通信原理 第七讲 单边带调幅

1、 通信原理 第七讲 办公室 3号实验楼324 电话 88166348 邮箱 13.1.3 单边带调幅 DSB信号虽然节省了载波功率，功率利用率提高了,但它的频带宽度仍是调制信号带宽的两倍,与AM信号带宽相同。 由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的,它们都携带了调制信号的全部信息,因此仅传输其中一个边带即可,这就是单边带调制能解决的问题。单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。 1.滤波法产生单边带信号 在双边带调制后接上一个边带滤波器,保留所需要的边带,滤除不需要的边带。 2滤波器特性1.高通滤波器2.低通滤波器通带通带阻带3用滤波法产生SSB信号的原理框图如下： 用滤波法形成SSB信

2、号的技术难点是:由于一般调制信号都具有丰富的低频成分,经调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄,这就要求单边带滤波器在 附近具有陡峭的截止特性,才能有效地抑制无用的另一个边带。这就使滤波器的设计和制作很困难,有时甚至难以实现。为此,在工程中往往采用多级调制滤波的方法。 452.相移法产生单边带信号 设单频调制信号 载波为 则DSB信号的时域表示式为若保留上边带，则有若保留下边带，则有6希尔伯特变换：上式中 可以看作是 相移 ,而幅度大小保持不变的结果。把这一相移过程称为希尔伯特变换,记为 “ ”。则有 上式可以改写为 7 上述关系虽然是在单频调制下得到的，但是它不失一般性,因为任意一

3、个基带波形总可以表示成许多正弦信号之和。因此,把上述表述方法运用到任一调制基带信号,可用n个余弦信号之和来表示,即 就可以得到调制信号为任意信号的SSB信号的时域表示式: 式中,“”号表示上边带,“”号表示下边带。 8相移法实现单边带信号的原理框图如下： 9单边带调制方式的优点： 节省载波发射功率,同时频带利用率也高,它所占用的频带宽度仅是双边带的一半,和基带信号的频带宽度相同。 单边带信号的解调和双边带一样,不能采用简单的包络检波,因为它的包络不能直接反映调制信号的变化,所以仍然需要采用相干解调。 3.1.4 残留边带调幅(VSB) 当调制信号 的频谱具有丰富的低频分量时,如电视和电报信号,

4、已调信号频谱中的上、下边带就很难分离,这时用单边带就不能很好10 解决问题。那么,残留边带就是解决这种问题一个折衷的办法,它是介于SSB和DSB之间的一种调制方法,既克服了DSB信号占用频带宽的缺点,又解决了SSB实现上的难题。在VSB中,不是对一个边带完全抑制,而是使它逐渐截止,使其残留一小部分。 11滤波法实现残留边带调制的原理如下： 不过，这时图中滤波器的特性应按残留边带调制的要求来进行设计，而不再要求十分陡峭的截止特性，因而它比单边带滤波器容易实现。 12 上式中残留边带滤波器传输特性H()应满足的条件,在c附近具有滚降特性,在 处必须具有互补对称(奇对称)特性,在边带范围内其他各处的

5、传输特性应当是平坦的。 13VSB信号解调器方框图 图中因为根据频域卷积定理可知，乘积sp(t)对应的频谱为14将代入得到 式中M( + 2c)及M( - 2c)是搬移到+ 2c和 -2c处的频谱,它们可以由解调器中的低通滤波器滤除。于是，低通滤波器的输出频谱为15 由于边带信号频谱具有偶对称性,因此,VSB中的互补对称性就意味着将HVSB()分别移动-c和c就可以到如图所示HVSB(+c)和HVSB(-c),将两者叠加,即 165.1.6相干解调与包络检波相干解调相干解调器的一般模型 相干解调器原理：为了无失真地恢复原基带信号，接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波

6、（称为相干载波），它与接收的已调信号相乘后，经低通滤波器取出低频分量，即可得到原始的基带调制信号。17包络检波适用条件：AM信号，且要求|m(t)|max A0 ，包络检波器结构:通常由半波或全波整流器和低通滤波器组成。例如性能分析设输入信号是 选择RC满足如下关系 式中fH 调制信号的最高频率 在大信号检波时（一般大于0.5 V），二极管处于受控的开关状态，检波器的输出为隔去直流后即可得到原信号m(t)。 183.1.5 模拟线性调制的一般模型1. 模拟线性调制信号产生的一般模型 设调制信号x(t)的频谱为X(),冲激响应h(t)的滤波器特性为H(),则其输出已调信号的时域和频域表示式为 1

7、9 将上式展开,就可得到另一种形式的时域表示式,即 第一项是载波为 的双边带调制信号,与参考载波同相,称为同相分量,第二项是以 为载波的双边带调制,与参考载波 正交,称为正交分量。 式中 SI(t)和SQ(t)分别称为同相分量幅度和正交分量幅度。 20相应的频域表示式为 于是,模拟线性调制的模型可换成另一种形式,即模拟线性调制相移法的一般模型,这个模型适用于所有线性调制。 212. 模拟线性调制相干解调的一般模型 解调：是调制的反过程，它是将已调信号的频谱中位于载频的信号频谱再搬回到低频上来。解调可分为非相干解调和相干解调。(1)非相干解调：包络检波器(AM调制) 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,其输出就等于输入信号的包络。 22(2)相干(同步)解调 为了不失真地