通信原理》习题二(3.4章).

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1、 通信原理习题课二 潘若禹 通信基础教研室第三章模拟信号的调制和解调第三章模拟信号的调制和解调v调制的目的、定义和分类调制的目的、定义和分类v线性调制的一般模型线性调制的一般模型v常规双边带调幅常规双边带调幅(AM) (AM) 抑制载波双边带调幅抑制载波双边带调幅(DSB-SC)(DSB-SC)单边带调制单边带调制(SSB) (SSB) 残留边带调制残留边带调制(VSB)(VSB)v上述各种线性调制的时域和频域表示，调制与解调上述各种线性调制的时域和频域表示，调制与解调方法方法v线性调制系统的抗噪声性能，门限效应线性调制系统的抗噪声性能，门限效应v频分复用频分复用1.1.调制调制1)1)调制目

2、的调制目的 将基带调制信号变换成适合在信道中传输的已调信号；将基带调制信号变换成适合在信道中传输的已调信号； 实现信道的多路复用；实现信道的多路复用； 改善系统抗噪声性能。改善系统抗噪声性能。2)2)定义定义调制是基带信号的变化规律去改变高频载波某些参数的过程。调制是基带信号的变化规律去改变高频载波某些参数的过程。3)3)分类分类 由于调制信号可以是模拟信号、数字信号，载波可以是由于调制信号可以是模拟信号、数字信号，载波可以是连续波、脉冲，因此有连续波、脉冲，因此有模拟连续波调制（本章）模拟连续波调制（本章）、数字连续数字连续波调制波调制、模拟脉冲调制模拟脉冲调制、数字脉冲调制。数字脉冲调制。

3、 模拟连续波调制分类：模拟连续波调制分类： (1)(1)幅度调制（属幅度调制（属线性调制线性调制）AM DSB SSB VSBAM DSB SSB VSB (2) (2)角度调制角度调制( (属属非线性调制非线性调制) FM PM) FM PM4 4）模拟调制系统模型）模拟调制系统模型 图中图中m(t)m(t)为调制信号，为调制信号，c(t)c(t)为载波，为载波，S Sm m(t)(t)为已调信为已调信号，号，n(t)n(t)为噪声。其中，发送滤波器和接收滤波器皆为为噪声。其中，发送滤波器和接收滤波器皆为带通滤波器带通滤波器BPFBPF。 2.2.幅度调制的原理幅度调制的原理 幅度调制是高频

4、正弦载波的幅度随调制信号作线性变幅度调制是高频正弦载波的幅度随调制信号作线性变化的过程。由于调制过程是基带信号频谱的平移或线性化的过程。由于调制过程是基带信号频谱的平移或线性变换，因而又称线性调制。变换，因而又称线性调制。1 1）幅度调制器一般模型）幅度调制器一般模型 图中，图中，m(t)m(t)为调制信号，为调制信号， 为载波。为载波。相乘器用以实现调制（频谱搬移），滤波器相乘器用以实现调制（频谱搬移），滤波器 用用来滤取有用分量。此图对应模拟调制系统的第一个来滤取有用分量。此图对应模拟调制系统的第一个方框。方框。2 2）幅度解调器一般模型）幅度解调器一般模型 (1)(1)相干解调器一般模型

5、相干解调器一般模型 (2)(2)非相干解调器非相干解调器（包络检波器）（包络检波器） 包络检波器被认为是最简单的非线性电路，它可以只包络检波器被认为是最简单的非线性电路，它可以只包括一个二极管和一个电容器。理想情况下，其输出就等包括一个二极管和一个电容器。理想情况下，其输出就等于输入信号的包络。于输入信号的包络。3.3.角度调制的原理角度调制的原理 角度调制是角度调制是载波相角随调制信号作变化载波相角随调制信号作变化的过程。由于调的过程。由于调制过程并非基带信号频谱的简单平移或线性换，故称为非制过程并非基带信号频谱的简单平移或线性换，故称为非线性调制。线性调制。4 4.线性系统的抗噪声性能线性

6、系统的抗噪声性能 研究的问题是信道中存在加性高斯白噪声时，各种线性研究的问题是信道中存在加性高斯白噪声时，各种线性调制系统的抗噪声性能。考虑到信道中加性噪声只对已调制调制系统的抗噪声性能。考虑到信道中加性噪声只对已调制信号的接收产生影响，因而调制系统的抗噪声性能可用解调信号的接收产生影响，因而调制系统的抗噪声性能可用解调器的抗噪声性能来衡量。器的抗噪声性能来衡量。 分析解调器抗噪声性能的模型分析解调器抗噪声性能的模型 图中，图中，S Sm m(t)(t)为已调信号（如为已调信号（如AMAM、DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB）；）； n(t)n(t)为信道加性噪声，它是均值为零的高斯白噪

7、声。为信道加性噪声，它是均值为零的高斯白噪声。5.AM5.AM调制调制 1)1)表达式表达式 时域表达式时域表达式 载频项载频项 边带项边带项 频域表达式频域表达式 载频项载频项 边带项边带项 在在AMAM中，若中，若 , ,则将出现过调幅，通常要避免。则将出现过调幅，通常要避免。 其中，其中， 调幅度调幅度 。 结论：结论： (1)(1)若若 , ,出现出现过调幅过调幅现象。此时现象。此时 包络不随包络不随 变化变化而变化。而变化。 (2) (2) 频谱是频谱是 频谱的线性搬移，带宽频谱的线性搬移，带宽 )(cos)()(cos)(cos)()(00ttxtAttxAtScccAM)()(2

8、1)()()(0ccccAMXXAS0max)(Atx)()(0txAtAminmaxminmax)()()()(tAtAtAtAma1 am)(tSAM)(tx)(SAM)(XmAMfB2 (3)AM (3)AM信号的频谱由上边带信号的频谱由上边带(USB)(USB)、下边带、下边带(LSB)(LSB)和载频组成，和载频组成， USBUSB与与LSBLSB对称，具有相同的信息。对称，具有相同的信息。 2)2)调制解调方式调制解调方式 调制：调制： 解调：解调：相干解调相干解调（同步检测）、（同步检测）、非相干解调非相干解调（包络检波）（包络检波） 实际中，实际中，AMAM常采用简单的非相干解

9、调。常采用简单的非相干解调。 3)3)抗噪声性能抗噪声性能 本书采用本书采用非相干解调非相干解调作性能分析作性能分析 (1)(1)大信噪比情况（大信噪比情况（ ） 解调器输入端的信号功率解调器输入端的信号功率S Si i和噪声功率和噪声功率N Ni i AMiiBnNtxAS0220)(212)()()(220tntntxAQI 解调器输出端的信号功率解调器输出端的信号功率S S0 0和噪声功率和噪声功率N N0 0 调制制度增益调制制度增益 (2)(2)小信噪比情况（小信噪比情况（ ） 在小信噪比的情况下，信号会淹没在噪声中，输出信噪比在小信噪比的情况下，信号会淹没在噪声中，输出信噪比会随着

10、输入信噪比减小而急剧恶化（快速下降），这种现象称会随着输入信噪比减小而急剧恶化（快速下降），这种现象称为为门限效应门限效应。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。 由于在小信噪比的情况下，包络检波器的性能较相干解调由于在小信噪比的情况下，包络检波器的性能较相干解调器差，所以在噪声条件恶劣下常采用器差，所以在噪声条件恶劣下常采用相干解调相干解调。6.DSB6.DSB调制调制 为了节省功率，可将为了节省功率，可将AMAM信号中的载波抑制掉（信号中的载波抑制掉（将直流分量将直流分量 去掉去掉），即演变为抑制载波双边带调幅（），即演变为抑制载波双边带调幅（DS

11、BDSB）。）。AMBnNtxS0020)()()(2220200txAtxNSNSGiiAM)()()(220tntntxAQI0A1)1)表达式表达式 时域表达式时域表达式 频域表达式频域表达式结论：结论： (1) (1) 频谱是频谱是 频谱的线性搬移，带宽频谱的线性搬移，带宽 (2)DSB(2)DSB信号是信号是AMAM信号当信号当A A0 0=0=0的特例的特例2)2)调制解调方式调制解调方式 调制：调制： 解调：解调：相干解调相干解调3)3)抗噪性能抗噪性能 解调器输入端的信号功率解调器输入端的信号功率SiSi和噪声功率和噪声功率NiNittxtScDSBcos)()( 2)(2)(