通信原理第六版（樊昌信）第5章 模拟调制系统(2)

第5章 模拟调制系统

例如，若经过滤波后的话音信号的最低频率为300Hz，则上下边带之间的频率间隔为600Hz，即允许过渡带为600Hz。在600Hz过渡带和不太高的载频情况下，滤波器不难实现；但当载频较高时，采用一级调制直接滤波的方法已不可能实现单边带调制。

? 可以采用多级（一般采用两级）DSB调制及边带滤波的方法，即先在较低的载频上进行DSB调制，目的是增大过渡带的归一化值，以利于滤波器的制作。再在要求的载频上进行第二次调制。

? 当调制信号中含有直流及低频分量时滤波法就不适用了。

?

?

相移法和SSB信号的时域表示

SSB 信号的时域表示式

m(t)?Amcos?mt 设单频调制信号为

?

载波为

c(t)?cos?ct 则DSB 信号的时域表示式为

sDSB(t)?Amcos?mtcos?ct 11?Amcos(?c??m)t?Amcos(?c??m)t

22

若保留上边带，则有

两式仅正负号不同

111sUSB(t)? Amcos(?C??m)t?Amcos?mcos?ct?Amsin?msin?ct22 2 若保留下边带，则有

111sLSB(t)? Amcos(?C??m)t?Amcos?mtcos?ct?Amsin?mtsin?ct22 2

将上两式合并：

11

sSSB(t)?2Amcos?mtcos?ct?2Amsin?mtsin?ct式中，“－”表示上边带信号，“+”表示下边带信号。

希尔伯特变换：上式中Am sin?mt可以看作是Am cos?mt 相移?/2 的结果。把这一相移过程称为希尔伯特变换，记为“ ^ ” ，则有

m m 这样，上式可以改写为

?s?t?Amsin?mtAco

11??tsin?tsSSB(t)?Amcos?mtcos?ct?Amcosmc2211??tsin?ts(t)?Acos?tcos?t?Acosmmcmmc SSB226

第5章 模拟调制系统

把上式推广到一般情况，则得到

1

1?(t)sin?ctsSSB(t)?m(t)cos?ct?m22式中， m?(t)是m(t)的希尔伯特变换

?(?)为?(t)的傅里叶变换M若M(?)是m(t)的傅里叶变换，则 m

式中

?(?)?M(?)???jsgn??M

上式中的[-jsgn?]可以看作是希尔伯特滤波器传递函数，即

?

?1,sgn?????1,??0??0?(?)/M(?)??jsgn?Hh(?)?M移相法SSB调制器方框图

?

优点：不需要滤波器具有陡峭的截止特性。 ? 缺点：宽带相移网络难用硬件实现。

SSB信号的解调

SSB信号的解调和DSB一样，不能采用简单的包络检波，因为SSB信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以仍需采用相干解调。

? SSB信号的性能

?

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第5章 模拟调制系统

SSB信号的实现比AM、DSB要复杂，但SSB调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。

?

5.1.4 残留边带（VSB）调制

?

?

原理：残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方式，它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了SSB信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像SSB那样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残留—小部分，如下图所示： M???DSB??SSB ? ? ?

?

?VSB?fc0fc?sSSB?t?sDSB?t?m?t?

H?

载波c?t?

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制作。 ? 对残留边带滤波器特性的要求

调制方法：用滤波法实现残留边带调制的原理框图与滤波法SBB调制器相同。

????

1SVSB(?)?SDSB????H????[M(???c)?M???c)]H(?) 2

为了确定上式中残留边带滤波器传输特性H(?)应满足的条件，我们来分析一下接收端是如何从该信号中恢复原基带信号的。

由滤波法可知，残留边带信号的频谱为

?

VSB信号解调器方框图

sVSB?t??sp?t?LPFsd?t?8

c?t??2cos?ct第5章 模拟调制系统

图中

因为

sp?t??2sVSB(t)cos?ctsVSB(t)?SVSB???

cc

根据频域卷积定理可知，乘积sp(t)对应的频谱为

cos?t????????????????c???Sp?????SVSB(???c)?SVSB(???c)?

将

SVSB(?)?SDSB????H???代入 得到

Sp?????SVSB(???c)?SVSB(???c)?1Sp????[M(??2?c)?M?)]H(???c)2

1 ?[M(?)?M(??2?c)]H(???c) 2

式中M(? + 2?c)及M(? - 2?c)是搬移到+ 2?c 和 -2?c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

显然，为了保证相干解调的输出无失真地恢复调制信号m(t)，上式中的传递函数必须满足：

1Sd(?)?M(?)?H(???c)?H(???c)?21Sd(?)?M(?)?H(???c)?H(???c)?2H(???)?H(???)?常数，???

ccH

式中，?H － 调制信号的截止角频率。 ? 上述条件的含义是：残留边带滤波器的特性H(?)在?c处必须具有互补对称（奇

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第5章 模拟调制系统

对称）特性, 相干解调时才能无失真地从残留边带信号中恢复所需的调制信号。

? 残留边带滤波器特性的两种形式

? 残留“ 部分上边带” 的滤波器特性：下图(a) ? 残留“ 部分下边带” 的滤波器特性 ：下图(b)

H???10.5(a)?? c ?? 10.5 (b)

0??

5.1.5 线性调制的一般模型

?

滤波法模型 在前几节的讨论基础上，可以归纳出滤波法线性调制的一般模型如下：m?t? ?h?t?sm?t?

cos?ct按照此模型得到的输出信号时域表示式为：

sm(t)?[m(t)cos?ct]?h(t)按照此模型得到的输出信号频域表示式为：

Sm(?)?1[M(???c)?M???c)]H(?)

2式中， H(?)?h(t)

只要适当选择H(?)，便可以得到各种幅度调制信号。

?

移相法模型

s?[m(t)cos?t)

m(t)ct]?h(将上式展开，则可得到另一种形式的时域表示式，即

sm(t)?sI(t)cos?ct?sQ(t)sin?ct10

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