《现代通信原理》PPT课件(I)

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1、现代通信原理第四章模拟角度调制(2)9/3/20211§4.7调频系统的抗噪声性能一.基本模型9/3/20212下图为带通滤波器特性9/3/202134.7.1非相干解调的抗噪性能解调器输入端噪声功率为：调频信号为：9/3/20214输入信噪比解调器输入端信号功率为：9/3/20215非相干解调器的输入端加入的总和信号y(t)=SFM(t)+ni(t)其中窄带噪声ni(t)=nI(t)cosωct-nQ(t)sinωct=V(t)cos[ωct+θ(t)]9/3/202161、大信噪比情况9/3/20217上式中(t)为调频信号的瞬时相位，V(t)为窄带高斯噪声的瞬

2、时幅度，(t)窄带高斯噪声的瞬时相位。上面两个同频余弦合成为下面的一个余弦波。Si(t)+ni(t)=B(t)cos[c(t)+(t)]这里B(t)对解调器的输出无影响，只有(t)是需要关心的。9/3/20218三个矢量如下，分别表示信号、噪声和合成矢量。大信噪比时，构成如图所示的矢量关系。9/3/20219大信噪比9/3/202110鉴频器输出其中上式中，第一项是信号项，第二项是噪声项。9/3/202111解调输出信号为：输出信号功率为：9/3/202112由于窄带高斯噪声的瞬时相位在（-，）范围内服从均匀分布。所以：nd(t)=V(t)sin[θ(t)

3、-(t)]=V(t)sin[θ(t)]这就是载频为0的窄带高斯噪声的正交分量，具有与ni(t)相同的单边功率谱密度n09/3/202113则理想微分网络的功率传递函数为

4、H(ω)

5、2=

6、jω

7、2=ω2=(2πf)2式4-101中，鉴频后输出噪声项为nd(t)具有功率谱密度n0，噪声的时域求导对应于频域乘以j，相当于噪声通过了一个微分网络。9/3/202114所以解调器输出噪声的功率谱密度为Sno(ω)=上式表明：鉴频器输出噪声功率谱密度，在带内，已不再是均匀分布，而变成抛物线分布。随着频率的增加，噪声功率按平方率增加。9/3/202115非相干解调时的输出噪声功率

8、谱9/3/202116LPF滤除调制信号频带以外的频率分量后，噪声功率为：9/3/202117解调器的输出信噪比9/3/202118信噪比增益宽带调制时，▽fmax>>fm，BFM≈2▽fmax9/3/202119宽带单频调制时DFM=βFM9/3/202120单频宽带调频的信噪比增益大信噪比时的宽带调频系统的解调信噪比增益是很大的，与调频指数的立方成正比。例如调频广播FM=5，信噪比增益为450。例4-59/3/202121FM与AM抗噪声性能比较：单频调制AM：最大调制情况，包络检波SAM(t)=(A1+Amcos▽t)cosωct=A1(1+cos▽t)cos

9、ωct9/3/202122FM：SFM(t)=Acos(ωct+βFMsinωmt)9/3/202123当AM和FM输入信号功率相等时，有当调幅系数AM=1（临界调幅）时，输入调幅信号功率Si=A02/2+E[f2(t)]/2=A12/2+A12/4=3A12/4而调频信号功率为Si=A2/29/3/202124信噪比之比：输出信噪比：9/3/2021254.7.2.门限效应对于小信噪比情况，噪声远远大于信号的时候，有门限效应产生，使鉴频器的输出信号失真。参考线9/3/202126小信噪比情况，上式中第一项主要是噪声相角，第二项也非常小，信号完全被噪声淹没，输出信噪

10、比急剧下降，称为门限效应。9/3/202127一、怎样判断发生了门限效应1、只发载波信号，观察鉴频器输出，当信噪比很大时，只输出如左图所示的高斯噪声。2、减少信号或增加噪声，当鉴频器输出出现了右图所示的尖脉冲，则判断出现了“门限效应”。9/3/202128图4-23低信噪比时的矢量图图4-24低信噪比时的相位跳变9/3/202129单频正弦调制情况下，门限值以下的输出信噪比：二、门限效应与调频指数的关系9/3/2021301.(Si/Ni)FM>10dB时，输出信噪比和输入信噪比呈线性关系，即(Si/Ni)FM足够大时2.βFM越大，发生门限效应的转折点也越高，但转折

11、点之上输出信噪比的改善则越明显。9/3/2021319/3/202132三.相干解调(用于窄带调频）的抗噪声性能窄带调频相干解调模型窄带调频信号采用相干解调，其抗噪声模型如下图所示：9/3/202133经相干解调（与本振相乘、低通滤波和微分）得到：其中第一项为有用信号、第二项为噪声。因此9/3/202134输出信号功率噪声功率谱输出噪声功率输出信噪比输入信噪比9/3/202135得信噪比增益：最大角频偏9/3/202136与高调制指数的宽带调频相比，窄带调频的信噪比增益很低，但与相同带宽的调幅相比，则有稍高的增益。重要的是，窄带调频信号采用相干解调，