《通信原理》課件第三章(文件)
【正文】 出信噪比 （ ） 《 通信原理課件 》 有加性噪聲時(shí)解調(diào)器的數(shù)學(xué)模型如圖 318所示。 最后經(jīng)解調(diào)器解調(diào)輸出的有用信號(hào)為 mo(t)， 噪聲為 no(t)。下面討論各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。 在此情況下 ， 包絡(luò)檢波器會(huì)把有用信號(hào)擾亂成噪聲 ， 即有用信號(hào)“ 淹沒(méi) ” 在噪聲中 ， 這種現(xiàn)象通常稱為門(mén)限效應(yīng) 。 《 通信原理課件 》 《 通信原理課件 》 《 通信原理課件 》 前面所討論的各種線性調(diào)制方式均有共同的特點(diǎn) ， 就是調(diào)制后的信號(hào)頻譜只是調(diào)制信號(hào)的頻譜在頻率軸上的搬移 ， 以適應(yīng)信道的要求 ， 雖然頻率位置發(fā)生了變化 ， 但頻譜的結(jié)構(gòu)沒(méi)有變 。 《 通信原理課件 》 前面所說(shuō)的線性調(diào)制是通過(guò)調(diào)制信號(hào)改變載波的幅度來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ， 而非線性調(diào)制是通過(guò)調(diào)制信號(hào)改變載波的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)的 。 《 通信原理課件 》 《 通信原理課件 》 《 通信原理課件 》 《 通信原理課件 》 稱為最大角頻率偏移 。 若將先積分而后使它對(duì)載波進(jìn)行 PM即得 FM；而若將先微分而后使它對(duì)載波進(jìn)行 FM即得 PM；所以 PM與 FM波的產(chǎn)生方法有兩種：直接法和間接法 ， 如圖 322和圖 323所示 。 一般信號(hào)的寬帶調(diào)頻時(shí)域表達(dá)式非常復(fù)雜。 直接法 。 直接法的主要優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的要求下 ， 可以獲得較大的頻偏 。 圖 326 間接產(chǎn)生 WBFM的框圖 《 通信原理課件 》 二 、 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào) 非相干解調(diào) 非相干解調(diào)器由限幅器 、 鑒頻器和低通濾波器等組成 ，其方框圖如圖 327所示 。 其原理框圖如圖 328所示 。 《 通信原理課件 》 圖 329 調(diào)頻系統(tǒng)抗噪聲性能分析模型 圖中帶通濾波器的作用是抑制信號(hào)帶寬以外的噪聲 。 大信噪比情況 在大信噪比條件下 ， 信號(hào)和噪聲的相互作用可以忽略 ，這時(shí)可以把信號(hào)和噪聲分開(kāi)來(lái)算 ， 這里 ， 我們直接給出解調(diào)器的輸出信噪比 2 2 2023003 ( )8fmA K m tSN n f??（ ） 上式中 ， A為載波的振幅 ， Kf為調(diào)頻器靈敏度 ， fm為調(diào)制信號(hào) m(t)的最高頻率 ， n0為噪聲單邊功率譜密度 。 《 通信原理課件 》 《 通信原理課件 》 《 通信原理課件 》 《 通信原理課件 》 小信噪比情況與門(mén)限效應(yīng) 以上分析都是在解調(diào)器輸入信噪比足夠大的條件下進(jìn)行的，在此假設(shè)條件下的近似分析所得到的解調(diào)輸出信號(hào)與噪聲是相加的。 《 通信原理課件 》 圖 330示出了調(diào)頻解調(diào)器輸入－輸出信噪比性能曲線 。 ?《 通信原理課件 》 圖 330 解調(diào)器性能曲線示意圖 《 通信原理課件 》 調(diào)頻系統(tǒng)的加重技術(shù) 前面曾提到 ， 線性調(diào)制系統(tǒng)輸出信噪比的增加只能靠輸入信噪比的增加而增加 （ 如增加發(fā)送信號(hào)功率或降低噪聲電平 ） 。 本節(jié)的預(yù)加重 /去加重技術(shù)就是采用保持輸出信號(hào)功率不變而降低輸出噪聲的方法來(lái)提高輸出信噪比 。 《 通信原理課件 》 圖 331 具有預(yù)加重和去加重濾波器的調(diào)頻系統(tǒng) 《 通信原理課件 》 可以證明 ， 調(diào)頻信號(hào)用鑒頻器解調(diào)時(shí) ， 解調(diào)器的輸出噪聲功率譜密度按頻率的平方規(guī)律增加 。 圖 333 簡(jiǎn)單預(yù)加重電路 《 通信原理課件 》 《 通信原理課件 》 在采用圖 332和圖 333所示的簡(jiǎn)單去加重預(yù)加重電路后 ，且保持信號(hào)傳輸帶寬不變的條件 ， 經(jīng)過(guò)分析計(jì)算 ， 可以使輸出信噪比提高 6dB左右 。 NBFM與 AM接近 。由表 ， FM的調(diào)頻指數(shù)越大，抗噪性能越好，但占據(jù)帶寬越寬，頻帶利用率越低。 門(mén)限點(diǎn)以下 ，曲線迅速下跌；門(mén)限點(diǎn)以上 ， DSB、 SSB的信噪比比 AM高 ， 而 FM(mf=6)的信噪比比 AM高 22dB。 各種模擬調(diào)制方式總結(jié) 假定所有調(diào)制系統(tǒng)在接收機(jī)輸入端具有相同的信號(hào)功率 ，且加性噪聲都是均值為 0、 雙邊功率譜密度為 n0/2的高斯白噪聲 ， 基帶信號(hào) m(t)帶寬為 fm， 在所有系統(tǒng)中都滿足 ??????????1)(21)(0)(m a x2tmtmtm（ ） 《 通信原理課件 》 綜合前面的分析 ， 可總結(jié)各種調(diào)制方式的傳輸帶寬 、 信噪比增益 、 設(shè)備復(fù)雜程度 、 主要應(yīng)用等如表 ， 表中還進(jìn)一步假設(shè)了 AM為 100%調(diào)制 。 圖 332 簡(jiǎn)單去加重電路 《 通信原理課件 》 在接收端接入去加重網(wǎng)絡(luò)后，將會(huì)對(duì)輸出信號(hào)帶來(lái)頻率失真。 預(yù)加重濾波器的特性和去加重濾波器的特性應(yīng)是互補(bǔ)關(guān)系 。 除此之外 ， 它們還可采用降低輸出噪聲功率的方法提高輸出信噪比 。 由前面的討論可知 ， 后者是通過(guò)原點(diǎn)的直線 。在小輸入信噪比時(shí)，解調(diào)輸出信號(hào)與噪聲相混合，以致不能從噪聲中分辨出信號(hào)來(lái)，此時(shí)的輸出信噪比急劇惡化，這種情況與幅度調(diào)制包絡(luò)檢波時(shí)相似，也稱之為門(mén)限效應(yīng)。 例如調(diào)頻廣播中常取 ， 則信噪比增益 G=450。 限幅器是為了消除接收信號(hào)在幅度上可能出現(xiàn)的畸變 。 圖 328 窄帶調(diào)頻信號(hào)的相干解調(diào) 《 通信原
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