通信第5章.ppt

调制把基带信号频谱搬移到一定的频带范围以适应信道的要求 容易辐射 实现频率分配 实现多路复用 减少噪声和干扰的影响，提高系统抗干扰能力 ASK调制器框图与电路 ASK调制器框图与电路 2ASK的功率谱 FSK调制器框图与电路 FSK功率谱密度同样由连续谱和离散谱组成。离散谱出现在两个载频位置 若两载频之差较小，如 则连续谱出现单峰。 若两载频之差逐步增大，连续谱将出现双峰。 频带: 2PSK的功率谱 存在问题：二分频电路的初始状态是随机的，使分频输出的初始相位有两种可能状态：0和?, 即相位是模糊的 优点：输出信号具有更好的稳定性，并且不必须有连续的输入信号。 科斯塔斯环法 －同相正交环法 原理方框图 原理 设：接收信号仍为抑制载波的双边带信号s(t) ，本地载波电压为 式中，ΔΦ为信号和本地载波的相位差。 输入信号s(t)和本地载波相乘后得到 经过低通滤波后，它们分别为： 和 上面这两个电压再相乘后得到 上式中，ΔΦ是本地载波相位与接收信号载波相位之差。 vg经过环路滤波器后加到压控振荡器上，控制其振荡频率。 当ΔΦ = 0时，vg = 0，这时振荡器的控制电压也等于0。 结论： 此压控振荡器的输出电压va就是从接收信号中提取的载波，可以用来进行相干接收。 e点电压ve就是解调输出电压，因为它近似等于m(t)/2。 优缺点： 不需要用平方电路，它在频率很高时较难实现。 若要求得到最佳性能，则需要两路低通滤波器的性能完全一致，这对于模拟电路来说较难做到，但是若用数字电路则不难做到。 仍存在相位模糊问题。 （五） 数字信号的匹配滤波接收原理 1、 数字信号的匹配滤波接收法 匹配滤波 － 用线性滤波器对接收信号滤波，使抽样时刻的输 出信噪比最大。 设：H(f) － 接收滤波器的传输函数； h(t) － 接收滤波器的冲激响应； s(t) － 接收信号；S(f) － 接收信号的频谱密度； n(t) － 高斯白噪声；Pn(f) = n0/2 － 噪声双边功率谱密度; 若滤波器输入码元为 则线性滤波器的输出为 式中， 输出噪声功率： 在抽样时刻 t0 上，输出信号瞬时功率与噪声平均功率之比为 求r0的最大值 － 利用施瓦茲(Schwarz)不等式： 若 成立（其中k为整数），则上式的等号成立。 令 则有 当 时，上式的等号成立，r0最大。 给出最大信噪比r0，它与信号频谱共轭匹配（除了常数因子外） ，故称之为匹配滤波器。 匹配滤波器的特性还可以用其冲激响应函数h(t)来描述： 由上式可见，匹配滤波器的冲激响应 h(t)就是信号s(t)的镜像s(-t)，但在时间轴上（向右）平移了t0。 匹配滤波器应该是物理可实现的，即其h(t)应该满足条件： 即要求满足条件 或满足条件 上式的条件说明：滤波器输入信号码元s(t)在抽样时刻t0之后必须为零。 一般不希望在码元结束之后很久才抽样，故通常选择在码元末尾抽样，即选t0 = T。故匹配滤波器的冲激响应可以写为 这时，匹配滤波器输出信号码元的波形，可以写为 上式表明，匹配滤波器输波形是输入码元波形的自相关函数的k倍。 【例8.1】设接收信号码元s(t)的表示式为 试求其匹配滤波器的特性和输出信号码元的波形。 【解】s(t)的频谱为 由式 令k = 1，可得其匹配滤波器传输函数为 由式 令k = 1，得到此匹配滤波器冲激响应为 ，由 画出曲线如右。 此匹配滤波器的方框图：由 ∵(1 / j 2? f ) － 是理想积分器的传输函数 exp( -j 2? f T) － 是延迟时间为T 的延迟电路的传输函数 ∴方框图如下： 【例8.2】 设接收信号s(t)的表示式为 试求其匹配滤波器的特性和输出信号码元的波形。 【解】∵s(t)的频谱密度为 故其匹配滤波器的传输函数为 上式中，已令t0 = T。 此匹配滤波器的冲激响应: 为了便于画出波形图，令 式中，n = 正整数。这样，上式可以化简为 h(t)的曲线示于右图。 匹配滤波器输出波形可以由如下卷积公式求出 由于s(t)和h(t)在区间(0, T)外都等于零，故上式中的积分可以分为如下几段进行计算： 计算结果如下： 用匹配滤波器构成的接收