通信工程第5章学习教案

1、会计学1通信工程第通信工程第5章章第一页，共127页。2第2页/共126页第二页，共127页。3n则根据调制定义，幅度调制信号（已调信号）一般可表示成nn式中， m(t) 基带调制信号。0( )coscc tAt( )( )cosmcstAm tt第3页/共126页第三页，共127页。4符合线性变换关系。事实上，任何(rnh)调制过程都是一种非线性的变换过程。( )()2mccASMM第4页/共126页第四页，共127页。500( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm tt01( ) ()()()()2AMccccSAMM 第5页/共126页第五页，共127页。6第6

2、页/共126页第六页，共127页。7载频分量载频分量上边带上边带下边带下边带第7页/共126页第七页，共127页。8波(zib)功率，n 边带功率。HAMfB222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstAm ttAtm ttA m tt0)(tmScAMPPtmAP2)(22202/ )(2tmPs第8页/共126页第八页，共127页。9 2220SAMAMmtPPAmt22( )/2mmtA 222222002mAMmmtAAAAmt第9页/共126页第九页，共127页。10ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS

3、第10页/共126页第十页，共127页。11n波法和相移法。第11页/共126页第十一页，共127页。12n则可滤除上边带。1,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH第12页/共126页第十二页，共127页。13 ( )( )SSBDSBSSH第13页/共126页第十三页，共127页。14第14页/共126页第十四页，共127页。15tAtmmmcos)(ttcccos)(tAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(1( )cos()2USBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAtAt1( )cos()2

4、LSBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAttAtt两式仅正负号不同第15页/共126页第十五页，共127页。16ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)(tAtAmmmmsinso c11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt第16页/共126页第十六页，共127页。17式中上式中的-jsgn可以看作是希尔伯特滤波器传递函数，即11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAttttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(的希尔伯特变换是)()(tmtm为的傅里叶变换)()(M

5、tmsgn)()(jMM1,0sgn1,0sgn)(/ )()(jMMHh第17页/共126页第十七页，共127页。18第18页/共126页第十八页，共127页。19第19页/共126页第十九页，共127页。20第20页/共126页第二十页，共127页。21第21页/共126页第二十一页，共127页。22 ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH第22页/共126页第二十二页，共127页。23 VSB2( )cospcststt ( )VSBVSBstScccosct ()()pVSBcVSBcSSS第23页/共126页第二十三页，共127页。24 ()()pVSBcVSBcSSS (

6、 )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH 1(2)()2pccSMMH1( )(2)()2ccMMH1( )( )()()2dccSMHH第24页/共126页第二十四页，共127页。251( )( )()()2dccSMHH()()ccHHH常数，第25页/共126页第二十五页，共127页。26第26页/共126页第二十六页，共127页。27)(cos)()(thttmtscm)()(21)(HMMSccm)()(thH第27页/共126页第二十七页，共127页。28型如下：)(cos)()(thttmtscm( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st( )( )(

7、)IIs th tm t( )( )cosIch th tt( )( )( )QQsthtm t( )( )sinQchth tt第28页/共126页第二十八页，共127页。29( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st第29页/共126页第二十九页，共127页。30波（称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。第30页/共126页第三十页，共127页。31( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st ( )cos111( )( )cos2( ) in2222pmcIIcQcsts tts ts tts

8、 t st 1( )2dIsts t 1( )2dIststm t第31页/共126页第三十一页，共127页。32高频率n在大信号检波时（一般大于0.5 V），二极管处于受控的开关状态，检波器的输出为n隔去直流后即可得到原信号m(t)。ttmAtscAMcos)()(0cHfRCf /1 0( )dstAm t第32页/共126页第三十二页，共127页。33n m(t) n no(t) 输出噪声第33页/共126页第三十三页，共127页。34ttnttntnsci00sin)(cos)()()(cos)()(0tttVtniisciNtntntn)()()(222BnNi0第34页/共126页

9、第三十四页，共127页。352oo2oo( )( )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第35页/共126页第三十五页，共127页。36 ( )ms t LPF BPF )(tn ( )ms t )(tni )(tno o( )m t cosct 第36页/共126页第三十六页，共127页。37ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos)(2o1( )( )2m tm t22oo1( )( )4Sm tm t第37页/共12

10、6页第三十七页，共127页。38ttnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos)(cos)(2sin)(2cos)(21)(21ttnttntncsccco1( )( )2cn tn t22oo1( )( )4cNn tn t2o0111( )444iiNn tNn B第38页/共126页第三十八页，共127页。39)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(2122oo01( )( )414im tSm tNn BN第39页/共126页第三十九页，共127页。40oo/2/DSBiiSNGSN第40页

11、/共126页第四十页，共127页。41o01144iNNn Bttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(o1( )( )4mtm t22oo1( )( )16Sm tm t第41页/共126页第四十一页，共127页。42 )(21)(2141sin)(cos)(41)(2222tmtmttmttmtsSccmi( )( )m tm t因与的幅度相同，所以具有相同的平均功率，故上式)(412tmSiBntmBntmNSii02024)()(41第42页/共126页第四十二页，共127页。4322oo001( )( )16144m tSm tNn Bn Boo/1/SSBiiSNGSN

12、第43页/共126页第四十三页，共127页。44第44页/共126页第四十四页，共127页。45 ( )mst BPF )(tn ( )mst )(tni )(tno o( )m t 包络检波 第45页/共126页第四十五页，共127页。46ttmAtscmcos)()(0ttnttntncsccisin)(cos)()(2)(2)(2202tmAtsSmiBntnNii02)(BntmANSii02202)(第46页/共126页第四十六页，共127页。47则检波器的输出就是E(t)。0( )( )( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccstn tAm tn ttn tt

13、E ttt220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()(0tntmAtnarctgtcs第47页/共126页第四十七页，共127页。48)()()(220tntntmAsc220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()( 2)()(22020tntntntmAtmAtEscc200120000( )2( )( )2( )( ) 1( )( )( ) 1( )cccAm tAm t n tn tAm tAm tn tAm tAm t0( )( )cAm tn t12(1)1,12xxx 当时第48页/共126页第四十八页，共127页。49

14、2o( )Sm t22o0( )( )ciNn tn tn B2oo0( )Sm tNn B2oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t第49页/共126页第四十九页，共127页。502oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t32AMG第50页/共126页第五十页，共127页。51220( )( )( )csAm tn tn t220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()(2)()()()(02220tmAtntntntmAtEcsc)()(2)()(022tmAtntntncsc)()()()(21)()(22022tntntmAt

15、ntntnsccsc)(cos)()( 21)(0ttRtmAtR)()()(22tntntRsc)()()(tntnarctgtcs第51页/共126页第五十一页，共127页。52)()(0tmAtR)(cos)()(1)(ttRtmAtR)(cos)()( 21)()(0ttRtmAtRtE）时1(21)1 (21xxx)(cos)()(ttmAtR第52页/共126页第五十二页，共127页。53第53页/共126页第五十三页，共127页。54制的总称。n已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分(chng fn)，故又称为非线性调

16、制。n与幅度调制技术相比，角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能。第54页/共126页第五十四页，共127页。55)(cos)(ttAtscm第55页/共126页第五十五页，共127页。56)()(tmKtp)(cos)(tmKtAtspcPM)(cos)(ttAtscm第56页/共126页第五十六页，共127页。57)()(tmKdttdf( )( )ftKmd( )cos( )FMcfstAtKmd)(cos)(ttAtscm第57页/共126页第五十七页，共127页。58)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd第58页/共126页第五十八页，共127

17、页。59( )coscos2mmmmm tAtAf t)(cos)(tmKtAtspcPMPM( )coscoscpmmstAtK AtcosscpmAtm cot第59页/共126页第五十九页，共127页。60( )coscos2mmmmm tAtAf tFM( )coscoscfmmstAtK Ad ( )cos( )FMcfstAtKmdcosncfmAtm sitfmfmmmK AfmffmK Afmfmf 第60页/共126页第六十页，共127页。61信号(xnho)波形第61页/共126页第六十一页，共127页。62调频。)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMc

18、fstAtKmd第62页/共126页第六十二页，共127页。63 （a）直接调频 （b）间接调频(c) 直接调相 (d) 间接调相第63页/共126页第六十三页，共127页。64）（或 5 . 06)(tfdmK第64页/共126页第六十四页，共127页。65( )cos( )tFMcfstAtKmdcoscos( )sinsin( )ttcfcfAtKmdAtKmd1tfdmK)(cos( )1sin( )( )tfttffKmdKmdKmd( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt第65页/共126页第六十五页，共127页。66)()(sin)()(cos)()(ccccc

19、cjttMtmjMdttm)()(（设m(t)的均值为0） ()()1( )sin2cccccMMm t dttNBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM第66页/共126页第六十六页，共127页。671( ) ()()()()2AMccccSAMM NBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM第67页/共126页第六十七页，共127页。68图如下：tAtmmmcos)( )cos( )sintNBFMcfcstAtAKmdt1cossinsincmfmcmAtAA Kttcoscos()cos()2mFccmcmmAA KAttt(cos)cosAMmm

20、csAAttscoscoscmmcAcotAtcoscos()cos()2mccmcmAAttt第68页/共126页第六十八页，共127页。69第69页/共126页第六十九页，共127页。70统要好得多，因此得到较广泛的应用。第70页/共126页第七十页，共127页。71n式中 Jn (mf) 第一类n阶贝塞尔函数tfAtAtmmmmm2coscos)(sincos)(tmtAtsmfcFM( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstAtmtAtmttnmJmJtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmJtmmfnnmf) 12sin()(2)s

21、insin(112第71页/共126页第七十一页，共127页。72第72页/共126页第七十二页，共127页。73tnmJmJtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmJtmmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstAtmtAtmt)cos(21)cos(21sinsin)cos(21)cos(21coscosBABABABABABA为奇数时当nmJmJfnfn)()(为偶数时当nmJmJfnfn)()(第73页/共126页第七十三页，共127页。7401( )()cos()cos()co

22、s() FMfcfcmcmstAJ mtAJ mtt2()cos(2)cos(2) fcmcmAJmtt+2()cos(3)cos(3) fcmcmAJmtt-()cos()nfcmnAJ mnt=( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 第74页/共126页第七十四页，共127页。75( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 第75页/共126页第七十五页，共127页。76第76页/共126页第七十六页，共127页。77所以调频波的有效带宽为n它称为卡森（Carson）公式。)( 2) 1( 2mmfFMfffmB第77页/共126页第七十七页，共127页。78mFMfB2)

23、( 2) 1( 2mmfFMfffmBfBFM 2第78页/共126页第七十八页，共127页。79 2FMFMPst 2FMFMPst22()2nfnAJm2()1nfnJm22FMcAPP第79页/共126页第七十九页，共127页。80n方框图nLC振荡器：用变容二极管实现直接调频。0( )( )iftK m t第80页/共126页第八十页，共127页。81第81页/共126页第八十一页，共127页。82第82页/共126页第八十二页，共127页。83( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt ( )m t 载波coscAt 积分器 NBFM( )St 2/ 第83页/共12

24、6页第八十三页，共127页。84频和相位偏移均增为2倍，由于相位偏移增为2倍，因而调频指数也必然增为2倍。n同理，经n次倍频(bi pn)后可以使调频信号的载频和调频指数增为n倍。)()(20tastsi)(cos)(ttAtsci)(22cos121)(20ttaAtsc第84页/共126页第八十四页，共127页。85300025/1075/31ffn第85页/共126页第八十五页，共127页。861212112)(fnnfffnnfc第86页/共126页第八十六页，共127页。87n（2）调频发射信号）调频发射信号(xnho)的载频为的载频为-3113251.67 1015 10mfmfM

25、Hz2 .91)109 .101020064(48)(632112ffnnfc第87页/共126页第八十七页，共127页。88kHzfnnf8 .7625486412112. 51015108 .7633mfffm第88页/共126页第八十八页，共127页。89( )cos( )tFMcfstAtKmdo( )( )fm tK m t第89页/共126页第八十九页，共127页。90第90页/共126页第九十页，共127页。91( )( )sin( )tdcfcfs tAK m ttKmd o( )( )dfm tK K m t第91页/共126页第九十一页，共127页。92 NBFM( )st

26、 LPF BPF )(tSi o( )mt ( )c t 微分 )(tSp ( )dst 第92页/共126页第九十二页，共127页。93( )cos( ) sintNBFMcfcstAtA Kmdtttccsin)( )sin2( ) (1 cos2)22tpcfcAAsttKmdt tFddmKAts)(2)()(2)(0tmAKtmF NBFM( )st LPF BPF )(tSi o( )m t ( )c t 微分 )(tSp ( )dst 第93页/共126页第九十三页，共127页。94边功率谱密度为n0的高斯白噪声 FM( )st BPF )(tn )(tSi )(tni LPF

27、)(tno o( )m t 限幅 鉴频 第94页/共126页第九十四页，共127页。95FM( )cos( )tcFstAtKmd2/2ASiFMiBnN0FMiiBnANS022第95页/共126页第九十五页，共127页。96o( )( )dfm tK K m t222oo( )( )dfSm tK Km t第96页/共126页第九十六页，共127页。97s( )s( )cos( )sin( ) cos( )sincicccscccscAcotn tAcotn ttn ttAn ttn tt coscA ttt 22( )( )csA tAn tnt ( )arctan( )scn ttAn

28、 t第97页/共126页第九十七页，共127页。98ns(t)ni(t)量。 ( )arctan( )scn ttAn t ( )( )arctanarctan( )sscn tn ttAn tA ( )sn ttA sddddtdntKntKdtAdt第98页/共126页第九十八页，共127页。99 sddddtdntKntKdtAdt 222222Hfjff 22222FM02,2dddiKKBPfHfPff nfAA第99页/共126页第九十九页，共127页。100第100页/共126页第一百页，共127页。101 2220o222302483mmmmffddffdmK nNPf dff

29、 dfAK n fA第101页/共126页第一百零一页，共127页。102n将这些关系代入上面输出信噪比公式，n得到：222o23o03( )8fmA K m tSNn fttmmcos)(sincos)(tmtAtsmfcFMffmmmKfmf22oo03/22fmSAmNn f第102页/共126页第一百零二页，共127页。103GFM =450可使调频系统(xtng)的抗噪声性能迅速改善。2ooFMFM/3/2fiimSNBGmSNf)(2) 1(2mmfFMfffmB23(1)FMffGmm33FMfGm第103页/共126页第一百零三页，共127页。104有n将两者相比，得到2oo0

30、( )Sm tNn B22( )2Am t 2oo0/2SANn B2oo0/22mSANn foo2FMooAM/3/fSNmSN第104页/共126页第一百零四页，共127页。105oo2FMooAM/3/fSNmSNFMAM2(1)(1)fmfBmfmB第105页/共126页第一百零五页，共127页。106nFMAM2(1)(1)fmfBmfmBFMAMfBm BFMAMfBmB2ooFMFMooAMAM/3/SNBSNBoo2FMooAM/3/fSNmSN第106页/共126页第一百零六页，共127页。107第107页/共126页第一百零七页，共127页。108第108页/共126页第

31、一百零八页，共127页。109n在门限值以上时， (So /No)FM与(Si /Ni)FM呈线性关系，且mf 越大，输出信噪比的改善越明显。第109页/共126页第一百零九页，共127页。110限电平低610dB。n还可以采用“预加重”和“去加重”技术来进一步改善调频解调器的输出信噪比。这也相当于改善了门限。第110页/共126页第一百一十页，共127页。111n信噪比，针对鉴频器输出噪声谱呈抛物线形状这一特点，在调频系统中广泛采用了加重技术，包括“预加重和“去加重”措施。“预加重”和“去加重”的设计思想是保持输出信号不变，有效降低输出噪声，以达到提高输出信噪比的目的。第111页/共126页第一百一十一页，共127页。112n这是保证输出信号不变的必要条件。1( )( )pdHfHf第112页/共126页第一百一十二页，共127页。113n上式进一步说明，输出信噪比的改善程度取决于去加重网络的特性。2( )( )( )mmmmfdffddfPf dfPfHfdf第113页/共126页第一百一十三页，共127页。114 预加重网络与网络特性 去加重网络与网络特性第114页/共126页第