现代通信原理(04-2)讲解.ppt

现代通信原理;§4.7 调频系统的抗噪声性能;下图为带通滤波器特性;4.7.1非相干解调的抗噪性能;输入信噪比;;1、大信噪比情况; 上式中?(t)为调频信号的瞬时相位，V(t)为窄带 高斯噪声的瞬时幅度，?(t)窄带高斯噪声的瞬时相位。 上面两个同频余弦合成为下面的一个余弦波。 Si(t)+ni(t)=B(t)cos[?c(t)+?(t)] 这里B(t)对解调器的输出无影响，只有?(t)是需要 关心的。;三个矢量如下，分别表示信号、噪声和合成矢量。;大信噪比;鉴频器输出;解调输出信号为：; 由于窄带高斯噪声的瞬时相位在（-?，?）范围内服从均匀分布。所以： nd(t)=V(t)sin[θ(t)-?(t)] = V(t)sin[θ(t)] 这就是载频为0的窄带高斯噪声的正交分量，具有与ni(t)相同的单边功率谱密度n0 ; 则理想微分网络的功率传递函数为 |H(ω)|2=|jω|2=ω2=(2πf)2;所以解调器输出噪声的功率谱密度为;非相干解调时的输出噪声功率谱; LPF 滤除调制信号频带以外的频率分量后， 噪声功率为：;解调器的输出信噪比;信噪比增益;宽带单频调制时DFM=βFM;单频宽带调频的信噪比增益;FM 与AM 抗噪声性能比较：单频调制;FM： SFM(t)=Acos(ωct +βFMsinωmt);当AM和FM输入信号功率相等时，有;信噪比之比：;4.7.2. 门限效应 对于小信噪比情况，噪声远远大于信号的 时候，有门限效应产生，使鉴频器的输出信号 失真。;小信噪比情况，;一、怎样判断发生了门限效应 1、只发载波信号，观察鉴频器输出，当信噪比很 大时，只输出如左图所示的高斯噪声。 2、减少信号或增加噪声，当鉴频器输出出现了右 图所示的尖脉冲，则判断出现了“门限效应”。;图4-23 低信噪比时的矢量图;单频正弦调制情况下，门限值以下的输出信噪比：;1.(Si/Ni)FM10dB 时，输出信噪比和输入信噪比呈 线性关系，即(Si/Ni)FM 足够大时;Date;三. 相干解调(用于窄带调频）的抗噪声性能;经相干解调（与本振相乘、低通滤波和微分）得到：;输出信号功率;得信噪比增益：; 与高调制指数的宽带调频相比，窄带调频的 信噪比增益很低，但与相同带宽的调幅相比，则 有稍高的增益。 重要的是，窄带调频信号采用相???解调，不 存在“门限效应”;§4.7 调频系统中的预加重和去加重技术; 预加重特性的选择标准—解调输出的噪声功率谱具有平坦特性。 由于调频解调的微分作用将使噪声功率谱呈抛物线特性，所以对于信号也取相同的加重特性。 预加重网络传递函数 Hp(ω)=jω 去加重网络传递函数 Hd(ω)=1/Hp(ω);预加重和去加重网络;解调输出噪声功率谱; 由于预加重网络的作用是提升高频分量，因此 调频后的最大频偏就有可能增加，超出原有信道所 允许的频带宽度。 为了保持预加重后频偏不变，需要在预加重后 将信号衰减一些，然后进行调制。;§4.9 改善门限效应的解调方法;一.反馈解调器 压控振荡器(Voltage Control Oscillator,VCO)是一个正弦信号发生器，它的瞬时频率受解调输出的控制。 如下图,设中心频率为?C-?I ,?I是带通滤波器的中心频率,是调频信号的载频。;VCO 的输出角频率 ωv(t)=(ωc-ωI)+KVCOSo(t) VCO的输出信号为调频波;相乘后输出信号;带通滤波器的输出;鉴频器输入信号的瞬时角频率;调频波的频偏为原来的1/(1+KDKVCO)倍 =BPF 的带宽是输入调频信号的1/(1+KDKVCO)倍 =噪声功率减小为原来的1/(1+KDKVCO)倍 =鉴频器的等效信噪比提高为原来的(1+KDKVCO)倍 从而改善了门限效应;二. 锁相环解调器; 上图中压控振荡器的的中心频率设为调频 载波频率?C，但与原载波有-900的相移。;对于锁相环路来说，相位锁定后 ?i(t)=?v(t) 所以有 ?c+KFMf(t)= ?c+Kvcoso(t) so(t)=（KFM/Kvco）f(t) 实现了解调。;这里有两个问题： 1、锁相过程：因为;环路低通滤波后： SO(t)?(KPAAVCOAL/2)sin(?1- ?2);自测题 ;? ?