第5章 模拟调制系统
5.1 幅度调制 5.2 角度调制 5.3 模拟调制系统抗噪声性能
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X
5.3 模拟调制系统抗噪声性能
分析模型 DSB系统抗噪声性能 模拟调制系统性能分析 模拟调制系统性能比较
2
X
分析模型
sm t
nt
带通 滤波器
sm t ni t
解调器
带宽为B的理想矩形函数，则：
B为带通滤波器的带宽
4
Ni ni2 (t) nc2 (t) ns2 (t) n0B
X
5.3 幅度调制系统抗噪声性能
分析模型 DSB系统抗噪声性能 模拟调制系统性能分析 模拟调制系统性能比较
5
X
DSB系统抗噪声性能
sm (t) n(t)
BPF sm (t)
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讨论3 ：表中，GDSB = 2，GSSB=1，这能否说明DSB系统的抗噪声性能比SSB系统 好呢？回答是否定的。
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。
如果我们在相同的输入信号功率，相同的输入噪声功率谱密度，相同的基带信号 带宽条件下，对这两种调制方式进行比较：
sm2 (t) ni2 (t)
解调器输出信噪比 解调器调制制度增益
So No

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

mo2 (t) no2 (t)
G S0 / N0
Si / Ni
3
X
解调器输入噪声功率Ni
带通滤波器的作用--让有用信号通过，滤除带外噪声。
带宽B ：等于已调信号的频带宽度

1 2
nc (t)

1 2
[nc
(t
)
c
os
2c
t

ns (t) sin
2ct ]
经低通滤波器后，解调器最终的输出噪声为
no
(t)

1 2
nc
(t)
故输出噪声功率为
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X
解调器输出信噪比和调制制度增益
解调器输出信噪比
So

1 4
m2 (t)

m2 (t)
No
1 4
Ni
n0 B
调制制度增益
GDSB
增益为
(GAM
)max

2 3
2. 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 同步检测器时的性能几乎一样。
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讨论2 ：AM系统和FM系统存在门限效应
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m(t)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， 而是急剧恶化，通常把这种现象称为门限效应。 开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值。 产生原因：解调器的非线性引起。非相干解调 存在门限效应，而相干解调不存在门限效应。
目标 ：分析模拟系统可靠性指标
图中 ：sm (t) － 已调信号
mo t no t
n(t) － 加性平稳高斯白噪声 ni (t) － 带通滤波后的噪声 m(t) － 输出有用信号
no(t) － 输出噪声
解调器的输入信噪比
Si Ni

解调器输入已调信号的平均功率 解调器输入噪声的平均功率
1 2
m(t )
因此，解调器输出端的有用信号功率为
So

mo2 (t)Biblioteka 1 m2 (t) 4
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解调器输出噪声功率N0
解调器输入端的窄带噪声可表示为
ni (t) nc (t) cos ct ns (t) sin ct
它与相干载波相乘后，得
ni (t) cos ct nc (t) cos ct ns (t) sin ct cos ct
ni (t)
解调器
LPF
cos ct
mo (t)
no (t)
DSB相干解调抗噪声性能分析模型
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解调器输入信噪比
解调器输入信号功率为
Si

s
2 m
(t )

m(t )
c os c t 2

1 m2 (t) 2
输入噪声功率
Ni ni2 (t) nc2 (t) ns2 (t) n0B

So / No Si / Ni
2
Si
1 m 2 (t ) 2
Ni
n0 B
由此可见，DSB调制系统的制度增益为2。也就是说，DSB信号的
解调器使信噪比改善一倍。
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。
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X
5.3 幅度调制系统抗噪声性能
分析模型 DSB系统抗噪声性能 模拟调制系统性能分析 模拟调制系统性能比较
➢对于AM，DSB系统：B=2WH
➢对于SSB： B=WH
➢对于VSB： B≈WH
B当然也是窄带噪声ni(t)的带宽 ni (t) nc (t) cos0t ns (t) sin 0t
带通滤波器输出噪声功率Ni(即解调器输入噪声ni(t)的功率)为：
若白噪声的双边功率谱密度为n0/2，带通滤波器传输特性是幅值为1，
VSB系统的抗噪声性能与SSB类似
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讨论1：针对AM系统
uuuuur
GAM

So / No Si / Ni

2m2u(utu)uur A02 m2 (t)
1. AM信号的调制制度增益GAM随A0的减小而增加， GAM总是小于1，这 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100%的调制，且m(t)是单频正弦信号，这时AM 的调制制度
输入信噪比
Si
1 m 2 (t ) 2
Ni
n0 B
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解调器输出信号功率S0
解调器输入信号为DSB信号：
sm (t) m(t) cos ct
与相干载波cosct相乘后，得
m(t) cos2
ct

1 2
m(t )

1 2
m(t) cos2ct
经低通滤波器后，输出信号为
mo (t)

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模拟调制系统抗噪声性能列表
Si
DSB 1 m2 (t)
2
SSB 1 m2 (t)
4
AM FM
A02 m2 (t) 2
A2 / 2
Ni
n0 B
n0 B n0 B
n0 BFM
Si/Ni
m2 (t) 2n0 B
m2 (t) 4n0 B
A02 m2 (t) 2n0 B
A2 2n0 BFM
S0
1 m2 (t) 4
1 m2 (t) 16
m2 (t)
N0 1 4 n0B 1 4 n0B
n0 B
S0/N0
m2 (t) n0 B
m2 (t) 4n0 B
m2 (t) n0 B
G
2
1

2m2 (t)

( A02 m2 (t) )
注：DSB和SSB采用相干解调，AM采用包络检波且在大信噪比下；FM在单音调频大信噪比下；