门限效应的概念和解决方案归纳.pdf

门限效应的概念（定义） ：所谓门限效应， 就是当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，检波器的输出信噪比出现急剧恶化的一种现象开始出现门限效应的输入信噪比称为门限值 这种门限效应是由包络检波器的非线性解调作用引起的在小信噪比情况下 ,调制信号无法与噪声分开，而且有用信号淹没在噪声之中，此时检波器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，也就是出现了门限效应判断方法：1、只发载波信号， 观察鉴频器输出，当信噪比很大时，只输出如左图所示的高斯噪声2、减少信号或增加噪声，当鉴频器输出出现了右图所示的尖脉冲，则判断出现了 “ 门限效应 ” 门限效应解决方法改善门限效应的解调方法：门限扩展技术 —出现门限效应的转折点尽可能向低输入信噪比方向扩展.基本方法 —减小鉴频前的等效带宽，从而提高等效信噪比一、反馈解调器二、锁相环解调器三、普通鉴频器四、可以采用预加重（ preemphasis) 和去加重（ deepmphasis) 技术来进一步改善调频解调器的输出信噪比实例数字电视对信号的要求有一个门限效应当信号电平低于门限时，就无任何图像画面；当大于电平门限时，就会有非常清晰的图像画面；当在此门限电平上下波动时，就会出现停顿的马赛克现象。

一般情况下，信号电平在45dB 以上就可获得良好的接收效果经过改网后的有线网络，对数字电视而言，很少发生故障，大部分故障主要发生在用户室内数字电视与模拟电视的故障现象是有区别的模拟电视除无信号引起无图像外， 主要的故障现象为雪花点、 噪声、网纹、斜纹、雨刷、滚道等，但不管怎样， 屏幕上总有图像存在， 只是模糊而已而数字电视则不同，数字电视的故障现象只有三种：无图像、马赛克、画面静止门限扩展技术门限扩展技术—出现门限效应的转折点尽可能向低输入信噪比方向扩展 . 基本方法— 减小鉴频前的等效带宽从而提高等效信噪比. 反馈解调器的构成压控振荡器(Voltage Control Oscillator,VCO) VCO 的输出角频率ωv(t)=(ωc- ωI)+KVCOSo(t) 应用新型卫星电视门限扩展解调器——FPLL 一、FPLL型卫星电视门限扩展解调器FPLL型卫星电视门限扩展解调器世界各国都在发民通信卫星和电视直播卫星,用大容量的通信系统和高质量的直播电视节目,解决木国边远地区通信和电视覆盖问题,所以相应地促使了各国卫旦接收设备的迅速发展我国幅员辽阔,地理条件复杂 ,发展卫星通信事业更有实际意义。

但是,由于卫星与地面距离遥远 ,且转发器的功串又受限制,因此一般卫星地面站的门限富余量都很小 ,即普通调频解调器的输入载g＄比 fCw)不大,一般只略高于门限值 (大约 C/N 曰12dB 左右)在这种情况下 ,若传播条件变差 (如暴风雨、 下雪天等 ),卫星质量逐年下降加以接收天线未能绝对对准星体等不利因素存在,很难保 ;上接收质量 此外,卫星接收设备的简化及采用价廉方便的小型天线(如直径小于 1米),也对门限富余量提出更高的要求为了达到满意的接收效果,就需要采取增大系统门限富余量的揩施,如加大星体功率 ;采用更大口径天线和增益大的低噪声高放及门限扩展技术等二、再生限幅式调频门限扩展解调器,世界各国都在发民通信卫星和电视直播卫星,用大容量的通信系统和高质量的直播电视节目,解决木国边远地区通信和电视覆盖问题,所以相应地促使了各国卫旦接收设备的迅速发展我国幅员辽阔,地理条件复杂 ,发展卫星通信事业更有实际意义但是,由于卫星与地面距离遥远 ,且转发器的功串又受限制,因此一般卫星地面站的门限富余量都很小 ,即普通调频解调器的输入载g＄比 fCw)不大,一般只略高于门限值 (大约 C/N 曰12dB 左右)。

在这种情况下 ,若传播条件变差 (如暴风雨、 下雪天等 ),卫星质量逐年下降加以接收天线未能绝对对准星体等不利因素存在,很难保 ;上接收质量 此外,卫星接收设备的简化及采用价廉方便的小型天线(如直径小于 1米),也对门限富余量提出更高的要求为了达到满意的接收效果,就需要采取增大系统门限富余量的揩施,如加大星体功率 ;采用更大口径天线和增益大的低噪声高放及门限扩展技术等三、门限扩展解调器方案探讨1、概述调频制有许多优点,如抗干扰能力强,功率利用系数高等等因此,调频制是目前较广泛使用的调制技术,它构成了现代综合通讯网中可靠而有效的传输方式但是,调频制也有缺点,即当输入载噪比低于某一数值时,输出信噪比不仅没有增益,反而急剧下降,甚至不如调幅,这就是调频制所谓的 “ 门限效应 ” 将输出信噪比急剧下降时所对应的输入载噪比定义为门限值,普通限幅鉴频器的门限值约为1 0分贝 ,要使调频通讯能够充分发挥其优点,就要求接收机工作在门限值之上,但由于通讯技术的迅猛发展,各种无线电台迅速增长,通讯范围不断扩大,各种各样的发射机纷纷向空间发射电磁波 ,加上一些人为的干扰,工业干扰和自然干扰,往往使接收机输入端的载噪比低于门限值,使接收机无法正常工作,而门限扩展的解调技术就是实现低载噪比条件下解调信号的一种有效方法。

四、调频副载波门限扩展解调器调频制具有用信号带宽换取信噪比的优点调频制的制度增益Ｇ(定义为输出信噪比/输入信噪比 )与调频指数ｍｆ有关,为Ｇ =3ｍ2ｆ(ｍｆ+1)而其占有带宽 (即所谓 “ 卡逊带宽 ”)为Ｂ =2(ｍｆ +1)·Ｆｍ由此可见 ,增大ｍｆ ,既增大了带宽 ,也改善信噪比 但是这种信噪比的改善 ,只有在输入信噪比达到一定的数值才能实现,这个数值就是门限值当输入信噪比低于门限值,输出信噪比就急剧下降 ,解调性能迅速变坏 ,这就是所谓门限效应在卫星通信中,由于卫星上的转发器转发地球上发出的信号时,所发的功率有限 ,故地面接受到的卫星发出的信号极其微弱,信号几乎淹没在噪声之中普通鉴频器的门限较高 ,无法解调这种信号 ,或解调输出信噪比不能满足指标这样,就迫切需要寻找一种低门限的解调器,即门限扩展解调器,以满足现代通信越来越高的要求应用锁相技术来解调调频信号,是一种较为理想的门限扩展鉴频技术普通鉴频器在ｍｆ不大时,输入门限信噪比约为 10ｄＢ左右 ,且门限随ｍｆ的增大而增大,实际卫星地面站 70ＭＨｚ中频解调器所解调出来的副载波的信噪比在10ｄＢ左右补充：1.在模拟卫星通信系统中， 一般采用门限扩展技术来降低鉴频器的门限电平，例如：采用门限扩展解调器（锁相环解调器、频率负反馈解调器等）。

由于接收机鉴频器的输出信噪比与调制指数（频偏与调制频率之比值） 的平方成正比， 因此排列在基带低频处的话路与排列在基带高频处的话路的信噪比不同，调制频率高则输出信噪比就低为了保证输出信噪比均匀， 还采用了预加重技术： 在调频时先将多路话音信号通过预加重网络， 使排列在低频处的话路调制指数降低，排列在高频处的话路调制指数上升， 结果使得解调后的各通路的信噪比趋向一致 解调后的基带信号再通过去加重网络，使各路信号电平一致2.通常情况下，调频的门限值在10db 左右采用频率压缩反馈和锁相环，可以降低门限阀值， 是的系统在 0db 左右的强噪声环境仍能够工作3.是先门限扩展调制解调的基本方法是通过减少接收机中频等效带宽来抑制款频谱白噪声， 从而减低降低门限值， 单过分的减小中频带宽也会损失部分的有用信号， 洗信号产生实真 因此，在实际电路中，须采用具有自动跟踪载频变换的闭环跟踪滤波器技术4.锁相环不仅是一个跟带通很窄的滤波器，而且是一个中心频率能跟随信号变化的跟踪滤波器锁相环进行调频解调， 可以获得较低的解调门限锁相环鉴频器的电路组成框图如下所示与普通的鉴频器相比，锁相环鉴频器瞌睡门限值改善3~5db。

尽管锁相环鉴频电路复杂，但是由于集成电路技术的进步， 已使它可容纳于一小片廉价的集成电路中因而在新的卫星电视接收机中被普遍的采用。