模拟调制系统抗噪声性能课件.ppt
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- 模拟 调制 系统 噪声 性能 课件
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1、X1第第5章章 模拟调制系统模拟调制系统5.1 5.1 幅度调制幅度调制5.2 5.2 角度调制角度调制5.3 5.3 模拟调制系统抗噪声性能模拟调制系统抗噪声性能X2p 分析模型分析模型p DSBDSB系统抗噪声性能系统抗噪声性能p 模拟调制系统性能分析模拟调制系统性能分析p 模拟调制系统性能比较模拟调制系统性能比较5 5. .3 3 模拟调制系统抗噪声性能模拟调制系统抗噪声性能X3 图中图中 :sm (t) 已调信号已调信号 n(t) 加性平稳高斯白噪声加性平稳高斯白噪声 ni (t) 带通滤波后的噪声带通滤波后的噪声 m(t) 输出有用信号输出有用信号 no(t) 输出噪声输出噪声分析模
2、型分析模型目标目标 :分析模拟系统可靠性指标:分析模拟系统可靠性指标u解调器的输入信噪比解调器的输入信噪比u解调器输出信噪比解调器输出信噪比u解调器调制制度增益解调器调制制度增益2oo2oo( )( )Sm tNn t解调器输出有用信号的平均功率解调器输出噪声的平均功率iiNSNSG/00)()(22tntsNSimii功率解调器输入噪声的平均平均功率解调器输入已调信号的X4带通滤波器的作用带通滤波器的作用-让有用信号通过,滤除带外噪声。让有用信号通过,滤除带外噪声。u带宽带宽B B :等于已调信号的频带宽度等于已调信号的频带宽度对于对于AMAM,DSBDSB系统:系统:B=2WB=2WH H
3、 对于对于SSBSSB: B=WB=WH H对于对于VSBVSB: BWBWH HuB B当然也是窄带噪声当然也是窄带噪声n ni i(t(t) )的带宽的带宽u带通滤波器输出噪声功率带通滤波器输出噪声功率N Ni i( (即即解调器输入噪声解调器输入噪声n ni i(t(t) )的的功率功率) )为为:若白噪声的若白噪声的双边功率谱密度为双边功率谱密度为n n0 0/2/2,带通滤波器传输特性是幅值为,带通滤波器传输特性是幅值为1 1,带宽为带宽为B B的理想矩形函数,的理想矩形函数,则:则:B B为带通滤波器的带宽为带通滤波器的带宽解调器输入噪声功率解调器输入噪声功率NiNittnttnt
4、nsci00sin)(cos)()(Bn)()()(0222tntntnNsciiX5p 分析模型分析模型p DSBDSB系统抗噪声性能系统抗噪声性能p 模拟调制系统性能分析模拟调制系统性能分析p 模拟调制系统性能比较模拟调制系统性能比较5 5. .3 3 幅度调制系统抗噪声性能幅度调制系统抗噪声性能X6 ( )mst LPF BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )mt cosct DSBDSB系统抗噪声性能系统抗噪声性能DSBDSB相干解调抗噪声性能分析模型相干解调抗噪声性能分析模型解调器解调器X7u解调器输入信号功率为解调器输入信号功率为u输入噪声功率输入噪声功率
5、u输入信噪比输入信噪比)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(21解调器输入信噪比解调器输入信噪比Bn)()()(0222tntntnNsciiX8解调器输入信号为解调器输入信号为DSB信号:信号:与相干载波与相干载波cos ct相乘后相乘后,得,得经经低通滤波器后低通滤波器后,输出信号为,输出信号为因此,解调器输出端的有用信号功率为因此,解调器输出端的有用信号功率为ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos)(2o1( )( )2mtm t22oo1( )( )4Smtmt解调器输出信号功率解调器输出信号功率S0X9解调器
6、输入端的窄带噪声可表示为解调器输入端的窄带噪声可表示为它与相干载波它与相干载波相乘后相乘后,得,得经经低通滤波器后低通滤波器后,解调器最终的输出噪声为,解调器最终的输出噪声为故输出噪声功率为故输出噪声功率为ttnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)(2sin)(2cos)(21)(21ttnttntncsccco1( )( )2cn tn t解调器输出噪声功率解调器输出噪声功率N0X10p由此可见,由此可见,DSB调制系统的制度增益为调制系统的制度增益为2。也就是说,。也就是说,DSB信号的信号的解调器使信噪比改善一
7、倍。解调器使信噪比改善一倍。p这是因为采用相干解调,使输入噪声中的正交分量被消除的缘故。这是因为采用相干解调,使输入噪声中的正交分量被消除的缘故。oo/2/DSBiiSNGSN调制调制制度增益制度增益解调器输出信噪比和调制解调器输出信噪比和调制制度增益制度增益22oo01( )( )414im tSm tNn BN解调器输出信噪比解调器输出信噪比BntmNSii02)(21X11p 分析模型分析模型p DSBDSB系统抗噪声性能系统抗噪声性能p 模拟调制系统性能分析模拟调制系统性能分析p 模拟调制系统性能比较模拟调制系统性能比较5 5. .3 3 幅度调制系统抗噪声性能幅度调制系统抗噪声性能X
8、12模拟调制系统抗噪声性能列表模拟调制系统抗噪声性能列表SiNiSi/NiS0N0S0/N0GDSB2SSB1AMFM)(412tmBn0Bn0Bn0)(212tmBntm022)()(412tmBn041Bntm02)(Bn041)(1612tmBntm024)(Bntm024)(Bntm02)()2(2)()(220tmtmABntmA02202)(2)(220tmA )(2tmBn0注:注:DSB和和SSB采用相干解调,采用相干解调,AM采用包络检波且在大信噪比下;采用包络检波且在大信噪比下;FM在单音调频大信噪比下;在单音调频大信噪比下;VSB系统的抗噪声性能与系统的抗噪声性能与SSB
9、类似类似2/2AFMBn0FMBnA022X131. AM信号的调制制度增益信号的调制制度增益GAM随随A0的减小而增加,的减小而增加, GAM总是小于总是小于1,这,这说明包络检波器对输入信噪比没有改善,而是恶化了。说明包络检波器对输入信噪比没有改善,而是恶化了。例如:对于例如:对于100%的调制,且的调制,且m(t)是单频正弦信号,这时是单频正弦信号,这时AM 的调制制的调制制度增益为度增益为2. 对于对于AM调制系统,在大信噪比时,采用包络检波器解调时的性能与调制系统,在大信噪比时,采用包络检波器解调时的性能与同步检测器时的性能几乎一样。同步检测器时的性能几乎一样。2oo220/2( )
10、/( )AMiiSNmtGSNAmt32)(maxAMG讨论讨论1 1:针对:针对AMAM系统系统X14讨论讨论2 :AM系统和系统和FM系统存在门限效应系统存在门限效应u门限效应:在小信噪比时,解调器输出中没有门限效应:在小信噪比时,解调器输出中没有单独的信号项,有用信号单独的信号项,有用信号m(t)淹没在噪声中,淹没在噪声中,输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降,输出信噪比不是按比例地随着输入信噪比下降,而是急剧恶化,而是急剧恶化,通常把这种现象称为通常把这种现象称为门限效应门限效应。u开始出现门限效应的输入信噪比称为开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值门限值。 u产生原因:解调器的
11、非线性引起。非相干解调产生原因:解调器的非线性引起。非相干解调存在门限效应,而存在门限效应,而相干解调不存在门限效应。相干解调不存在门限效应。X15u讨论讨论3 :表中,:表中,GDSB = 2,GSSB=1,这能否说明,这能否说明DSB系统的抗噪声性能比系统的抗噪声性能比SSB系统系统好呢?回答是否定的。好呢?回答是否定的。p因为,两者的输入信号功率不同、带宽不同,在相同的噪声功率谱密度条件下,因为,两者的输入信号功率不同、带宽不同,在相同的噪声功率谱密度条件下,输入噪声功率也不同,所以两者的输出信噪比是在不同条件下得到的。输入噪声功率也不同,所以两者的输出信噪比是在不同条件下得到的。p如果
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