兰州理工大学通信原理课件第四章 模拟调制系统.ppt

4.1 幅度调制的原理 4.1.1 幅度调制的一般模型 定义：用调制信号去控制高频正弦载波的幅度，使其按调制信号的规律变化的过程。 4.2 线性调制系统的抗操声性能 本节将要研究的问题是，信道存在加性高斯白噪声时各种线性系统的抗噪性能。 4.2.1 通信系统抗噪性能分析模型 4.3 角度调制（非线性调制）的原理及抗噪声性能 与线性调制不同，角度调制的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，会产生新的频率成分，故又称为非线性调制。 角度调制可分为频率调制（FM）和相位调制（PM）。即载波的幅度保持不变，而载波的频率或相位随基带信号变化。 4.4 各种模拟调制系统的比较 各种模拟调制方式总结（见表4-1） 各种模拟调制方式性能比较 抗噪性能，WBFM最好，DSB、SSB、VSB次之，AM最差。NBFM与AM接近。 有效性，SSB最好，VSB与SSB接近，DSB、AM、NBFM次之，WBFM最差。 4.4 频分复用（FDM） “复用”是一种将若干个彼此独立的信号，合并为一个可在同一信道上同时传输的复合信号的方法。 有三种基本的多路复用方式：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）与码分复用（CDM）。 输入信号功率 ： 输入噪声功率： 输入信噪比： 2. 输出信噪比及调制制度增益 （1）大信噪比情况信号和噪声的相互作用可以忽略 经推导可以得到： 宽带调频系统制度增益为： 下面考虑单频调制时的情况，设调制信号为： ，则 这时的调频信号为： 式中 解调器输出信噪比： 解调器制度增益： 宽带调频时，信号带宽为： 所以，上式还可以写成 ： 大信噪比时宽带调频系统的制度增益是很高的， 它与调制指数的立方成正比。例如调频广播中常取mf=4， 则制度增益GFM=440。也就是说，加大调制指数mf，可使调频系统的抗噪声性能迅速改善。 调频系统与调幅系统的比较： 在大信噪比的情况下，调幅信号包络检波器的输出信噪比为： 如果调幅信号为100%调制，m(t)为正弦信号 B是调幅信号的带宽，通常是基带信号的2倍 （B=2fm) 在大信噪比的情况下，如系统接收端的输入A与 n0相同，则宽带调频系统解调器的输出信噪比是调幅系统的 倍 改善G是以增加带宽换来的 结论 注意 讨论宽带调频的传输带宽BFM与调幅的传输带宽BAM的关系: BFM= 2(Δf+ fm)=2(mffm+fm)=2fm (mf+1) = BAM(mf+1) 当mf 》1时 BFM≈BAMmf mf ≈ BFM / BAM 宽带调频输出信噪比相对于调幅的改善将与其传输带宽的平方成正比 在大信噪比的情况下，调频系统抗噪声性能将比调幅系统优越，且其优越程度将随着传输带宽的增加而提高 说明 结论 （2）小信噪比情况与门限效应 解调器性能曲线 （3）输出信号的功率 解调器输入信号平均功率为 解调器的输入和输出信噪比为 因而调制制度增益为 信噪比改善了一倍，原因是输入噪声中的正交分量被抵消了。 2. SSB调制系统的性能 （1）输出信号的功率 与相干载波相乘，并经低通滤波器滤除高频成分后，得解调器输出信号和功率为： （2）输出噪声的功率 （3）输出信号的功率 解调器输入信号平均功率为 解调器的输出信噪比和调制制度增益为 为什么？ DSB解调器的调制制度增益是SSB的二倍。但不能因此就说，双边带系统的抗噪性能优于单边带系统。具体分析如下： 4. VSB调制系统的性能 VSB调制系统抗噪性能的分析方法与上面类似。但是，由于所采用的残留边带滤波器的频率特性形状可能不同，所以难以确定抗噪性能的一般计算公式。 4.2.3 常规调幅包络检波的抗噪声性能 AM信号可采用相干解调或包络检波，具体原理见图。 解调器输入信号为： 输入噪声为 ： 输入的信号功率、噪声功率和信噪比： 解调器输入的信号加噪声的合成波形是 ： 其中合成包络： 为简化起见，我们考虑两种特殊情况。 （1）大信噪比情况 输出信号功率、噪声功率和信噪比： 调制制度增益： 对于100％调制（即 ），且又是单音频正弦信号时： （2）小信噪比情况 此时噪声幅度远大于输入信号幅度，即 在小信噪比情况下，包络检波器会把有用信号扰乱成噪声，这种现象通常称为“门限