非线性调制系统

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线性与非线性调制系统的抗噪声性能分析

摘要：本文主要是通过对线性调制系统的不同调制方式在大信噪比条件下抗噪声性能的分析，分析了解不同的解调方法下，系统的抗噪声性能。

关键词：线性调制系统 性能分析 抗噪声性能 系统

引言

所谓调制就是使基带信号（调制信号）控制载波的某个（或几个）参数，使这一个（或几个）参数按照基带信号的变化规律而变化的过程。调制后所得到的信号为已调信号或频带信号，载波是一种不含任何有用信号用来搭载基带信号的高频信号。调制信号m（t）为连续变化的模拟量叫模拟调制，其系统称为模拟调制系统。其调制分为幅度调制和角度调制，幅度调制是用调制信号去控制高频载波的振幅，使其按调制信号的规律变化的过程，分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调制（DSB）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）等。幅度调制属于线性调制 ，它通过改变载波的幅度，以实现调制信号频谱的搬移，一个正弦载波有幅度、频率、相位3个参量，因此，不仅可以把调制信号的信息寄托在载波的幅度变化中，还可以寄托在载波的频率和相位变化中。这种使高频载波的频率或相位按照调制信号规律的变化而振幅恒定的调制方式，称为频率调制（FM）和相位调制（PM），分别简称为调频和调相。因为频率或相位的变化都可以看成是载波角度的变化，故调频和调相又统称为角度调制。

在分析抗噪声性能时，主要考虑的是加性高斯白噪声对系统的影响，同时也是最基本的噪声和干扰模型，又因为加性高斯白噪声被认为只对信号的接受产生影响，所以调试系统的抗噪声性能是通过解调器的抗噪声性能来衡量。

1. 线性调制系统的抗噪声性能分析

1.1.AM的相干解调和非相干解调系统抗噪声性能对比分析

AM信号的解调非为相干解调和非相干解调，两种解调的模型不同，所以抗噪声性能也随之不同，即分开进行讨论，先讨论相干解调系统的抗噪声性能。AM相干解调模型框图如图1所示。

若解调器的输入信号 为 式中 则解调器输入信号的平均功率 为 ，解调器输入信号的平均功率 为 ，所以AM的输入信噪比 。解调器输出信号功率 ，输出噪声功率 ，所以输出信噪比 。所以调制制度增益 。由于A一般比调制信号幅度大，所以信噪比增益小于1，表明AM信号经相干解调后，即使在最好的条件下，也不能改善其信噪比，反而使信噪比恶化。AM信号的非相干解调模型框图如图2所示。 图2 AM信号非相干解调模型框图

线性调制和⾮线性调制

调制⽅式按照传输特性，调制⽅式可分为线性调制和⾮线性调制。⼴义的线性调制，是指已调波中被调参数随调 制信号成线性变化的调制过

程。狭义的线性调制，是指把调制信号的频谱搬移到载波频率两侧⽽成为上、下边带的调制过程。

调制⽅式按照传输特性，调制⽅式可分为线性调制和⾮线性调制。⼴义的线性调制，是指已调波中被调参数随调 制信号成线性变化的调制过

程。狭义的线性调制,是指把调制信号的频谱搬移到载波频率两侧⽽成为上、下边带的调制过程。此时只改变频谱中各分量的频率，但不改变

各分量振幅的相对⽐例，使上边带的频谱结构与调制信号的频谱相同，下边带的频谱结构则是调制信号频谱的镜像。狭义的线性调制有调幅(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB-SC)和单边带调制(SSB)、残留边带调制（VSB）。

⾮线性调制是调制技术的⼀种实现⽅式，与线性调制相对应。

⾮线性调制与线性调制本质的区别在于：线性调制不改变信号的原始频谱结构，⽽⾮线性调制改变了信号的原始频谱结构。此外，⾮线性调

制往往占⽤较宽的带宽。

常见的⾮线性调制主要有：

调频（FM），窄带调频（如民⽤对讲机）和宽带调频（FM⼴播）均属于⾮线性调制范畴。

移频键控（FSK），常⽤于⾃动控制、⽆线数传。

移相键控（PSK）和差分移相键控（DPSK），常⽤于⾃动控制、⽆线数传。

部分混沌吸引子

1．Henon映射

nnnnnqxyypxx1211

当参数3.0,4.1qp时，Henon系统可产生混沌现象，对其进行Matlab仿真，可得Henon映射的吸引子如图：

-1.5-1-0.500.511.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.50.6xy

图.1 Henon映射的混沌吸引子 2.Lozi映射

nnnnnqxyyxpx111

当参数5.0,7.1qp时，Lozi系统表现为混沌，对其进行Matlab仿真，可得Lozi映射的吸引子如图：

-1.5-1-0.500.511.5-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8xy

图2 Lozi映射的混沌吸引子

3. Lorenz方程

213331122211xxxxxxxxxxxx

当参数3/8,28,10时，Lorenz系统出现混沌现象，对其进行Matlab仿真，可得Lorenz系统的混沌吸引子如图：

-20-1001020-40-200204001020304050xyz

图3.1 Lorenz系统的混沌吸引子(x-y-z) -20-15-10-505101520-30-20-100102030xy

图3.2 Lorenz系统的混沌吸引子(x-y)

-20-15-10-50510152005101520253035404550xz

图3.3 Lorenz系统的混沌吸引子(x-z)

-30-20-10010203005101520253035404550yz

图3.4 Lorenz系统的混沌吸引子(y-z)

4．Chen电路

321331122211bxxxxxxxaccxxaxaxx

当参数28,3,35cba时，Chen电路系统出现混沌现象，对其进行Matlab仿真，可得Chen电路系统的混沌吸引子如图： -40-2002040-40-2002040020406080xyz