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第3章 模拟线性调制2.doc

第3章 模拟线性调制2

夜灬凄凉的海角
2017-11-15 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第3章 模拟线性调制2doc》,可适用于综合领域

第章模拟线性调制由于双边带信号中的任一个边带都包含调制信号的全部信息因此就信息传输的目的而言只要传送其中的一个边带就足够了。这种只传送一个边带的通信方式称为单边带通信。相应地只产生一个边带的调制方式称为单边带调制。单边带调制的方法主要有滤波法、相移法和修正相移法。单边带调制不论单边带调制只产生调幅波的一个边带的调制方式。它既有抑制载波双边带调制的节约发射功率的优点又减小了占用信道带宽。DSB它上下两个边带携带的是相同的信息我们只需要其中一个就可以识取我们的基带信号起带宽比起。单边带调制有两种实现方法滤波法和相移法。用滤波法形成单边带信号产生一个抑制载波的双边带信号以后通过滤波器滤除它的上边带或者下边带就可以得到单边带信号。滤波法是最简单的也是最常用的方法之一。因此用滤波法产生单边带信号就是用基带信号乘以一个载波c(t)得到一个抑制载波的双边带信号然后用一个滤波器或者说传递函数滤除一个上边带或者下边带就可以得到我们需要的单边带调制信号。图中HSSB为单边带滤波器的传递函数。因为边带可取上边带也可取下边带所以传递函数有种形式。上边带滤波器和下边带滤波器的传递函数分别为我们看一下它的频谱变化的特征如果我们选择了这样一个滤波器使其下边带阻断。这就是我们通过滤波法形成的一个单边带信号。再来看看用滤波法产生单边带信号的特点当然首先的一个就是简单只需要构造一个所需要的滤波器但同时它的缺点也很明显就是对滤波器特性要求非常严格在图上我们看的是理想的滤波器但像这样没有过渡带的滤波器是不可能存在的滤波器的频谱没有这样垂直的普通滤波器的导通和阻断都有一个斜的过渡带也就是它的导通和阻断不是这样垂直的分隔而是有一个斜的过渡带有了过渡带后这样必然会将上边带内容损耗一点而下边带内容则包含了一点显然滤除的信号就不能充分反映基带信号的特征。因此用滤波法产生单边带信号的时候就必然要考虑到一个过渡带f。过渡带宽就是实际的滤波器从通带到阻带的过渡带就叫做滤波器的过渡带宽。因此要求双边带的上、下边带之间有一定的频律间隔ΔB只有滤波器过渡带ΔfΔB时滤波方可实现实现滤波法实现单边带调制信号。,,,ff单边带滤波器的归一化值:c他反映滤波器衰减特定的陡峭程度,,,根据理论和实际经验看只有当滤波器方可实现。同时我们看到如果我们的fc增大则滤波器的过渡带Δf也必须增大,,,才能满足归一化值的要求Δf的增大必然要求ΔB加宽也就是要求上下边带之间的间隔加宽。滤波法存在的问题用滤波法产生单边带信号时在上、下边带间隔B巳经确定的情况下关键是滤波器能否实现。由滤波器的知识可知实现滤波器的难易程度和过渡带与工作频率之间的相对值有密切关系。给单边带滤波器定义一个归一化值式中f为滤波器的过渡带fc为单边带信号的载频。归一化值反映了滤波器衰减特性的陡峭程度。,值愈小滤波器愈难以实现。一般要求此值不低于上。如果fc提高则要求f加宽。一般的调制信号都具有丰富的低频成分经调制后得到的双边带信号的上、下边带之间的间隔很窄。例如模拟电话信号的最低频率为HZ经过双边带调制后上、下边带之间的间隔仅有HZ这个间隔应是单边带滤波器的过渡带。要求在这样窄的过渡带内阻带衰减上升到dB以上才能有效地抑制无用的一个边带。这就使滤波器的设计和制作很困难有时甚至难以实现。多级滤波法随着载频的提高采用单级滤波法不能实现SSB调制可采用多级滤波法主要是解决滤波法的可实施性。例:某SSB信号要求载频MHZ调制信号频带HZ实现SSB调制。f,MHz,f,Hz,f,HzcLH这里要注意由于要解决滤波器的过渡带问题因此我们要考虑调制信号或者基带信号的低端的问题由于调制信号的低端不是就给我们带来了一个上下边带的间隔使我们通过滤波法可以实现。前面我们讲带宽的时候我们都是只考虑了高端的问题因为我们假设信号都是从到ω而在这里我们要着重考虑低端的问题H首先我们考虑用单级滤波法则技术难点:单边带滤波器要求在fc附近具有陡峭的截止特性才能有效地抑制无用的一个边带。在工程中往往采用多级调制滤波的方法。二、相移法产生单边带信号前面我们讲了滤波法产生单边带信号的方法虽然滤波法比较直观但实际实施中由于滤波器不是理想滤波器因此有一个归一化要求这就要求上下边带间有一个间隔也就是调制信号的低频分量不能太低但是实际通信中的数据信号低频分量极为丰富这是比较常用或者说基本的方法单边带信号的时域表达式的推导比较困难它需要利用希尔伯特变换但我们先不考虑一般的情况先从简单的单频调制出发来得到它的一个时域表达式再推广到一般的情况。、单频调制cos,tcos,t称为同相分量mc称为正交分量实际上是相移π的结果sin,tsin,tcos,tcos,tmcmc那么有了上面的这些公式根据这些公式就可以得到用相移法产生单边带信号的物理框图f,(t),tcosc,s(t)SSB,,òàòà,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式()就可以得到调制信号为任意信号的SSB信号的时域表不式,s(t),f(t)cos,t,f(t)sin,tSSBcc滤波法主要难点在滤波器的可实施性相移法通过数学公式把它分成同相分量和正交分量这两个内容同相分量和正交分量之间相差π的相移。这要求我们找到这样一个相移的电路也就是说相移法形成单边带信号的困难就在于宽带相移网络的形成如果要对调制信号的所有频率分量都严格相移π是十分困难的一般只能近似相移。当然我们也可以采用混合法或维弗法解决这样一个实际问题我们这里就不介绍了综上所诉单边带调制不仅节省了载波发送功率而且它占用的频带宽度只有双边带调制的。因此它目前已经成为短波通信中的一种重要方式。单边带调制信号的解调和抑制载波的双边带调制一样也不能用简单的包络检波因为单边带调制信号仍然是抑制载波的已调信号它只是滤除了我们不需要的另外一半所以它的包络不能直接反映调制信号的特征所以仍然要用相干解调法也就是通过乘上它的同频率载频来解调。残留边带调制(VSB)残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种调制方式它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点又解决了SSB信号实现上的难题。在VSB中不是完全抑制一个边带(如同SSB中那样)而是逐渐切割使其残留一小部分如图(d)所示。为了解决滤波器的实现困难适当增加带宽避免了实现上的困难残留边带信号通常用滤波法形成相干解调其滤波器的传递函数在载频附近必须有互补对称性表达式,s(t),f(t)cost,h(t)c,,,,,,,h()f(t,)cos(t,)dc,,,,,,,h()f(t,,)cos,tcos,,,dh,()f(t,,)sin,tsin,,d,cccc,,,,,,h(t),h(t)cos,tIch(t),h(t)sin,tQcs(t),h(t),f*(t)cos,th(t),f*(t)sin,tIcQcs(t),h(t),f(t)IIs(t),h(t),f(t)QQs(t),s(t)cos,ts(t)sin,tIcQc,,H(),S(),f(t),,II,,,H,S,(),(),QQ,,,,,,H(),S(),f(t)II,,,,,,,ˆ,,,,,,,H(),H()S(),f(t)QhQ,,,,,,,H(),S(t),f(t)II,,,,,,,ˆ,ˆ,,,,,,H(),H()S(t),f(t),h(t),f(t)QQQQ,,,,,s(t),s(t)costpc,,,,s(t)costs(t)sintcostIcQcc,s(t)s(t)cos,ts(t)sin,tIIcQcs(t),s(t),f(t)dI,,,,,,,,,,S(),S(),(,)()pcc,,S(t)S,(,,)S,(,)S,(,,),S(,,)IIcIcQcQcS,(),S(,),F(,)dIs(t),s(t)c(t)ad,,,,s(t)costs(t)sintAcostIcQcdc,,,s(t)Acosts(t)sintIdcQc,A(t)cost(t),,cA(t),As(t)As(t)s(t)dIdIQs(t)Q,,(t)arctanAs(t)dIA,,s(t),即A,,s(t)s(t)ddIQmaxA(t),AAs(t)As(t)s(t)dIdIQdst()stst()()QIIAt,A()dAAAdddst()I,AdAd?x,x当x,,时A(t),As(t)dI图相移法产生线性调制的一般模型根据这个模型我们取不同的H和H的值就得到了不同的调制方式IQ

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