樊昌信第通信原理學習教案

《樊昌信第通信原理學習教案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《樊昌信第通信原理學習教案（127頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、會計學1樊昌信第樊昌信第 通信通信(tng xn)原理原理 第一頁，共127頁。2第1頁/共127頁第二頁，共127頁。3n制載波的參數(shù)的過程。n載波 未受調制的周期性振蕩信號，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。n已調信號 載波受調制后稱為已調信號。n解調（檢波） 調制的逆過程，其作用是將已調信號中的調制信號恢復(huf)出來。第2頁/共127頁第三頁，共127頁。4第3頁/共127頁第四頁，共127頁。5始相位（以后假定0 0）。n則根據(jù)調制定義，幅度調制信號（已調信號）一般可表示成nn式中， m(t) 基帶調制信號。0( )coscc tAt( )( )cosmcstAm tt第4頁/共1

2、27頁第五頁，共127頁。6制信號之間符合線性變換關系。事實上，任何調制過程都是一種非線性的變換過程。( )()2mccASMM第5頁/共127頁第六頁，共127頁。700( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm tt01( ) ()()()()2AMccccSAMM 第6頁/共127頁第七頁，共127頁。8第7頁/共127頁第八頁，共127頁。9載頻分量載頻分量上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶第8頁/共127頁第九頁，共127頁。10波功率，n 邊帶功率。HAMfB222202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccPstAm ttA

3、tm ttA m tt0)(tmScAMPPtmAP2)(22202/ )(2tmPs第9頁/共127頁第十頁，共127頁。11 2220SAMAMmtPPAmt22( )/2mmtA 222222002mAMmmtAAAAmt第10頁/共127頁第十一頁，共127頁。12ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS第11頁/共127頁第十二頁，共127頁。13n產生SSB信號的方法有兩種：濾波法和相移法。第12頁/共127頁第十三頁，共127頁。14n若具有(jyu)如下理想低通特性：n則可濾除上邊帶。1,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH第

4、13頁/共127頁第十四頁，共127頁。15 ( )( )SSBDSBSSH第14頁/共127頁第十五頁，共127頁。16第15頁/共127頁第十六頁，共127頁。17tAtmmmcos)(ttcccos)(tAtAttAtsmcmmcmcmmDSB)cos(21)cos(21coscos)(1( )cos()2USBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAtAt1( )cos()2LSBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAttAtt兩式僅正負號不同第16頁/共127頁第十七頁，共127頁。18ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21cos

5、cos21)(tAtAmmmmsinso c11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt第17頁/共127頁第十八頁，共127頁。19式中上式中的-jsgn可以看作是希爾伯特濾波器傳遞函數(shù)，即11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAttttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(的希爾伯特變換是)()(tmtm為的傅里葉變換)()(Mtmsgn)()(jMM1,0sgn1,0sgn)(/ )()(jMMHh第18頁/共127頁第十九頁，共127頁。20第19頁/共127頁第二十頁，共127頁。21第20頁/共127頁第二十一

6、頁，共127頁。22第21頁/共127頁第二十二頁，共127頁。23第22頁/共127頁第二十三頁，共127頁。24 ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH第23頁/共127頁第二十四頁，共127頁。25 VSB2( )cospcststt ( )VSBVSBstScccosct ()()pVSBcVSBcSSS第24頁/共127頁第二十五頁，共127頁。26 ()()pVSBcVSBcSSS ( )VSBDSBSSH1()( )2ccMMH 1(2)()2pccSMMH1( )(2)()2ccMMH1( )( )()()2dccSMHH第25頁/共127頁第二十六頁，共127頁。2

7、71( )( )()()2dccSMHH()()ccHHH常數(shù)，第26頁/共127頁第二十七頁，共127頁。28第27頁/共127頁第二十八頁，共127頁。29)(cos)()(thttmtscm)()(21)(HMMSccm)()(thH第28頁/共127頁第二十九頁，共127頁。30型(mxng)如下：)(cos)()(thttmtscm( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st( )( )( )IIs th tm t( )( )cosIch th tt( )( )( )QQsthtm t( )( )sinQchth tt第29頁/共127頁第三十頁，共127頁。31(

8、 )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st第30頁/共127頁第三十一頁，共127頁。32為(chn wi)相干載波），它與接收的已調信號相乘后，經低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調制信號。第31頁/共127頁第三十二頁，共127頁。33( )( )cos( ) inmIcQcsts ttst st ( )cos111( )( )cos2( ) in2222pmcIIcQcsts tts ts tts t st 1( )2dIsts t 1( )2dIststm t第32頁/共127頁第三十三頁，共127頁。34高頻率n在大信號檢波時（一般大于0.5 V），二極管處

9、于受控的開關狀態(tài)，檢波器的輸出為n隔去直流后即可得到原信號m(t)。ttmAtscAMcos)()(0cHfRCf /1 0( )dstAm t第33頁/共127頁第三十四頁，共127頁。35n m(t) 輸出有用信號n no(t) 輸出噪聲(zoshng)第34頁/共127頁第三十五頁，共127頁。36ttnttntnsci00sin)(cos)()()(cos)()(0tttVtniisciNtntntn)()()(222BnNi0第35頁/共127頁第三十六頁，共127頁。372oo2oo( )( )Sm tNn t解調器輸出有用信號的平均功率解調器輸出噪聲的平均功率iiNSNSG/00

10、)()(22tntsNSimii功率解調器輸入噪聲的平均平均功率解調器輸入已調信號的第36頁/共127頁第三十七頁，共127頁。38 ( )ms t LPF BPF )(tn ( )ms t )(tni )(tno o( )m t cosct 第37頁/共127頁第三十八頁，共127頁。39ttmtscmcos)()(ttmtmttmcc2cos)(21)(21cos)(2o1( )( )2m tm t22oo1( )( )4Sm tm t第38頁/共127頁第三十九頁，共127頁。40ttnttntncsccisin)(cos)( )(tttnttnttnccscccicossin)(cos

11、)(cos)(2sin)(2cos)(21)(21ttnttntncsccco1( )( )2cn tn t22oo1( )( )4cNn tn t2o0111( )444iiNn tNn B第39頁/共127頁第四十頁，共127頁。41)(21cos)()(222tmttmtsScmiBntmNSii02)(2122oo01( )( )414im tSm tNn BN第40頁/共127頁第四十一頁，共127頁。42oo/2/DSBiiSNGSN第41頁/共127頁第四十二頁，共127頁。43o01144iNNn Bttmttmtsccmsin)(21cos)(21)(o1( )( )4mtm

12、 t22oo1( )( )16Sm tm t第42頁/共127頁第四十三頁，共127頁。44 )(21)(2141sin)(cos)(41)(2222tmtmttmttmtsSccmi( )( )m tm t因與的幅度相同，所以具有相同的平均功率，故上式)(412tmSiBntmBntmNSii02024)()(41第43頁/共127頁第四十四頁，共127頁。4522oo001( )( )16144m tSm tNn Bn Boo/1/SSBiiSNGSN第44頁/共127頁第四十五頁，共127頁。46第45頁/共127頁第四十六頁，共127頁。47 ( )mst BPF )(tn ( )ms

13、t )(tni )(tno o( )m t 包絡檢波 第46頁/共127頁第四十七頁，共127頁。48ttmAtscmcos)()(0ttnttntncsccisin)(cos)()(2)(2)(2202tmAtsSmiBntnNii02)(BntmANSii02202)(第47頁/共127頁第四十八頁，共127頁。49系數(shù)為1時，則檢波器的輸出就是E(t)。0( )( )( )( )cos( )sin( )cos( )miccsccstn tAm tn ttn ttE ttt220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()()()(0tntmAtnarctgtcs第48頁/

14、共127頁第四十九頁，共127頁。50)()()(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 當時第49頁/共127頁第五十頁，共127頁。512o( )Sm t22o0( )( )ciNn tn tn B2oo0( )Sm tNn B2oo220/2( )/( )AMii

15、SNm tGSNAm t第50頁/共127頁第五十一頁，共127頁。522oo220/2( )/( )AMiiSNm tGSNAm t32AMG第51頁/共127頁第五十二頁，共127頁。53220( )( )( )csAm tn tn t220( )( )( )( )csE tAm tn tn t)()(2)()()()(02220tmAtntntntmAtEcsc)()(2)()(022tmAtntntncsc)()()()(21)()(22022tntntmAtntntnsccsc)(cos)()( 21)(0ttRtmAtR)()()(22tntntRsc)()()(tntnarctg

16、tcs第52頁/共127頁第五十三頁，共127頁。54)()(0tmAtR)(cos)()(1)(ttRtmAtR)(cos)()( 21)()(0ttRtmAtRtE）時1(21)1 (21xxx)(cos)()(ttmAtR第53頁/共127頁第五十四頁，共127頁。55第54頁/共127頁第五十五頁，共127頁。56制的總稱。n已調信號頻譜不再是原調制信號頻譜的線性搬移，而是頻譜的非線性變換，會產生與頻譜搬移不同的新的頻率成分，故又稱為非線性調制。n與幅度調制技術相比，角度調制最突出的優(yōu)勢是其較高的抗噪聲性能。第55頁/共127頁第五十六頁，共127頁。57)(cos)(ttAtscm第

17、56頁/共127頁第五十七頁，共127頁。58)()(tmKtp)(cos)(tmKtAtspcPM)(cos)(ttAtscm第57頁/共127頁第五十八頁，共127頁。59)()(tmKdttdf( )( )ftKmd( )cos( )FMcfstAtKmd)(cos)(ttAtscm第58頁/共127頁第五十九頁，共127頁。60)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd第59頁/共127頁第六十頁，共127頁。61( )coscos2mmmmm tAtAf t)(cos)(tmKtAtspcPMPM( )coscoscpmmstAtK Atcosscp

18、mAtm cot第60頁/共127頁第六十一頁，共127頁。62( )coscos2mmmmm tAtAf tFM( )coscoscfmmstAtK Ad ( )cos( )FMcfstAtKmdcosncfmAtm sitfmfmmmK AfmffmK Afmfmf 第61頁/共127頁第六十二頁，共127頁。63信號(xnho)波形第62頁/共127頁第六十三頁，共127頁。64)(cos)(tmKtAtspcPM( )cos( )FMcfstAtKmd第63頁/共127頁第六十四頁，共127頁。65 （a）直接調頻 （b）間接調頻(c) 直接調相 (d) 間接調相第64頁/共127頁第

19、六十五頁，共127頁。66）（或 5 . 06)(tfdmK第65頁/共127頁第六十六頁，共127頁。67( )cos( )tFMcfstAtKmdcoscos( )sinsin( )ttcfcfAtKmdAtKmd1tfdmK)(cos( )1sin( )( )tfttffKmdKmdKmd( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt第66頁/共127頁第六十七頁，共127頁。68)()(sin)()(cos)()(ccccccjttMtmjMdttm)()(（設m(t)的均值為0） ()()1( )sin2cccccMMm t dttNBFM( ) ()()ccsA ()(

20、)2fccccAKMM第67頁/共127頁第六十八頁，共127頁。691( ) ()()()()2AMccccSAMM NBFM( ) ()()ccsA ()()2fccccAKMM第68頁/共127頁第六十九頁，共127頁。70圖如下：tAtmmmcos)( )cos( )sintNBFMcfcstAtAKmdt1cossinsincmfmcmAtAA Kttcoscos()cos()2mFccmcmmAA KAttt(cos)cosAMmmcsAAttscoscoscmmcAcotAtcoscos()cos()2mccmcmAAttt第69頁/共127頁第七十頁，共127頁。71第70頁/

21、共127頁第七十一頁，共127頁。72統(tǒng)要好得多，因此得到較廣泛(gungfn)的應用。第71頁/共127頁第七十二頁，共127頁。73n式中 Jn (mf) 第一類n階貝塞爾函數(shù)tfAtAtmmmmm2coscos)(sincos)(tmtAtsmfcFM( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstAtmtAtmttnmJmJtmmfnnfmf2cos)(2)()sincos(120tnmJtmmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112第72頁/共127頁第七十三頁，共127頁。74第73頁/共127頁第七十四頁，共127頁。75tnmJmJtmmfn

22、nfmf2cos)(2)()sincos(120tnmJtmmfnnmf) 12sin()(2)sinsin(112( )coscos(sin)sinsin(sin)FMcfmcfmstAtmtAtmt)cos(21)cos(21sinsin)cos(21)cos(21coscosBABABABABABA為奇數(shù)時當nmJmJfnfn)()(為偶數(shù)時當nmJmJfnfn)()(第74頁/共127頁第七十五頁，共127頁。7601( )()cos()cos()cos() FMfcfcmcmstAJ mtAJ mtt2()cos(2)cos(2) fcmcmAJmtt+2()cos(3)cos(3)

23、 fcmcmAJmtt-()cos()nfcmnAJ mnt=( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 第75頁/共127頁第七十六頁，共127頁。77( )()()()FMnfcmcmSAJ mnn 第76頁/共127頁第七十七頁，共127頁。78第77頁/共127頁第七十八頁，共127頁。79所以調頻波的有效帶寬為n它稱為卡森（Carson）公式。)( 2) 1( 2mmfFMfffmB第78頁/共127頁第七十九頁，共127頁。80mFMfB2)( 2) 1( 2mmfFMfffmBfBFM 2第79頁/共127頁第八十頁，共127頁。81 2FMFMPst 2FMFMPst22

24、()2nfnAJm2()1nfnJm22FMcAPP第80頁/共127頁第八十一頁，共127頁。82n方框圖nLC振蕩器：用變容二極管實現(xiàn)直接調頻。0( )( )iftK m t第81頁/共127頁第八十二頁，共127頁。83第82頁/共127頁第八十三頁，共127頁。84第83頁/共127頁第八十四頁，共127頁。85( )os( )sintNBFMcfcstActAKmdt ( )m t 載波coscAt 積分器 NBFM( )St 2/ 第84頁/共127頁第八十五頁，共127頁。86頻和相位(xingwi)偏移均增為2倍，由于相位(xingwi)偏移增為2倍，因而調頻指數(shù)也必然增為2倍

25、。n同理，經n次倍頻后可以使調頻信號的載頻和調頻指數(shù)增為n倍。)()(20tastsi)(cos)(ttAtsci)(22cos121)(20ttaAtsc第85頁/共127頁第八十六頁，共127頁。87300025/1075/31ffn第86頁/共127頁第八十七頁，共127頁。881212112)(fnnfffnnfc 第87頁/共127頁第八十八頁，共127頁。89n（2）調頻發(fā)射信號的載頻）調頻發(fā)射信號的載頻為為-3113251.67 1015 10mfmfMHz2 .91)109 .101020064(48)(632112ffnnfc第88頁/共127頁第八十九頁，共127頁。90k

26、Hzfnnf8 .7625486412112. 51015108 .7633mfffm第89頁/共127頁第九十頁，共127頁。91( )cos( )tFMcfstAtKmdo( )( )fm tK m t第90頁/共127頁第九十一頁，共127頁。92第91頁/共127頁第九十二頁，共127頁。93( )( )sin( )tdcfcfs tAK m ttKmd o( )( )dfm tK K m t第92頁/共127頁第九十三頁，共127頁。94 NBFM( )st LPF BPF )(tSi o( )m t ( )c t 微分 )(tSp ( )dst 第93頁/共127頁第九十四頁，共1

27、27頁。95( )cos( ) sintNBFMcfcstAtA Kmdtttccsin)( )sin2( ) (1 cos2)22tpcfcAAsttKmdt tFddmKAts)(2)()(2)(0tmAKtmF NBFM( )st LPF BPF )(tSi o( )mt ( )c t 微分 )(tSp ( )dst 第94頁/共127頁第九十五頁，共127頁。96邊功率譜密度(md)為n0的高斯白噪聲 FM( )st BPF )(tn )(tSi )(tni LPF )(tno o( )m t 限幅 鑒頻 第95頁/共127頁第九十六頁，共127頁。97FM( )cos( )tcFst

28、AtKmd2/2ASiFMiBnN0FMiiBnANS022第96頁/共127頁第九十七頁，共127頁。98o( )( )dfm tK K m t222oo( )( )dfSm tK Km t第97頁/共127頁第九十八頁，共127頁。99s( )s( )cos( )sin( ) cos( )sincicccscccscAcotn tAcotn ttn ttAn ttn tt coscA ttt 22( )( )csA tAn tnt ( )arctan( )scn ttAn t第98頁/共127頁第九十九頁，共127頁。100ns(t)ni(t)量。 ( )arctan( )scn ttAn

29、 t ( )( )arctanarctan( )sscn tn ttAn tA ( )sn ttA sddddtdntKntKdtAdt第99頁/共127頁第一百頁，共127頁。101 sddddtdntKntKdtAdt 222222Hfjff 22222FM02,2dddiKKBPfHfPff nfAA第100頁/共127頁第一百零一頁，共127頁。102第101頁/共127頁第一百零二頁，共127頁。103 2220o222302483mmmmffddffdmK nNPf dff dfAK n fA第102頁/共127頁第一百零三頁，共127頁。104n將這些關系代入上面輸出信噪比公式，

30、n得到：222o23o03( )8fmA K m tSNn fttmmcos)(sincos)(tmtAtsmfcFMffmmmKfmf22oo03/22fmSAmNn f第103頁/共127頁第一百零四頁，共127頁。105mf 制度增益GFM =450。也就是說，加大調制指數(shù)，可使調頻(dio pn)系統(tǒng)的抗噪聲性能迅速改善。2ooFMFM/3/2fiimSNBGmSNf)(2) 1(2mmfFMfffmB23(1)FMffGmm33FMfGm第104頁/共127頁第一百零五頁，共127頁。106n將兩者相比，得到2oo0( )Sm tNn B22( )2Am t 2oo0/2SANn B

31、2oo0/22mSANn foo2FMooAM/3/fSNmSN第105頁/共127頁第一百零六頁，共127頁。107oo2FMooAM/3/fSNmSNFMAM2(1)(1)fmfBmfmB第106頁/共127頁第一百零七頁，共127頁。108nFMAM2(1)(1)fmfBmfmBFMAMfBm BFMAMfBmB2ooFMFMooAMAM/3/SNBSNBoo2FMooAM/3/fSNmSN第107頁/共127頁第一百零八頁，共127頁。109第108頁/共127頁第一百零九頁，共127頁。110第109頁/共127頁第一百一十頁，共127頁。111/Ni)FM呈線性關系，且mf 越大，

32、輸出信噪比的改善越明顯。第110頁/共127頁第一百一十一頁，共127頁。112限電平低610dB。n還可以采用“預加重”和“去加重”技術來進一步改善調頻解調器的輸出信噪比。這也相當于改善了門限。第111頁/共127頁第一百一十二頁，共127頁。113n的輸出信噪比，針對鑒頻器輸出噪聲譜呈拋物線形狀這一特點，在調頻系統(tǒng)中廣泛采用了加重技術，包括“預加重和“去加重”措施。“預加重”和“去加重”的設計思想是保持輸出信號不變，有效降低輸出噪聲，以達到提高輸出信噪比的目的。第112頁/共127頁第一百一十三頁，共127頁。114n這是保證輸出信號(xnho)不變的必要條件。1( )( )pdHfHf第

33、113頁/共127頁第一百一十四頁，共127頁。115n上式進一步說明，輸出信噪比的改善程度取決于去加重網絡的特性。2( )( )( )mmmmfdffddfPf dfPfHfdf第114頁/共127頁第一百一十五頁，共127頁。116 預加重網絡與網絡特性 去加重網絡與網絡特性第115頁/共127頁第一百一十六頁，共127頁。117調制方式傳輸帶寬設備復雜程度主要應用AM2fm簡單中短波無線電廣播DSB2fm中等應用較少SSBfm復雜短波無線電廣播、話音頻分復用、載波通信、數(shù)據(jù)傳輸VSB略大于fm 近似SSB復雜電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸FM中等超短波小功率電臺（窄帶FM）；調頻立體聲廣播等高質量通

34、信（寬帶FM）oo/SNoo0AM13imSSNn foo0DSBimSSNn foo0SSBimSSNn fmffm) 1(22oo0FM32ifmSSmNn f第116頁/共127頁第一百一十七頁，共127頁。118的信噪比比AM高22dB。n當輸入信噪比較高時，F(xiàn)M的調頻指數(shù)mf越大，抗噪聲性能越好。第117頁/共127頁第一百一十八頁，共127頁。119通信，要考慮接收微弱信號，帶寬窄些，噪聲影響小，常選用mf 較小的調頻方式。第118頁/共127頁第一百一十九頁，共127頁。120，而帶寬只有AM的一半；缺點是發(fā)送和接收設備都復雜。SSB常用于頻分多路復用系統(tǒng)中。nVSB調制：抗噪聲

35、(zoshng)性能和頻帶利用率與SSB相當。在電視廣播、數(shù)傳等系統(tǒng)中得到了廣泛應用。nFM： FM的抗干擾能力強，廣泛應用于長距離高質量的通信系統(tǒng)中。缺點是頻帶利用率低，存在門限效應。第119頁/共127頁第一百二十頁，共127頁。121第120頁/共127頁第一百二十一頁，共127頁。122n載波頻率kHz12464NfcN第121頁/共127頁第一百二十二頁，共127頁。123第122頁/共127頁第一百二十三頁，共127頁。124如下圖所示：第123頁/共127頁第一百二十四頁，共127頁。125第124頁/共127頁第一百二十五頁，共127頁。126第125頁/共127頁第一百二十六頁，共127頁。127第126頁/共127頁第一百二十七頁，共127頁。