現(xiàn)代通信原理技術(shù)與仿真信道與線性調(diào)制學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第一頁(yè)，共226頁(yè)。4.14.1信道信道.1第1頁(yè)/共225頁(yè)第二頁(yè)，共226頁(yè)。帶寬帶寬(Bandwidth)：信號(hào)或：信號(hào)或信道占據(jù)的頻率范圍。信道占據(jù)的頻率范圍。信道容量信道容量(Channel Capacity)：第2頁(yè)/共225頁(yè)第三頁(yè)，共226頁(yè)。第3頁(yè)/共225頁(yè)第四頁(yè)，共226頁(yè)。圖圖4.1中，編碼器用于將數(shù)據(jù)中，編碼器用于將數(shù)據(jù)變換成適合變換成適合(shh)傳輸?shù)男盘?hào)傳輸?shù)男盘?hào)(便便于識(shí)別、糾錯(cuò)于識(shí)別、糾錯(cuò))；調(diào)制器用于將；調(diào)制器用于將信號(hào)變換成適合信號(hào)變換成適合(shh)傳輸?shù)牟▊鬏數(shù)牟ㄐ涡?頻頻率、幅度、相位率、幅度、相位)；解碼器用于；解碼器用于

2、將傳輸信號(hào)再變換成原始數(shù)據(jù)；將傳輸信號(hào)再變換成原始數(shù)據(jù)；息。息。第4頁(yè)/共225頁(yè)第五頁(yè)，共226頁(yè)。數(shù)字信道和模擬信數(shù)字信道和模擬信道：數(shù)字信道是以數(shù)字道：數(shù)字信道是以數(shù)字脈沖形式脈沖形式(離散信號(hào)離散信號(hào))傳傳制成模擬信號(hào)后再傳送，制成模擬信號(hào)后再傳送，接收方需要接收方需要(xyo)解調(diào)，解調(diào)，如通過電話模擬信道傳如通過電話模擬信道傳輸。輸。第5頁(yè)/共225頁(yè)第六頁(yè)，共226頁(yè)。廣義信道：按照其功能可以廣義信道：按照其功能可以劃分為調(diào)制信道和編碼信道。所劃分為調(diào)制信道和編碼信道。所謂調(diào)制信道，是指從調(diào)制器輸出謂調(diào)制信道，是指從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端到解調(diào)器輸入(shr)端的部分。端的部

3、分。從調(diào)制和解調(diào)的角度來(lái)看，調(diào)制從調(diào)制和解調(diào)的角度來(lái)看，調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入器輸出端到解調(diào)器輸入(shr)端端的所有變換裝置及傳輸媒質(zhì)，不的所有變換裝置及傳輸媒質(zhì)，不論其過程如何，只不過是對(duì)已調(diào)論其過程如何，只不過是對(duì)已調(diào)制信號(hào)進(jìn)行某種變換。所謂編碼制信號(hào)進(jìn)行某種變換。所謂編碼序列進(jìn)行變換的方框圖來(lái)概括。序列進(jìn)行變換的方框圖來(lái)概括。圖圖4.2為調(diào)制信道與編碼信道的示為調(diào)制信道與編碼信道的示意圖。意圖。第6頁(yè)/共225頁(yè)第七頁(yè)，共226頁(yè)。第7頁(yè)/共225頁(yè)第八頁(yè)，共226頁(yè)。.2信道容量信道容量信道容量是指信道在單位時(shí)信道容量是指信道在單位時(shí)間內(nèi)所能傳送的最大信息量。信間內(nèi)

4、所能傳送的最大信息量。信道容量的單位是比特道容量的單位是比特/ /秒秒(b/s(b/s或或bps)bps)，即信道的最大傳信速率。，即信道的最大傳信速率。第8頁(yè)/共225頁(yè)第九頁(yè)，共226頁(yè)。Nyquist公式說明數(shù)據(jù)傳輸公式說明數(shù)據(jù)傳輸率率C隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加隨信號(hào)編碼級(jí)數(shù)增加而增加, 為估算已知帶寬信道的最高速率為估算已知帶寬信道的最高速率lb(1)SCBN第9頁(yè)/共225頁(yè)第十頁(yè)，共226頁(yè)。式中：式中： C為傳輸率，單位為為傳輸率，單位為b/s; B為帶寬為帶寬(di kun)，單位為，單位為Hz；信噪比信噪比 (單位為單位為dB)的定義為的定義為SNdB10lgSSNN1010

5、dBS NSN第10頁(yè)/共225頁(yè)第十一頁(yè)，共226頁(yè)。Shannon公式適用于高斯噪公式適用于高斯噪聲干擾信道聲干擾信道(xn do)。Shannon公式說明無(wú)論采樣頻率多高，信公式說明無(wú)論采樣頻率多高，信號(hào)編碼分多少級(jí)，信道號(hào)編碼分多少級(jí)，信道(xn do)能達(dá)到的最高傳輸速率，原因在能達(dá)到的最高傳輸速率，原因在于噪聲的存在將使編碼級(jí)數(shù)不可于噪聲的存在將使編碼級(jí)數(shù)不可能無(wú)限增加。能無(wú)限增加。模擬信道模擬信道(xn do)的信道的信道(xn do)容量可以根據(jù)式容量可以根據(jù)式(4.2)的的平穩(wěn)、對(duì)稱、無(wú)記憶的二進(jìn)制信平穩(wěn)、對(duì)稱、無(wú)記憶的二進(jìn)制信道道(xn do)的數(shù)學(xué)模型。圖中，的數(shù)學(xué)模型。

6、圖中，Pe表示錯(cuò)誤傳輸?shù)母怕?，即誤碼表示錯(cuò)誤傳輸?shù)母怕剩凑`碼率；率；Q表示正確傳輸?shù)母怕?。表示正確傳輸?shù)母怕?。?1頁(yè)/共225頁(yè)第十二頁(yè)，共226頁(yè)。第12頁(yè)/共225頁(yè)第十三頁(yè)，共226頁(yè)?！纠纠?.1】若信道帶寬為】若信道帶寬為3000 Hz，信道中只存在加性白，信道中只存在加性白噪聲噪聲(zoshng)，信號(hào)噪聲，信號(hào)噪聲2010101010100dBS NSNlb(1)3000 lb(1 100) 19 975b/s20kb/sSCBN第13頁(yè)/共225頁(yè)第十四頁(yè)，共226頁(yè)?！纠纠?.2】設(shè)數(shù)字信道的帶】設(shè)數(shù)字信道的帶寬為寬為3000 Hz，采用四進(jìn)制傳輸，采用四進(jìn)制傳輸，計(jì)

7、算無(wú)噪聲時(shí)該數(shù)字信道的通信計(jì)算無(wú)噪聲時(shí)該數(shù)字信道的通信第14頁(yè)/共225頁(yè)第十五頁(yè)，共226頁(yè)。.3信道特性信道特性1. 1. 明線明線(mn xin)(mn xin)及其特性及其特性明線明線(mn xin)(mn xin)導(dǎo)導(dǎo)信質(zhì)量不夠穩(wěn)定，而且信質(zhì)量不夠穩(wěn)定，而且信道容量較小，不能傳信道容量較小，不能傳輸視頻信號(hào)輸視頻信號(hào)和高速數(shù)字信號(hào)。和高速數(shù)字信號(hào)。第15頁(yè)/共225頁(yè)第十六頁(yè)，共226頁(yè)。2. 電纜及其特性電纜及其特性電纜主要有對(duì)稱電纜、同軸電纜主要有對(duì)稱電纜、同軸電纜和雙絞線等。電纜和雙絞線等。對(duì)稱電纜芯線大都為軟銅線，對(duì)稱電纜芯線大都為軟銅線，線徑為線徑為0.41

8、.4 mm。長(zhǎng)途對(duì)稱電。長(zhǎng)途對(duì)稱電第16頁(yè)/共225頁(yè)第十七頁(yè)，共226頁(yè)。同軸電纜根據(jù)尺寸不同分為同軸電纜根據(jù)尺寸不同分為中同軸中同軸(2.69.5 mm)、小同軸、小同軸(1.22.4 mm)及微同軸及微同軸(0.72.9 mm)；按照阻抗分為；按照阻抗分為50 同軸電同軸電纜纜(或基帶同軸電纜或基帶同軸電纜)和和75 同軸同軸電纜電纜(或?qū)拵S電纜或?qū)拵S電纜)。基帶同?；鶐m用于高頻傳輸適用于高頻傳輸(chun sh)。第17頁(yè)/共225頁(yè)第十八頁(yè)，共226頁(yè)。根據(jù)性能不同，非根據(jù)性能不同，非UTP可以可以分為分為(fn wi)3類、類、4類、類、5類、超類、超5類、類、6類和類

9、和7類六種；類六種；STP只分為只分為第18頁(yè)/共225頁(yè)第十九頁(yè)，共226頁(yè)。第19頁(yè)/共225頁(yè)第二十頁(yè)，共226頁(yè)。雙絞線成本低，密度高，節(jié)雙絞線成本低，密度高，節(jié)省空間，安裝容易省空間，安裝容易(綜合綜合(zngh)布線系統(tǒng)布線系統(tǒng))，平衡傳輸，平衡傳輸(高速率高速率)，抗干擾性一般，連接距離較短，抗干擾性一般，連接距離較短，主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線中的主要連接介質(zhì)，機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線中的主要連接介質(zhì)，幾乎所有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中都在使幾乎所有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中都在使圖。圖圖。圖4.5是一根常用雙絞線的實(shí)是一根常用雙絞線的實(shí)物組成圖。物組成圖。第20頁(yè)/共225

10、頁(yè)第二十一頁(yè)，共226頁(yè)。第21頁(yè)/共225頁(yè)第二十二頁(yè)，共226頁(yè)。第22頁(yè)/共225頁(yè)第二十三頁(yè)，共226頁(yè)。3. 光纜及其特性光纜及其特性(txng)光纜信道由光纖組成。當(dāng)纖光纜信道由光纖組成。當(dāng)纖芯直徑小于芯直徑小于5 m時(shí)，光在光波導(dǎo)時(shí)，光在光波導(dǎo)中只有一種傳輸模式，這樣的光中只有一種傳輸模式，這樣的光第23頁(yè)/共225頁(yè)第二十四頁(yè)，共226頁(yè)。第24頁(yè)/共225頁(yè)第二十五頁(yè)，共226頁(yè)。在實(shí)際應(yīng)用中多使用光纜，在實(shí)際應(yīng)用中多使用光纜，而不是光纖，因?yàn)楣饫w只能單向而不是光纖，因?yàn)楣饫w只能單向傳輸信號(hào)，所以在通信網(wǎng)絡(luò)中連傳輸信號(hào)，所以在通信網(wǎng)絡(luò)中連接兩個(gè)設(shè)備時(shí)至少需要兩根光纖，接兩個(gè)設(shè)

11、備時(shí)至少需要兩根光纖，第25頁(yè)/共225頁(yè)第二十六頁(yè)，共226頁(yè)。第26頁(yè)/共225頁(yè)第二十七頁(yè)，共226頁(yè)。4. 微波信道及其特性微波信道及其特性微波中繼通信是利用電磁波微波中繼通信是利用電磁波在對(duì)流層的視距范圍內(nèi)傳輸?shù)囊辉趯?duì)流層的視距范圍內(nèi)傳輸?shù)囊环N通信方式，其頻率范圍為種通信方式，其頻率范圍為320 第27頁(yè)/共225頁(yè)第二十八頁(yè)，共226頁(yè)。第28頁(yè)/共225頁(yè)第二十九頁(yè)，共226頁(yè)。5. 衛(wèi)星通信及其特性衛(wèi)星通信及其特性衛(wèi)星通信實(shí)際上也是微波通衛(wèi)星通信實(shí)際上也是微波通信的一種方式，只不過它是依靠信的一種方式，只不過它是依靠衛(wèi)星來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的。目前用得較衛(wèi)星來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的。目前用得較多的是

12、多的是C波段和波段和KU波段；波段；C波段用波段用4/6 GHz頻段，上行頻段，上行5.9256.425 GHz，下行，下行3.74.2 GHz；KU波段用波段用12/14 GHz距離遠(yuǎn)近，其信道質(zhì)量是一樣的。距離遠(yuǎn)近，其信道質(zhì)量是一樣的。衛(wèi)星通信原理如圖衛(wèi)星通信原理如圖4.9所示。所示。第29頁(yè)/共225頁(yè)第三十頁(yè)，共226頁(yè)。第30頁(yè)/共225頁(yè)第三十一頁(yè)，共226頁(yè)。衛(wèi)星通信適用于遠(yuǎn)衛(wèi)星通信適用于遠(yuǎn)距離通信，尤其當(dāng)通信距離通信，尤其當(dāng)通信覆蓋全球，如圖覆蓋全球，如圖4.10所所示。示。第31頁(yè)/共225頁(yè)第三十二頁(yè)，共226頁(yè)。第32頁(yè)/共225頁(yè)第三十三頁(yè)，共226頁(yè)。電信領(lǐng)域使用的信

13、道電磁波電信領(lǐng)域使用的信道電磁波第33頁(yè)/共225頁(yè)第三十四頁(yè)，共226頁(yè)。第34頁(yè)/共225頁(yè)第三十五頁(yè)，共226頁(yè)。第35頁(yè)/共225頁(yè)第三十六頁(yè)，共226頁(yè)。.4編碼與調(diào)制編碼與調(diào)制(tiozh)(tiozh)不同類型信號(hào)在不同類型信不同類型信號(hào)在不同類型信第36頁(yè)/共225頁(yè)第三十七頁(yè)，共226頁(yè)。第37頁(yè)/共225頁(yè)第三十八頁(yè)，共226頁(yè)。由圖由圖4.12可見，模擬數(shù)據(jù)或可見，模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)要在模擬信道上傳輸必?cái)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)要在模擬信道上傳輸必須經(jīng)過調(diào)制，模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)須經(jīng)過調(diào)制，模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)要在數(shù)字信道上傳輸必須經(jīng)過據(jù)要在數(shù)字信道上傳輸必須經(jīng)過編碼。這樣模擬數(shù)

14、據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼。這樣模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在兩種信道上的數(shù)字傳輸和模擬在兩種信道上的數(shù)字傳輸和模擬傳輸?shù)男盘?hào)變換就有四種組合，傳輸?shù)男盘?hào)變換就有四種組合，如圖如圖4.13所示。一般無(wú)線廣播通所示。一般無(wú)線廣播通(如如ASK、FSK、PSK、QAM等等)。本章主要講述模擬調(diào)制中的線性本章主要講述模擬調(diào)制中的線性調(diào)制。調(diào)制。第38頁(yè)/共225頁(yè)第三十九頁(yè)，共226頁(yè)。第39頁(yè)/共225頁(yè)第四十頁(yè)，共226頁(yè)。調(diào)制與編碼的廣義調(diào)制與編碼的廣義圖中，圖中，P為調(diào)制參數(shù)。為調(diào)制參數(shù)。第40頁(yè)/共225頁(yè)第四十一頁(yè)，共226頁(yè)。第41頁(yè)/共225頁(yè)第四十二頁(yè)，共226頁(yè)。4.24.2線線 性性 調(diào)調(diào) 制制第

15、42頁(yè)/共225頁(yè)第四十三頁(yè)，共226頁(yè)。1 AM信號(hào)的時(shí)域及頻域表信號(hào)的時(shí)域及頻域表示示(biosh)設(shè)設(shè)f(t)為一無(wú)直流分量的基帶為一無(wú)直流分量的基帶信號(hào)，其頻譜為信號(hào)，其頻譜為F()。 高頻正弦載波信號(hào)為高頻正弦載波信號(hào)為FourierFourier000 ( )( )cos ()()f tFt 第43頁(yè)/共225頁(yè)第四十四頁(yè)，共226頁(yè)。則標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制信號(hào)的時(shí)間則標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制信號(hào)的時(shí)間波形可表示為波形可表示為 AM00( )cosStAf tt第44頁(yè)/共225頁(yè)第四十五頁(yè)，共226頁(yè)。定義定義(0m1)為調(diào)幅指數(shù)。當(dāng)出現(xiàn)過為調(diào)幅指數(shù)。當(dāng)出現(xiàn)過調(diào)制時(shí)，調(diào)制時(shí)， m值大于值大于1，這種

16、情況，這種情況是不允許出現(xiàn)的，否則無(wú)法正確是不允許出現(xiàn)的，否則無(wú)法正確max0( )f tmA第45頁(yè)/共225頁(yè)第四十六頁(yè)，共226頁(yè)。第46頁(yè)/共225頁(yè)第四十七頁(yè)，共226頁(yè)。第47頁(yè)/共225頁(yè)第四十八頁(yè)，共226頁(yè)。由傅立葉變換由傅立葉變換(binhun)的的性質(zhì)可以得到，式性質(zhì)可以得到，式(4.5)中中sAM(t)信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜SAM()為為頻譜如圖頻譜如圖4.17所示。所示。 AM1( )*2SFC0000012AFF 第48頁(yè)/共225頁(yè)第四十九頁(yè)，共226頁(yè)。第49頁(yè)/共225頁(yè)第五十頁(yè)，共226頁(yè)。由圖由圖4.17(b)可看出，標(biāo)準(zhǔn)振可看出，標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制信號(hào)的頻譜幅調(diào)

17、制信號(hào)的頻譜SAM()是調(diào)是調(diào)制信號(hào)頻譜制信號(hào)頻譜F()的線性搬移，在的線性搬移，在這里這里(zhl)調(diào)制的作用是將基帶調(diào)制的作用是將基帶信號(hào)頻譜信號(hào)頻譜F()搬移到載波頻率搬移到載波頻率第50頁(yè)/共225頁(yè)第五十一頁(yè)，共226頁(yè)。另外另外(ln wi)，由圖，由圖4.17(b)還可看出，若調(diào)制信號(hào)的頻譜還可看出，若調(diào)制信號(hào)的頻譜F()的最高角頻率為的最高角頻率為m，則已，則已調(diào)信號(hào)的頻譜調(diào)信號(hào)的頻譜SAM()的帶寬擴(kuò)的帶寬擴(kuò)第51頁(yè)/共225頁(yè)第五十二頁(yè)，共226頁(yè)。2. AM信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)AM信號(hào)的解調(diào)可采用同步信號(hào)的解調(diào)可采用同步解調(diào)和包絡(luò)解調(diào)兩種方式。解調(diào)和包絡(luò)解調(diào)兩種方式。同步

18、解調(diào)也稱為相干解調(diào)。同步解調(diào)也稱為相干解調(diào)。同步解調(diào)器由乘法器和低通濾波同步解調(diào)器由乘法器和低通濾波器組成，解調(diào)模型如圖器組成，解調(diào)模型如圖4.18所示。所示。過程見第過程見第11章內(nèi)容章內(nèi)容)。第52頁(yè)/共225頁(yè)第五十三頁(yè)，共226頁(yè)。第53頁(yè)/共225頁(yè)第五十四頁(yè)，共226頁(yè)。圖圖4.18中，中， cos0t為接收端為接收端 AM020000cos ( ) cos1 ( ) (1cos2)2pStSttAf ttAf tt第54頁(yè)/共225頁(yè)第五十五頁(yè)，共226頁(yè)。分析分析(fnx)上式可知，該信上式可知，該信號(hào)由兩部分組成：號(hào)由兩部分組成：和。其中，和。其中，第一部分為基帶信號(hào)，能順利

19、通第一部分為基帶信號(hào)，能順利通過低通濾波器，去除其中的直流過低通濾波器，去除其中的直流所示。所示。01( )2Af t001( ) cos22Af tt第55頁(yè)/共225頁(yè)第五十六頁(yè)，共226頁(yè)。第56頁(yè)/共225頁(yè)第五十七頁(yè)，共226頁(yè)。其中，圖其中，圖(a)為為AM信號(hào)的頻信號(hào)的頻譜；圖譜；圖(b)為為cos0t的頻譜；的頻譜；圖圖(c)為圖為圖(a)與圖與圖(b)卷積的結(jié)果，卷積的結(jié)果，2121第57頁(yè)/共225頁(yè)第五十八頁(yè)，共226頁(yè)。AM信號(hào)的解調(diào)還可以采用信號(hào)的解調(diào)還可以采用非相干解調(diào)方法，即包絡(luò)解調(diào)。非相干解調(diào)方法，即包絡(luò)解調(diào)。包絡(luò)解調(diào)可由包絡(luò)檢波器來(lái)完成，包絡(luò)解調(diào)可由包絡(luò)檢波器

20、來(lái)完成，其電路結(jié)構(gòu)及其輸入、輸出波形其電路結(jié)構(gòu)及其輸入、輸出波形如圖如圖4.20所示。由圖所示。由圖4.20可見，包可見，包絡(luò)檢波器是利用電容的充、放電絡(luò)檢波器是利用電容的充、放電原理來(lái)實(shí)現(xiàn)解調(diào)過程的，因此包原理來(lái)實(shí)現(xiàn)解調(diào)過程的，因此包絡(luò)檢波器的輸出會(huì)出現(xiàn)頻率絡(luò)檢波器的輸出會(huì)出現(xiàn)頻率解調(diào)法具有和相干解調(diào)法相近的解調(diào)法具有和相干解調(diào)法相近的抗噪性能抗噪性能)，這點(diǎn)將在，這點(diǎn)將在4.5節(jié)中證節(jié)中證明。明。第58頁(yè)/共225頁(yè)第五十九頁(yè)，共226頁(yè)。第59頁(yè)/共225頁(yè)第六十頁(yè)，共226頁(yè)。3. AM信號(hào)的功率分布和調(diào)信號(hào)的功率分布和調(diào)制效率制效率在上述討論中，假設(shè)調(diào)制信在上述討論中，假設(shè)調(diào)制信號(hào)號(hào)

21、f(t)是一確定信號(hào)，但在實(shí)際通是一確定信號(hào)，但在實(shí)際通信系統(tǒng)中，調(diào)制信號(hào)信系統(tǒng)中，調(diào)制信號(hào)f(t)通常是隨通常是隨機(jī)信號(hào)機(jī)信號(hào)(如話音信號(hào)如話音信號(hào))，因而已調(diào)，因而已調(diào)信號(hào)也是隨機(jī)的。這時(shí)討論信號(hào)也是隨機(jī)的。這時(shí)討論AM信號(hào)的功率及調(diào)制效率就必須應(yīng)信號(hào)的功率及調(diào)制效率就必須應(yīng)因此，可以首先求出已調(diào)信號(hào)的因此，可以首先求出已調(diào)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)，然后得到其功率譜自相關(guān)函數(shù)，然后得到其功率譜密度函數(shù)。密度函數(shù)。第60頁(yè)/共225頁(yè)第六十一頁(yè)，共226頁(yè)。假設(shè)假設(shè)f(t)是一均值為零且滿足是一均值為零且滿足各態(tài)歷經(jīng)性的平穩(wěn)隨機(jī)過程的一各態(tài)歷經(jīng)性的平穩(wěn)隨機(jī)過程的一個(gè)樣本函數(shù)個(gè)樣本函數(shù)(hnsh)，用

22、它作為，用它作為調(diào)制信號(hào)得到調(diào)制信號(hào)得到AM信號(hào)，則信號(hào)，則AM信信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)號(hào)的自相關(guān)函數(shù)(hnsh)BAM()為為(4.9) AMAMAMAMAMBE St StSt StAM0000( )( )cos ()cos()BAf tt Af tt200000( )()( ) ()coscos()AA f tA f tf t f ttt第61頁(yè)/共225頁(yè)第六十二頁(yè)，共226頁(yè)。利用三角函數(shù)關(guān)系式利用三角函數(shù)關(guān)系式:考慮到及考慮到及可得可得:數(shù)。數(shù)。0000011coscos()coscos(2)22ttt 00cos 20t 0f t 20001( )coscos22AMfABB ( )(

23、 ) ()fBf t f t第62頁(yè)/共225頁(yè)第六十三頁(yè)，共226頁(yè)。AM信號(hào)的功率譜密度函數(shù)信號(hào)的功率譜密度函數(shù)為為由式由式(4.10)及傅立葉變換的性及傅立葉變換的性信號(hào)信號(hào)f(t)的功率譜密度函數(shù)。的功率譜密度函數(shù)。 AMAMAM( )( )edjPBB 20AM0000( )21 4ffAPPP ffPB 第63頁(yè)/共225頁(yè)第六十四頁(yè)，共226頁(yè)。式式(4.11)中的第一項(xiàng)是由載波中的第一項(xiàng)是由載波產(chǎn)生的，該項(xiàng)不含有信息產(chǎn)生的，該項(xiàng)不含有信息(xnx)；第二項(xiàng)是由調(diào)制信號(hào)第二項(xiàng)是由調(diào)制信號(hào)f(t)的功率譜的功率譜決定的，該項(xiàng)包含有信息決定的，該項(xiàng)包含有信息(xnx)。2AMAMAM

24、1( )( )d2PStP第64頁(yè)/共225頁(yè)第六十五頁(yè)，共226頁(yè)。將式將式(4.11)代入式代入式(4.12)得得:20AM0011d224ffAPPP0fBPP2002AP 0011 d24fBffPPP第65頁(yè)/共225頁(yè)第六十六頁(yè)，共226頁(yè)。由于調(diào)制信號(hào)由于調(diào)制信號(hào)(xnho)f(t)的的平均功率平均功率Pf為為(4.15) 21( )d2ffPftP0011 d24fBffPPP20111111dd( )222222fffPPPft第66頁(yè)/共225頁(yè)第六十七頁(yè)，共226頁(yè)。為了表征為了表征AM信號(hào)的功率利信號(hào)的功率利用用(lyng)程度，將程度，將AM信號(hào)的邊信號(hào)的邊帶功率帶功

25、率PfB與平均功率與平均功率PAM之比之比2AM22AM00( )( )fBfBfBPPftPPPAft第67頁(yè)/共225頁(yè)第六十八頁(yè)，共226頁(yè)?？梢?，由于可見，由于A0的存在，的存在，AM信號(hào)信號(hào)(xnho)的調(diào)制效率是不高的調(diào)制效率是不高的。為了保證不產(chǎn)生過調(diào)制現(xiàn)象，的。為了保證不產(chǎn)生過調(diào)制現(xiàn)象，|f(t)|的最大值不能超過的最大值不能超過A0的值，的值，因此因此AM信號(hào)信號(hào)(xnho)的調(diào)制效率的調(diào)制效率最高為最高為50%，它發(fā)生在調(diào)制信號(hào)，它發(fā)生在調(diào)制信號(hào)(4.18)222( )cos()2mmmmAftAt第68頁(yè)/共225頁(yè)第六十九頁(yè)，共226頁(yè)。將式將式(4.18)代入式代入式

26、(4.17)后得：后得：(4.19)為為0.3，此時(shí)，此時(shí)AM0.043=4.3%。22AMAM2220AM22mmAAAAM0mAAAM133%3第69頁(yè)/共225頁(yè)第七十頁(yè)，共226頁(yè)?？梢姡梢姡珹M信號(hào)的調(diào)制效率信號(hào)的調(diào)制效率是非常低的，大部分發(fā)射功率消是非常低的，大部分發(fā)射功率消耗在不攜帶信息的載波上了。但耗在不攜帶信息的載波上了。但由于載波的存在，使得由于載波的存在，使得AM信號(hào)信號(hào)第70頁(yè)/共225頁(yè)第七十一頁(yè)，共226頁(yè)。歸納以上對(duì)歸納以上對(duì)AM信號(hào)的討論，信號(hào)的討論，可以得出以下結(jié)論：可以得出以下結(jié)論： (1) AM信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)號(hào)f(t)成正比，因而

27、應(yīng)用包絡(luò)檢波成正比，因而應(yīng)用包絡(luò)檢波器就可以解調(diào)器就可以解調(diào)f(t)信號(hào)，這樣解調(diào)信號(hào)，這樣解調(diào)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，適用于器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，適用于廣播通信。廣播通信。中的載波信號(hào)；二是減小頻帶，中的載波信號(hào)；二是減小頻帶，從而提高從而提高(t go)調(diào)制效率。調(diào)制效率。第71頁(yè)/共225頁(yè)第七十二頁(yè)，共226頁(yè)。.2抑制載波雙邊帶調(diào)制抑制載波雙邊帶調(diào)制1. DSB1. DSB信號(hào)的時(shí)域表示信號(hào)的時(shí)域表示在標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制信號(hào)式在標(biāo)準(zhǔn)振幅調(diào)制信號(hào)式(4.5)(4.5)中，如果使中，如果使A0=0A0=0，則可以，則可以得到抑制載波雙邊帶調(diào)制得到抑制載波雙邊帶調(diào)制(DSB-(DS

28、B-SCSC，Double SideBand Double SideBand Suppressed Carrier)Suppressed Carrier)信號(hào)，簡(jiǎn)信號(hào)，簡(jiǎn)(kjin)(kjin)， sDSB(t) sDSB(t)是調(diào)制信號(hào)是調(diào)制信號(hào)f(t)f(t)與載波與載波cos0tcos0t相乘的結(jié)果。相乘的結(jié)果。第72頁(yè)/共225頁(yè)第七十三頁(yè)，共226頁(yè)。第73頁(yè)/共225頁(yè)第七十四頁(yè)，共226頁(yè)。當(dāng)當(dāng)f(t)為正時(shí)，為正時(shí)，sDSB(t)=f(t)cos0t，f(t)為負(fù)時(shí)，為負(fù)時(shí)，sDSB(t)=f(t)cos0t=f(t)cos(0t), 因因第74頁(yè)/共225頁(yè)第七十五頁(yè)，共22

29、6頁(yè)。第75頁(yè)/共225頁(yè)第七十六頁(yè)，共226頁(yè)。2. DSB信號(hào)的頻域信號(hào)的頻域表示表示由式由式(4.20)，利用傅，利用傅立葉變換的頻移定理，立葉變換的頻移定理，可以求出可以求出DSB信號(hào)的頻信號(hào)的頻譜密度函數(shù)譜密度函數(shù)SDSB()為為信號(hào)信號(hào)f(t)的頻譜的頻譜F()的最的最高角頻率為高角頻率為m，則，則DSB信號(hào)的帶寬為信號(hào)的帶寬為B=2fm (4.22)式中，式中， fm=m/2是是F()的最高頻率。的最高頻率。DSB001( )2SFF第76頁(yè)/共225頁(yè)第七十七頁(yè)，共226頁(yè)。第77頁(yè)/共225頁(yè)第七十八頁(yè)，共226頁(yè)。3. DSB信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)利用同步利用同步(tngb)

30、解調(diào)方法解調(diào)方法可以完成對(duì)可以完成對(duì)DSB信號(hào)的解調(diào)，如信號(hào)的解調(diào)，如圖圖4.24所示。圖中設(shè)乘法器的輸出所示。圖中設(shè)乘法器的輸出信號(hào)為信號(hào)為sP(t)，對(duì)應(yīng)的頻譜為，對(duì)應(yīng)的頻譜為器的輸出為器的輸出為 f(t)。2P001( )( )cos( )1cos22Stf ttf tt21第78頁(yè)/共225頁(yè)第七十九頁(yè)，共226頁(yè)。第79頁(yè)/共225頁(yè)第八十頁(yè)，共226頁(yè)。相應(yīng)相應(yīng)(xingyng)的頻域表達(dá)的頻域表達(dá)式為式為 P0011( ) (2)(2)24SFFF21第80頁(yè)/共225頁(yè)第八十一頁(yè)，共226頁(yè)。歸納以上對(duì)歸納以上對(duì)DSB信號(hào)的分析，信號(hào)的分析，DSB具有如下特點(diǎn)：具有如下特點(diǎn)：

31、(1) DSB信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信信號(hào)的包絡(luò)與調(diào)制信號(hào)號(hào)f(t)波形不完全呈線性關(guān)系。當(dāng)波形不完全呈線性關(guān)系。當(dāng)f(t)為正極性時(shí)，為正極性時(shí)， sDSB(t)的包絡(luò)的包絡(luò)與與f(t)成正比成正比; 當(dāng)當(dāng)f(t)為負(fù)極性時(shí)，為負(fù)極性時(shí)，sDSB(t)的包絡(luò)與的包絡(luò)與f(t)沿時(shí)間軸翻沿時(shí)間軸翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)(fn zhun)180后的波形成正后的波形成正能采用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)。與能采用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)。與AM信號(hào)相比，這增加了解調(diào)的信號(hào)相比，這增加了解調(diào)的復(fù)雜性。復(fù)雜性。第81頁(yè)/共225頁(yè)第八十二頁(yè)，共226頁(yè)。(2) DSB信號(hào)的帶寬與信號(hào)的帶寬與AM信信號(hào)的帶寬相同，為調(diào)制信號(hào)最高號(hào)的帶寬相同，

32、為調(diào)制信號(hào)最高第82頁(yè)/共225頁(yè)第八十三頁(yè)，共226頁(yè)。.3單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制1 1 SSB SSB調(diào)制模型及已調(diào)信調(diào)制模型及已調(diào)信第83頁(yè)/共225頁(yè)第八十四頁(yè)，共226頁(yè)。第84頁(yè)/共225頁(yè)第八十五頁(yè)，共226頁(yè)。邊帶濾波器的作用是讓有用邊帶濾波器的作用是讓有用邊帶通過，而抑制無(wú)用邊帶。選邊帶通過，而抑制無(wú)用邊帶。選擇不同傳輸特性的邊帶濾波器就擇不同傳輸特性的邊帶濾波器就可以得到不同類型的單邊帶信號(hào)可以得到不同類型的單邊帶信號(hào)(xnho)。當(dāng)濾波器具有理想帶。當(dāng)濾波器具有理想帶通通(或高通或高通)特性時(shí)，濾除下邊帶特性時(shí)，濾除下邊帶除邊帶如圖除邊帶如圖4.26所示。所

33、示。第85頁(yè)/共225頁(yè)第八十六頁(yè)，共226頁(yè)。第86頁(yè)/共225頁(yè)第八十七頁(yè)，共226頁(yè)。SSB信號(hào)的頻域表達(dá)式為信號(hào)的頻域表達(dá)式為(4.25)邊帶邊帶(bin di)濾波器的頻域?yàn)V波器的頻域(4.26)SSBDSBSSB( )( )( )SSH0USB0SSB0LSB01 |( )0|( )0|( )1 |HHH上邊帶下邊帶第87頁(yè)/共225頁(yè)第八十八頁(yè)，共226頁(yè)。2 SSB信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)和雙邊帶信號(hào)的解調(diào)一樣，和雙邊帶信號(hào)的解調(diào)一樣，單邊帶信號(hào)的解調(diào)要采用同步解單邊帶信號(hào)的解調(diào)要采用同步解調(diào)方式實(shí)現(xiàn)，解調(diào)模型如圖調(diào)方式實(shí)現(xiàn)，解調(diào)模型如圖4.27所示。利用卷積圖解法可以直觀所示。利

34、用卷積圖解法可以直觀地看出地看出SSB信號(hào)的同步解調(diào)過程，信號(hào)的同步解調(diào)過程，如圖如圖4.28所示。圖中，所示。圖中，sSSB(t)為為下邊帶下邊帶SSB信號(hào)，由于調(diào)制信號(hào)信號(hào)，由于調(diào)制信號(hào)量后，就能在時(shí)域內(nèi)復(fù)現(xiàn)基帶信量后，就能在時(shí)域內(nèi)復(fù)現(xiàn)基帶信號(hào)號(hào)f(t)。第88頁(yè)/共225頁(yè)第八十九頁(yè)，共226頁(yè)。第89頁(yè)/共225頁(yè)第九十頁(yè)，共226頁(yè)。第90頁(yè)/共225頁(yè)第九十一頁(yè)，共226頁(yè)。3 3 SSB SSB信號(hào)的時(shí)域波形信號(hào)的時(shí)域波形對(duì)于對(duì)于(duy)(duy)確定的任意基確定的任意基帶信號(hào)帶信號(hào)f(t)f(t)來(lái)說，要畫出其對(duì)應(yīng)來(lái)說，要畫出其對(duì)應(yīng)的單邊帶信號(hào)的單邊帶信號(hào)sSSB(t)sSS

35、B(t)的波形是的波形是DSB000( )coscos cos()cos()22mmmmmmStAttAAtt第91頁(yè)/共225頁(yè)第九十二頁(yè)，共226頁(yè)。將上式通過具有理想帶通將上式通過具有理想帶通(或高通或高通)特性特性(txng)的濾波器，的濾波器，濾除下邊帶信號(hào)，得到上邊帶濾除下邊帶信號(hào)，得到上邊帶SSB信號(hào)為信號(hào)為SSB0( )cos()2mmAStt第92頁(yè)/共225頁(yè)第九十三頁(yè)，共226頁(yè)。第93頁(yè)/共225頁(yè)第九十四頁(yè)，共226頁(yè)。由圖由圖4.29可見，單頻余弦可見，單頻余弦(yxin)信號(hào)調(diào)制時(shí)的單邊帶信信號(hào)調(diào)制時(shí)的單邊帶信號(hào)號(hào)sSSB(t)是一個(gè)等幅的余弦是一個(gè)等幅的余弦(y

36、xin)波形，其包絡(luò)與基帶信波形，其包絡(luò)與基帶信第94頁(yè)/共225頁(yè)第九十五頁(yè)，共226頁(yè)。對(duì)式對(duì)式(4.27)作傅立葉變換作傅立葉變換(binhun)，得到對(duì)應(yīng)的頻譜，得到對(duì)應(yīng)的頻譜SSSB()為為SSB00( )2mmmAS 第95頁(yè)/共225頁(yè)第九十六頁(yè)，共226頁(yè)。第96頁(yè)/共225頁(yè)第九十七頁(yè)，共226頁(yè)。歸納以上分析可得，歸納以上分析可得，SSB調(diào)調(diào)制方式的主要特點(diǎn)如下：制方式的主要特點(diǎn)如下： (1) 由由SSB信號(hào)的頻譜圖信號(hào)的頻譜圖(見圖見圖4.25)可見，可見，SSB信號(hào)的帶寬為信號(hào)的帶寬為 B=fm 中獲得了廣泛中獲得了廣泛(gungfn)的應(yīng)用。的應(yīng)用。2mmf第97頁(yè)/

37、共225頁(yè)第九十八頁(yè)，共226頁(yè)。(2) 從單頻余弦調(diào)制信號(hào)產(chǎn)從單頻余弦調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生的單邊帶信號(hào)的波形中可以看生的單邊帶信號(hào)的波形中可以看出，出，SSB信號(hào)的包絡(luò)與基帶信號(hào)信號(hào)的包絡(luò)與基帶信號(hào)f(t)不成線性關(guān)系，因此單邊帶信不成線性關(guān)系，因此單邊帶信號(hào)必須用同步方式才能解調(diào)。號(hào)必須用同步方式才能解調(diào)。(3) 用濾波法產(chǎn)生單邊帶信用濾波法產(chǎn)生單邊帶信號(hào)直觀、簡(jiǎn)單，但是這種方法對(duì)號(hào)直觀、簡(jiǎn)單，但是這種方法對(duì)邊帶濾波器的性能要求很高，有邊帶濾波器的性能要求很高，有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。以話音信號(hào)為時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。以話音信號(hào)為用多級(jí)頻移用多級(jí)頻移(或多級(jí)調(diào)制或多級(jí)調(diào)制)及多級(jí)及多級(jí)濾波的方法來(lái)產(chǎn)生單邊帶信

38、號(hào)。濾波的方法來(lái)產(chǎn)生單邊帶信號(hào)。第98頁(yè)/共225頁(yè)第九十九頁(yè)，共226頁(yè)。多級(jí)調(diào)制法是先在較低載頻多級(jí)調(diào)制法是先在較低載頻處產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，然后通過變處產(chǎn)生單邊帶信號(hào)，然后通過變第99頁(yè)/共225頁(yè)第一百頁(yè)，共226頁(yè)。第100頁(yè)/共225頁(yè)第一百零一頁(yè)，共226頁(yè)。圖圖4.32所示是一個(gè)二級(jí)變頻所示是一個(gè)二級(jí)變頻產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的例子。這里假產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的例子。這里假設(shè)第一載頻設(shè)第一載頻fc1為為100 kHz，第二，第二(d r)載頻載頻fc2為為10 MHz，經(jīng)過第，經(jīng)過第一次單邊帶調(diào)制后的上邊帶頻譜一次單邊帶調(diào)制后的上邊帶頻譜為為100.3103 kHz(設(shè)話音信號(hào)的設(shè)話音信號(hào)的下兩

39、個(gè)邊帶分開就不困難了。下兩個(gè)邊帶分開就不困難了。第101頁(yè)/共225頁(yè)第一百零二頁(yè)，共226頁(yè)。第102頁(yè)/共225頁(yè)第一百零三頁(yè)，共226頁(yè)。.4殘留邊帶調(diào)制殘留邊帶調(diào)制1 1 VSB VSB調(diào)制模型調(diào)制模型VSBVSB信號(hào)的產(chǎn)生模型信號(hào)的產(chǎn)生模型與與SSBSSB信號(hào)的產(chǎn)生模型類信號(hào)的產(chǎn)生模型類似，只是將似，只是將SSBSSB中的邊帶中的邊帶濾波器改為了殘留邊帶濾波器改為了殘留邊帶00兩側(cè)有一定寬度的過兩側(cè)有一定寬度的過渡帶，只要過渡特性在渡帶，只要過渡特性在|=0|=0處具有任意奇處具有任意奇對(duì)稱特性，就可保證接對(duì)稱特性，就可保證接收端在采用同步解調(diào)時(shí)收端在采用同步解調(diào)時(shí)無(wú)

40、失真無(wú)失真(sh zhn)(sh zhn)地恢地恢復(fù)出調(diào)制信號(hào)。復(fù)出調(diào)制信號(hào)。第103頁(yè)/共225頁(yè)第一百零四頁(yè)，共226頁(yè)。第104頁(yè)/共225頁(yè)第一百零五頁(yè)，共226頁(yè)。如果雙邊帶信號(hào)通過殘留邊如果雙邊帶信號(hào)通過殘留邊帶濾波器后，輸出信號(hào)中保留帶濾波器后，輸出信號(hào)中保留(boli)上邊帶的絕大部分和下上邊帶的絕大部分和下第105頁(yè)/共225頁(yè)第一百零六頁(yè)，共226頁(yè)。第106頁(yè)/共225頁(yè)第一百零七頁(yè)，共226頁(yè)。圖圖4.35示出了產(chǎn)生示出了產(chǎn)生(chnshng)下邊帶殘留邊帶信號(hào)下邊帶殘留邊帶信號(hào)第107頁(yè)/共225頁(yè)第一百零八頁(yè)，共226頁(yè)。第108頁(yè)/共225頁(yè)第一百零九頁(yè)，共226

41、頁(yè)。HVSB()的特性為的特性為l00VSB00r00( ),( )( ),aaaaaaHHH 1， 第109頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十頁(yè)，共226頁(yè)。2. VSB信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)VSB信號(hào)的解調(diào)也不能簡(jiǎn)單信號(hào)的解調(diào)也不能簡(jiǎn)單地采用包絡(luò)檢波方式，而必須采地采用包絡(luò)檢波方式，而必須采用同步解調(diào)，如圖用同步解調(diào)，如圖4.36所示。由所示。由于于(yuy)HVSB()具有在具有在|=0處的互補(bǔ)滾降特性，因處的互補(bǔ)滾降特性，因同步解調(diào)過程。同步解調(diào)過程。第110頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十一頁(yè)，共226頁(yè)。第111頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十二頁(yè)，共226頁(yè)。第112頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十三頁(yè)，共226頁(yè)

42、。歸納上述分析可得，歸納上述分析可得，VSB調(diào)調(diào)制方式的特點(diǎn)如下：制方式的特點(diǎn)如下：(1) VSB調(diào)制是對(duì)于具有豐富調(diào)制是對(duì)于具有豐富低頻分量及直流分量的基帶信號(hào)低頻分量及直流分量的基帶信號(hào)的特殊單邊帶的一種調(diào)制方式。的特殊單邊帶的一種調(diào)制方式。 VSB信號(hào)的帶寬為信號(hào)的帶寬為制比制比SSB調(diào)制更容易調(diào)制更容易(rngy)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。第113頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十四頁(yè)，共226頁(yè)。(2) VSB信號(hào)的解調(diào)原則上要信號(hào)的解調(diào)原則上要采用采用(ciyng)同步解調(diào)。同步解調(diào)。(3) VSB調(diào)制目前廣泛應(yīng)用于調(diào)制目前廣泛應(yīng)用于電視系統(tǒng)的圖像傳輸過程。但如電視系統(tǒng)的圖像傳輸過程。但如果要求電視接收機(jī)

43、采用果要求電視接收機(jī)采用(ciyng)同步解調(diào)方式，則勢(shì)必造成電視同步解調(diào)方式，則勢(shì)必造成電視機(jī)價(jià)格的上漲。因此在實(shí)際的電機(jī)價(jià)格的上漲。因此在實(shí)際的電調(diào)制時(shí)的調(diào)制時(shí)的12 MHz減小為減小為VSB調(diào)制調(diào)制時(shí)的時(shí)的8 MHz。第114頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十五頁(yè)，共226頁(yè)。4.34.3幅度調(diào)制系統(tǒng)幅度調(diào)制系統(tǒng)(xtng)(xtng)的一般模型的一般模型第115頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十六頁(yè)，共226頁(yè)。第116頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十七頁(yè)，共226頁(yè)。由圖由圖4.38可得：可得：式中，式中，h(t)為濾波器的沖激響應(yīng)，為濾波器的沖激響應(yīng)，由上式得由上式得:DSB0( )( )( )( )cos(

44、 )S tSth tf tth t0( )()cos() ( )dS tf tth0000() ( )coscosd() ( )sinsindf thtf tht 0000 ( )( )coscos ( )( )sinsinf th tttf th ttt第117頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十八頁(yè)，共226頁(yè)。令令(4.33)(4.35)0( )( )cosIh th tt0( )( )sinQhth tt00( ) ( )( )cos ( )( )sinIQS tf th ttf thtt00( )cos( )sinIQS ttStt第118頁(yè)/共225頁(yè)第一百一十九頁(yè)，共226頁(yè)。式式(4.35

45、)為幅度調(diào)制信號(hào)的為幅度調(diào)制信號(hào)的一般一般(ybn)解析表達(dá)式，由其可解析表達(dá)式，由其可得相移法產(chǎn)生幅度調(diào)制信號(hào)的一得相移法產(chǎn)生幅度調(diào)制信號(hào)的一般般(ybn)模型，如圖模型，如圖4.39所示。所示。圖中，圖中， HI()稱為同相網(wǎng)絡(luò)的傳稱為同相網(wǎng)絡(luò)的傳輸函數(shù)，它的沖激響應(yīng)為輸函數(shù)，它的沖激響應(yīng)為hI(t)；(4.36)00001( )()()2 ()()2IIQQSSSjSS第119頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十頁(yè)，共226頁(yè)。第120頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十一頁(yè)，共226頁(yè)。對(duì)對(duì)DSB及及AM信號(hào)來(lái)說，濾信號(hào)來(lái)說，濾波法及相移法并無(wú)任何區(qū)別。波法及相移法并無(wú)任何區(qū)別。對(duì)對(duì)DSB信號(hào)，有信號(hào)，有HI

46、()=1，HQ()=0；相應(yīng)地；相應(yīng)地sI(t)=f(t)，sQ(t)=0, 即即已調(diào)信號(hào)的方法。已調(diào)信號(hào)的方法。DSB0( )( )( )coss tstf ttAM00( )( )( )coss tstAf tt第121頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十二頁(yè)，共226頁(yè)。4.44.4幅度調(diào)制信號(hào)解調(diào)的一般模型幅度調(diào)制信號(hào)解調(diào)的一般模型.1同步同步(tngb)(tngb)解調(diào)解調(diào)00( )( )cos( )sinIQs ts ttstt第122頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十三頁(yè)，共226頁(yè)。第123頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十四頁(yè)，共226頁(yè)。s(t)與相干載波與相干載波(zib)相乘相乘后得后

47、得0( )( )cospsts tt00111( )( )cos2( )sin2222IIQs ts ttstt1( )( )2oIs ts t第124頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十五頁(yè)，共226頁(yè)。.2包絡(luò)解調(diào)包絡(luò)解調(diào)由前面的分析可知，由前面的分析可知，AMAM信號(hào)信號(hào)的包絡(luò)完全反映了基帶信號(hào)的包絡(luò)完全反映了基帶信號(hào)f(t)f(t)的變化，因此的變化，因此(ync)AM(ync)AM信號(hào)可信號(hào)可以用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波法解調(diào)。這以用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波法解調(diào)。這種方法雖然在抗噪聲能力方面不種方法雖然在抗噪聲能力方面不如圖如圖4.414.41所示。所示。第125頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十六頁(yè)，共2

48、26頁(yè)。第126頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十七頁(yè)，共226頁(yè)。由圖由圖4.41可見，加入可見，加入(jir)載載波后的信號(hào)為波后的信號(hào)為00( )( )cospsts tAt0000( )cos( )sin( )cos( )IQAs ttsttA ttt22200( )( )2( )( )IIQA tAstA s tst第127頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十八頁(yè)，共226頁(yè)。瞬時(shí)瞬時(shí)(shn sh)相位為相位為(4.41)(4.42)0( )( )arctg( )QIsttAs t 12200002( )2( )1IIstA tAA s tAA第128頁(yè)/共225頁(yè)第一百二十九頁(yè)，共226頁(yè)。對(duì)式對(duì)式(

49、4.42)，應(yīng)用根式近似，應(yīng)用根式近似(jn s) (x1時(shí)時(shí))，有有:121xx 第129頁(yè)/共225頁(yè)第一百三十頁(yè)，共226頁(yè)。 4.5 4.5幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能第130頁(yè)/共225頁(yè)第一百三十一頁(yè)，共226頁(yè)。分析通信系統(tǒng)抗噪聲性能分析通信系統(tǒng)抗噪聲性能(xngnng)的模型如圖的模型如圖4.42所示。所示。圖中，圖中，s(t)為來(lái)自發(fā)射端的已調(diào)為來(lái)自發(fā)射端的已調(diào)信號(hào)；信號(hào)；n(t)為信號(hào)傳輸過程中疊為信號(hào)傳輸過程中疊加的高斯白噪聲。帶通濾波器加的高斯白噪聲。帶通濾波器(BPF)是實(shí)際接收系統(tǒng)中采用的是實(shí)際接收系統(tǒng)中采用的輸出信號(hào)為輸出信號(hào)為so(t)，噪聲

50、為，噪聲為no(t)。第131頁(yè)/共225頁(yè)第一百三十二頁(yè)，共226頁(yè)。第132頁(yè)/共225頁(yè)第一百三十三頁(yè)，共226頁(yè)。由第由第3章中對(duì)窄帶噪聲的分章中對(duì)窄帶噪聲的分析可知，窄帶噪聲析可知，窄帶噪聲ni(t)可以表示可以表示為同相與為同相與(xingy)正交分量或包正交分量或包絡(luò)與相位的形式，即絡(luò)與相位的形式，即ni(t)=nc(t)cos0tns(t)sin0t=R(t)cos0t+(t)。222icsnnn 222iicsNntntnt第133頁(yè)/共225頁(yè)第一百三十四頁(yè)，共226頁(yè)。式中，式中， Ni為窄帶噪聲為窄帶噪聲ni(t)的的功率。設(shè)高斯白噪聲功率。設(shè)高斯白噪聲n(t)的雙邊的

51、雙邊(shungbin)功率譜密度為功率譜密度為(W/Hz)。對(duì)不同類型的振幅調(diào)。對(duì)不同類型的振幅調(diào)制信號(hào)，可有不同帶寬的帶通濾制信號(hào)，可有不同帶寬的帶通濾(4.45)02n 212iiinNntPd第134頁(yè)/共225頁(yè)第一百三十五頁(yè)，共226頁(yè)。式中式中, 為窄帶噪聲為窄帶噪聲(zoshng)ni(t)的功率譜。的功率譜。 與帶通濾波器的傳輸函數(shù)與帶通濾波器的傳輸函數(shù)H()之之間的關(guān)系為間的關(guān)系為(4.46)帶寬度，單位為赫茲。帶寬度，單位為赫茲。 inP inP 202innPH 2001d22inNHn B第135頁(yè)/共225頁(yè)第一百三十六頁(yè)，共226頁(yè)。第136頁(yè)/共225頁(yè)第一百三

52、十七頁(yè)，共226頁(yè)。在下面的討論中，為了比較在下面的討論中，為了比較不同調(diào)制方式下解調(diào)器的抗噪聲不同調(diào)制方式下解調(diào)器的抗噪聲性能，定義模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能性能，定義模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能評(píng)估指標(biāo)參數(shù)調(diào)制度增益評(píng)估指標(biāo)參數(shù)調(diào)制度增益G為為oiSNRSNRooiiSNGSN解調(diào)器輸出信噪比解調(diào)器輸入信噪比第137頁(yè)/共225頁(yè)第一百三十八頁(yè)，共226頁(yè)。.2幅度調(diào)制系統(tǒng)同步解調(diào)幅度調(diào)制系統(tǒng)同步解調(diào)時(shí)的抗噪聲性能時(shí)的抗噪聲性能幅度調(diào)制系統(tǒng)同步解調(diào)幅度調(diào)制系統(tǒng)同步解調(diào)模型如圖模型如圖4.444.44所示。圖中，同步所示。圖中，同步解調(diào)器由乘法器與理想低通濾波解調(diào)器由乘法器與理想低通濾波第13

53、8頁(yè)/共225頁(yè)第一百三十九頁(yè)，共226頁(yè)。第139頁(yè)/共225頁(yè)第一百四十頁(yè)，共226頁(yè)。1. AM系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)的抗噪的抗噪聲性能聲性能AM調(diào)制時(shí)，信號(hào)調(diào)制時(shí)，信號(hào)s(t)=sAM(t)=A0+f(t)cos0t，s(t)經(jīng)經(jīng)過帶通濾波器后到達(dá)解調(diào)器輸入過帶通濾波器后到達(dá)解調(diào)器輸入端的信號(hào)端的信號(hào)si(t)仍是仍是s(t)，即，即si(t)=A0+f(t)cos0t。這時(shí)，。這時(shí)，性的平穩(wěn)隨機(jī)過程，且其均值為性的平穩(wěn)隨機(jī)過程，且其均值為零，即。零，即。 222220001 cos2iiSStAf ttAft 0f t 第140頁(yè)/共225頁(yè)第一百四十一頁(yè)，共226頁(yè)。由式由式(4.4

54、7)可得，解調(diào)器輸可得，解調(diào)器輸入端的入端的(dund)噪聲噪聲ni(t)的平均的平均功率為功率為 2ii0AM02mNntn Bn f 220ii04mAftSNn f第141頁(yè)/共225頁(yè)第一百四十二頁(yè)，共226頁(yè)。下面下面(xi mian)來(lái)分析解調(diào)來(lái)分析解調(diào)器輸出端的信噪比情況。由圖器輸出端的信噪比情況。由圖4.44可以看出，信號(hào)可以看出，信號(hào)si(t)與相干與相干載波相乘后，得載波相乘后，得sP(t)=si(t)cos0t=A0+f(t)cos20t= (4.51)2121 2214oosstft第142頁(yè)/共225頁(yè)第一百四十三頁(yè)，共226頁(yè)。同樣由圖同樣由圖4.44可見，解調(diào)器可

55、見，解調(diào)器輸入端的輸入端的(dund)噪聲與相干載噪聲與相干載波相乘后，得波相乘后，得: 0000coscossincospicsntn ttnttn ttt 2000cossincoscsnttnttt 00111cos2sin2222ccsntnttntt第143頁(yè)/共225頁(yè)第一百四十四頁(yè)，共226頁(yè)。式式(4.52)經(jīng)低通濾波器后得經(jīng)低通濾波器后得到到(d do)解調(diào)器的輸出噪聲為解調(diào)器的輸出噪聲為no(t)= nc(t)，故輸出噪聲，故輸出噪聲no(t)的平的平均功率為均功率為21 2214oocNntnt 20111442oiimNntNn f第144頁(yè)/共225頁(yè)第一百四十五頁(yè)，

56、共226頁(yè)。這樣就可由式這樣就可由式(4.51)及式及式(4.54)得到解調(diào)器的輸出得到解調(diào)器的輸出(shch)信噪信噪比為比為(4.56) 220014122oommftftSNn fn f 2AM2202/ooiiftSNGSNAft第145頁(yè)/共225頁(yè)第一百四十六頁(yè)，共226頁(yè)。2. DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能DSB調(diào)制調(diào)制(tiozh)時(shí)，信號(hào)時(shí)，信號(hào)s(t)=sDSB(t)=f(t)cos0t，這時(shí)解，這時(shí)解調(diào)器輸入端的信號(hào)平均功率為調(diào)器輸入端的信號(hào)平均功率為 22222DSB01cos2iiSststf ttft 20DSB02iimNntn Bn f第146頁(yè)/共2

57、25頁(yè)第一百四十七頁(yè)，共226頁(yè)。由由(4.57)和式和式(4.58)分析可得分析可得輸入輸入(shr)端信噪比為端信噪比為第147頁(yè)/共225頁(yè)第一百四十八頁(yè)，共226頁(yè)。由解調(diào)器的輸入及輸出信噪由解調(diào)器的輸入及輸出信噪比表達(dá)式可得比表達(dá)式可得DSB系統(tǒng)的調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制(tiozh)制度增益為制度增益為DSB2ooiiSNGSN第148頁(yè)/共225頁(yè)第一百四十九頁(yè)，共226頁(yè)。3. SSB系統(tǒng)的抗噪聲性能系統(tǒng)的抗噪聲性能SSB調(diào)制時(shí)，信號(hào)調(diào)制時(shí)，信號(hào) SSB00cossinS tStf ttf tt SSB00cossinStf ttf tt 22200cossiniiSSBSStStf t

58、tf tt 2200002cos2cossinsinf ttf t f tttf ttft第149頁(yè)/共225頁(yè)第一百五十頁(yè)，共226頁(yè)。解調(diào)器輸入端的噪聲解調(diào)器輸入端的噪聲(zoshng)ni(t)的平均功率為的平均功率為 20SSB0iimNntn Bn f第150頁(yè)/共225頁(yè)第一百五十一頁(yè)，共226頁(yè)。同理，可得解調(diào)器的輸出同理，可得解調(diào)器的輸出(shch)信噪比為信噪比為第151頁(yè)/共225頁(yè)第一百五十二頁(yè)，共226頁(yè)。按以上分析方法還可以對(duì)殘按以上分析方法還可以對(duì)殘第152頁(yè)/共225頁(yè)第一百五十三頁(yè)，共226頁(yè)。為了比較各類幅度調(diào)制系統(tǒng)為了比較各類幅度調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，可以在

59、相同的輸?shù)目乖肼曅阅?，可以在相同的輸入信?hào)功率入信號(hào)功率Si、相同的噪聲功率、相同的噪聲功率譜密度譜密度n0及相同的基帶信號(hào)帶寬及相同的基帶信號(hào)帶寬fm的條件的條件(tiojin)下，考察系統(tǒng)下，考察系統(tǒng)的輸出信噪比。為此，可將各種的輸出信噪比。為此，可將各種系統(tǒng)中的輸入信號(hào)功率系統(tǒng)中的輸入信號(hào)功率Si代入到代入到式中，式中， 為輸入的為輸入的AM信號(hào)功率。信號(hào)功率。 22022000AM02immftftSSNn fn fAft 22AM012iSSAft第153頁(yè)/共225頁(yè)第一百五十四頁(yè)，共226頁(yè)。DSB、SSB(VSB)系統(tǒng)：系統(tǒng)：率。率。0DSBSSB(VSB)ooioomSSSN

60、Nn f 2DSB12iSSft 2SSB(VSB)iSSft第154頁(yè)/共225頁(yè)第一百五十五頁(yè)，共226頁(yè)。由上述分析可見，由上述分析可見，DSB系統(tǒng)系統(tǒng)及及SSB系統(tǒng)系統(tǒng)(VSB系統(tǒng)系統(tǒng))進(jìn)行同步解進(jìn)行同步解調(diào)時(shí)具有相同調(diào)時(shí)具有相同(xin tn)的輸?shù)妮敵鲂旁氡?，而出信噪比，而AM 系統(tǒng)的則要低系統(tǒng)的則要低一些。因此可以得出結(jié)論，雙邊一些。因此可以得出結(jié)論，雙邊帶系統(tǒng)和單邊帶系統(tǒng)具有相同帶系統(tǒng)和單邊帶系統(tǒng)具有相同(xin tn)的抗噪聲性能的抗噪聲性能 ，但，但與與AM 系統(tǒng)相比，系統(tǒng)相比， 輸出信噪比至輸出信噪比至少改善少改善3 dB。 2220ftAft第155頁(yè)/共225頁(yè)第一百