【正文】 1 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? SSB信號(hào)的解調(diào) SSB信號(hào)的解調(diào)和 DSB一樣，不能采用簡單的包絡(luò)檢波，因?yàn)?SSB信號(hào)也是抑制載波的已調(diào)信號(hào)，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號(hào)的變化，所以仍需采用相干解調(diào)。它目前已成為短波通信中一種重要的調(diào)制方式。在這種調(diào)制方式中，不像 SSB那樣完全抑制 DSB信號(hào)的一個(gè)邊帶，而是逐漸切割，使其殘留 — 小部分，如下圖所示： ? ??M ????cfcf?0D S BS S BV S B23 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 調(diào)制方法：用濾波法實(shí)現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理框圖與濾波法 SBB調(diào)制器相同。 ? ?mt? ?DSBst?? ?ct載 波? ?H ?? ?SSBst24 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 對殘留邊帶濾波器特性的要求 ? 由濾波法可知，殘留邊帶信號(hào)的頻譜為 為了確定上式中殘留邊帶濾波器傳輸特性 H(?)應(yīng)滿足的條件，我們來分析一下接收端是如何從該信號(hào)中恢復(fù)原基帶信號(hào)的。于是，低通濾波器的輸出頻譜為 ? ? ? ?( ) ( )p V S B c V S B cS S S? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?()V S B D S BS S H? ? ??? 1 [ ( ) ) ] ( )2 ccM M H? ? ? ? ?? ? ? ?? ? 1 [ ( 2 ) ) ] ( )2p c cS M M H? ? ? ? ? ?? ? ? ?1 [ ( ) ( 2 ) ] ( )2 ccM M H? ? ? ? ?? ? ? ?? ?1( ) ( ) ( ) ( )2d c cS M H H? ? ? ? ? ?? ? ? ?27 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 顯然，為了保證相干解調(diào)的輸出無失真地恢復(fù)調(diào)制信號(hào) m(t)，上式中的傳遞函數(shù)必須滿足： 式中， ?H － 調(diào)制信號(hào)的截止角頻率。 ? ?1( ) ( ) ( ) ( )2d c cS M H H? ? ? ? ? ?? ? ? ?( ) ( )c c HHH? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?常 數(shù) ，28 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 殘留邊帶濾波器特性的兩種形式 ? 殘留“部分上邊帶”的濾波器特性：下圖 (a) ? 殘留“部分下邊帶”的濾波器特性 ：下圖 (b) c?10 . 5? ?H ?c?? ??10 . 5( a )( b )029 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 線性調(diào)制的一般模型 ? 濾波法模型 在前幾節(jié)的討論基礎(chǔ)上，可以歸納出濾波法線性調(diào)制的一般模型如下： 按照此模型得到的輸出信號(hào)時(shí)域表示式為： 按照此模型得到的輸出信號(hào)頻域表示式為： 式中， 只要適當(dāng)選擇 H(?)，便可以得到各種幅度調(diào)制信號(hào)。 由此可以得到移相法線性調(diào)制的一般模型如下： )(]c o s)([)( thttmts cm ?? ?( ) ( ) c o s ( ) i nm I c Q cs t s t t s t s t????( ) ( ) ( )IIs t h t m t?? ( ) ( ) c osIch t h t t??( ) ( ) ( )s t h t m t?? ( ) ( ) s i nQch t h t t??31 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 它同樣適用于所有線性調(diào)制。 L P F?? ?mst? ?pst? ?dst? ? c oscc t t??33 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 相干解調(diào)器性能分析 已調(diào)信號(hào)的一般表達(dá)式為 與同頻同相的相干載波 c(t)相乘后，得 經(jīng)低通濾波器后，得到 因?yàn)?sI(t)是 m(t)通過一個(gè)全通濾波器 HI (?) 后的結(jié)果，故上式中的 sd(t)就是解調(diào)輸出，即 ( ) ( ) c o s ( ) i nm I c Q cs t s t t s t s t????? ? ( ) c o s1 1 1( ) ( ) c o s 2 ( ) in 22 2 2p m cI I c Q cs t s t ts t s t t s t s t????? ? ?? ? 1 ()2dIs t s t?? ? ? ?1 ()2dIs t s t m t??34 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 包絡(luò)檢波 ? 適用條件： AM信號(hào)，且要求 |m(t)|max ? A0 ， ? 包絡(luò)檢波器結(jié)構(gòu)： 通常由半波或全波整流器和低通濾波器組成。 R CA M 信 號(hào)? ?0A m t?DttmAts cAM ?c o s)]([)( 0 ??cH fRCf ???? /1? ? 0 ()ds t A m t??35 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 ? 分析模型 圖中 sm (t) － 已調(diào)信號(hào) n(t) － 信道加性高斯白噪聲 ni (t) － 帶通濾波后的噪聲 m(t) － 輸出有用信號(hào) no(t) － 輸出噪聲 ? ?omt帶 通濾 波 器? ?mst解 調(diào) 器? ?ont? ?mst? ?int?? ?nt36 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 噪聲分析 ni(t)為平穩(wěn)窄帶高斯噪聲，它的表示式為 或 由于 式中 Ni － 解調(diào)器輸入噪聲的平均功率 設(shè)白噪聲的單邊功率譜密度為 n0，帶通濾波器是高度為帶寬為 B的理想矩形函數(shù)，則解調(diào)器的輸入噪聲功率為 ttnttntn sci 00 s i n)(co s)()( ?? ??)](c o s [)()( 0 tttVtn i ?? ??isci Ntntntn ??? )()()( 222BnN i 0?37 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 解調(diào)器輸出信噪比定義 輸出信噪比反映了解調(diào)器的抗噪聲性能。 ? 制度增益定義： 用 G便于比較同類調(diào)制系統(tǒng)采用不同解調(diào)器時(shí)的性能。 式中輸入信噪比 Si /Ni 的定義是： 2oo2o o()()S m tN nt??解 調(diào) 器 輸 出 有 用 信 號(hào) 的 平 均 功 率解 調(diào) 器 輸 出 噪 聲 的 平 均 功 率ii NSNSG// 00?)()(22tntsNSimii ??功率解調(diào)器輸入噪聲的平均平均功率解調(diào)器輸入已調(diào)信號(hào)的38 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? DSB調(diào)制系統(tǒng)的性能 ? DSB相干解調(diào)抗噪聲性能分析模型 由于是線性系統(tǒng)，所以可以分別計(jì)算解調(diào)器輸出的信號(hào)功率和噪聲功率。也就是說，DSB信號(hào)的解調(diào)器使信噪比改善一倍。 oo/ 2/D S B iiSNGSN??43 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能 ? 噪聲功率 這里， B = fH 為 SSB 信號(hào)的帶通濾波器的帶寬。 22oo001() ()161 44mtS mtN n BnB??oo/ 1/SSB iiSNGSN??46 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 討論 ? 上述表明， GDSB = 2GSSB，這能否說明 DSB系統(tǒng)的抗噪聲性能比 SSB系統(tǒng)好呢？回答是否定的。如果我們在相同的輸入信號(hào)功率，相同的輸入噪聲功率譜密度，相同的基帶信號(hào)帶寬條件下，對這兩種調(diào)制方式進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)它們的輸出信噪比是相等的。但SSB所需的傳輸帶寬僅是 DSB的一半，因此 SSB得到普遍應(yīng)用。 ()mst B P F )( tn ()mst )( tn i )( tno o ()mt 包絡(luò)檢 波 48 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 輸入信噪比計(jì)算 設(shè)解調(diào)器輸入信號(hào)為 解調(diào)器輸入噪聲為 則解調(diào)器輸入的信號(hào)功率和噪聲功率分別為 輸入信噪比為 ttmAts cm ?c o s)]([)( 0 ??ttnttntn cscci ?? s i n)(c o s)()( ??2)(2)(2202 tmAtsSmi ???BntnN ii 02 )( ??BntmANSii02202)(??49 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 包絡(luò)計(jì)算 由于解調(diào)器輸入是信號(hào)加噪聲的混合波形，即 式中 上式中 E(t)便是所求的合成包絡(luò)。 0( ) ( ) [ ( ) ( ) ] c o s ( ) s i n( ) c o s [ ( ) ]m i c c s ccs t n t A m t n t t n t tE t t t????? ? ? ? ???220( ) [ ( ) ( ) ] ( )csE t A m t n t n t? ? ? ?????????? )()()()(0 tntmAtna r c t gtcs?50 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 輸出信噪比計(jì)算 ? 大信噪比情況 輸入信號(hào)幅度遠(yuǎn)大于噪聲幅度，即 因而式 可以簡化為 )()()]([ 220 tntntmA sc ????220( ) [ ( ) ( ) ] ( )csE t A m t n t n t? ? ? ?)()()()]([2)]([)( 22020 tntntntmAtmAtE scc ??????200120000[ ( ) ] 2 [ ( ) ] ( )2 ( )[ ( ) ] 1()()[ ( ) ] 1()cccA m t A m t n tntA m tA m tntA m tA m t? ? ? ???? ? ????????? ? ??????0 ( ) ( )cA m t n t? ? ?12( 1 ) 1 , 12xxx? ? ? ??當(dāng) 時(shí)51 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) 由上式可見，有用信號(hào)與噪聲獨(dú)立地分成兩項(xiàng)，因而可分別計(jì)算它們的功率。 2. GAM總是小于 1，這說明包絡(luò)檢波器對輸入信噪比沒有改善，而是惡化了。 5. 由此可見，對于 AM調(diào)制系統(tǒng)，在大信噪比時(shí)，采用包絡(luò)檢波器解調(diào)時(shí)的性能與同步檢測器時(shí)的性能幾乎一樣。 這時(shí)，輸出信噪比不是按比例地隨著輸入信噪比下降，而是急劇惡化，通常把這種現(xiàn)象稱為解調(diào)器的 門限效應(yīng) 。 )]([)( 0 tmAtR ????????? ??? )(c os)()(1)( ttRtmAtR ?)(c os)( )]([21)()( 0 ttR tmAtRtE ????）時(shí)1(21)1( 21????? xxx)(c o s)]([)( ttmAtR ????55 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 討論 1. 門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用引起的。原因是信號(hào)與噪聲可分別進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)器輸出端總是單獨(dú)存在有用信號(hào)項(xiàng)。但當(dāng)輸入信噪比低于門限值時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)門限效應(yīng)，這時(shí)解調(diào)器的輸出信噪比將急劇惡化，系統(tǒng)無法正常工作。 ? 這兩種調(diào)制中，載波的幅度都保持恒定，而頻率和相位的變化都表現(xiàn)為載波瞬時(shí)相位的變化。 ? 已調(diào)信號(hào)頻譜不再是原調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會(huì)產(chǎn)生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為 非線性調(diào)制 。 57 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? ? FM和 PM信號(hào)的一般表達(dá)式 角度調(diào)制信號(hào)的一般表達(dá)式為 式中， A － 載波的恒定振幅； [?ct +?(t)] ＝ ?(t) － 信號(hào)的瞬時(shí)相位； ?(t) －瞬時(shí)相位偏移。 )](co s [)( ttAts cm ?? ??58 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? 相位調(diào)制 (PM)：瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)作線性變化，即 式中 Kp － 調(diào)相靈敏度，含義是單位調(diào)制信號(hào)幅度引起 PM信號(hào)的相位偏移量，單位是 rad/V。 這時(shí)相位偏移為 將其代入一般表達(dá)式 得到 FM信號(hào)表達(dá)式 )()( tmKdt td f??( ) ( )ft K m d? ? ?? ?( ) c os [ ( ) ]FM c fs t A t K m d? ? ??? ?)](co s [)( ttAts cm ?? ??60 第 5章 模擬調(diào)制系統(tǒng) ? PM與 FM的區(qū)別