶寬度設(shè)調(diào)制信號為：

則：

此時(shí)：

其中：

有無窮個(gè)頻率分量50【例3-3】已知某單頻調(diào)頻波的振幅是10V，瞬時(shí)頻率為試求：此調(diào)頻波的表達(dá)式；此調(diào)頻波的頻率偏移、調(diào)頻指數(shù)和頻帶寬度；若調(diào)制信號頻率提高到，調(diào)頻波的頻偏、調(diào)頻指數(shù)和頻帶寬度如何變化？51【例3-3】（1）（2）（3）52三、調(diào)頻信號解調(diào)輸出性能1．調(diào)頻信號非相干解調(diào)原理BPF包絡(luò)檢波微分器LPF鑒頻器

——稱為鑒頻器靈敏度

532．調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能三、調(diào)頻信號解調(diào)輸出性能帶通限幅鑒頻低通解調(diào)器（1）輸入信噪比542．調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能（2）輸出信噪比a、大信噪比情況其中：請參考：曹志剛等.《現(xiàn)代通信原理》.P86552．調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能鑒頻器輸出為：有用信號噪聲項(xiàng)562．調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能噪聲角均勻分布微分電路的功率傳輸函數(shù)為：

設(shè)：

572．調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能58b、小信噪比情況經(jīng)過分析可知，當(dāng)輸入信噪比減小到一定程度時(shí)，解調(diào)器的輸出中不存在單獨(dú)的有用信號項(xiàng)，信號被噪聲擾亂，因而輸出信噪比急劇下降，這種情況與AM包絡(luò)檢波時(shí)相似，稱為“門限效應(yīng)”。2．調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能59【例3-4】設(shè)一寬帶頻率調(diào)制系統(tǒng)，載波振幅為100V，頻率為100MHz，調(diào)制信號的頻帶限制于5kHz，，最大頻偏，并設(shè)信道中噪聲功率譜密度是均勻的，n0

為（單邊譜），試求：接收機(jī)輸入端理想帶通濾波器的傳輸特性解調(diào)器輸入端的信噪功率比解調(diào)器輸出端的信噪功率比若m(t)以振幅調(diào)制方法傳輸，并以包絡(luò)檢波器檢波，試比較在輸出信噪比和所需帶寬方面與頻率調(diào)制系統(tǒng)有何不同？60【例3-4】(1)(2)(3)(4)613.5模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較有效性比較

可靠性比較

623.6頻分復(fù)用與多級調(diào)制一、頻分復(fù)用(FDM)

SSB調(diào)制LPFSSB調(diào)制LPFSSB調(diào)制LPFSSB解調(diào)BPFSSB解調(diào)BPFSSB解調(diào)BPF╋12363二、復(fù)合調(diào)制和多級調(diào)制3.6頻分復(fù)用與多級調(diào)制復(fù)合調(diào)制----對同一載波進(jìn)行兩種或更多種的調(diào)制。例如，對一個(gè)調(diào)頻波再進(jìn)行一次振幅調(diào)制，所得結(jié)果就變成了調(diào)頻調(diào)幅波。多級調(diào)制----將同一基帶信號實(shí)施兩次或更多次的調(diào)制過程，前后級的調(diào)制方式可以是相同的，也可以是不同的。64【例3-5】設(shè)有一個(gè)頻分多路復(fù)用系統(tǒng)，副載波用SSB調(diào)制，主載波用FM調(diào)制。如果有60路等幅的音頻輸入通路，則每路頻帶限制在3.3kHz以下，防護(hù)頻帶為0.7kHz。（1）如果最大頻偏為800kHz，試求傳輸信號的帶寬；（2）試分析與第1路相比，第60路輸出信噪比降低的程度（假定鑒頻器輸入的噪聲是白噪聲，且解調(diào)器中無去加重電路）。65【例3-5】（1）（2）66小結(jié)1．調(diào)制方式（四種）2．模擬調(diào)制分類：線性調(diào)制和非線性調(diào)制

模擬信號

數(shù)字信號

基帶信號

連續(xù)波

脈沖波

載波

類型時(shí)域表達(dá)式解調(diào)方法帶寬用途AM包絡(luò)檢波相干解調(diào)廣播DSB相干解調(diào)立體聲廣播SSB相干解調(diào)短波無線電話通信VSB相干解調(diào)電視廣播、傳真3．線性調(diào)制675．各模擬調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能