第3章 模拟线性调制2

第3章 模拟线性调制2 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。 3.3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。 1. 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2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Δf ?ΔB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， ,3,,10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， ,3,,10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300HZ，经 过双边带调制后，上、下边带之间的间隔仅有 600HZ，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40dB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 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 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10MHZ，调制信号频带300-3400HZ，实现SSB调制。 f,10MHz,f,300Hz,f,3400HzcLH 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0，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0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。 1、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/2的结果 sin,tsin,tcos,tcos,tmcmc 那么有了上面的这些 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ，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,,--?ò??à??ò??à??22, 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(4—14)，就可以得到调制信号为任意信号的SSB信号的时域表不式 ,11 s(t),f(t)cos,t,f(t)sin,tSSBcc 22 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/2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/2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1/2。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。 3.4 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 4 - 8(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,,,d，h,()f(t,,)sin,tsin,,d,cccc,,,,,, h(t),h(t)cos,tIc h(t),h(t)sin,tQc s(t),[h(t),f*(t)]cos,t，[h(t),f*(t)]sin,tIcQc s(t),h(t),f(t)II s(t),h(t),f(t)QQ s(t),s(t)cos,t，s(t)sin,tIcQc ,,H(),1S(),f(t),,II ,,,H,S,(),0(),0QQ,, 11,,,,H(),S(),f(t)II,,,,22, ,,11ˆ,,,,,,,H(),H()S(),f(t)QhQ,,22,, 11,,,H(),S(t),f(t)II,,,,22, ,,111ˆ,ˆ,,,,,,H(),H()S(t),f(t),h(t),f(t)QQQQ,,222,, ,s(t),s(t)costpc ,,,,[s(t)cost，s(t)sint]cost IcQcc 111,s(t)，s(t)cos2,t，s(t)sin2,tIIcQc222 1s(t),s(t),f(t) dI2 1,,,,,,,,,,S(),S(),[(,)，(，)]pcc,2 111,S(t)，[S,(,,2)，S,(，,2)]，[S,(,2,),S(,，2,)]IIcIcQcQc2441S,(),S(,),F(,) dI2 s(t),s(t)，c(t)ad ,,,,s(t)cost，s(t)sint，AcostIcQcdc ,,,[s(t)，A]cost，s(t)sintIdcQc,A(t)cos[t，(t)],,c 12222 A(t),[A，s(t)，2As(t)，s(t)]dIdIQ s(t)Q ,,(t)arctan[]，As(t)dI 22 A,,s(t),即A,,s(t)，s(t)ddIQmax 12222 A(t),A[A，s(t)，2As(t)，s(t)]dIdIQd 212st()stst()2()QII2At,A，，，()[1]d22AAAddd 1st2()I2,A，[1]dAd 1？1，x,1，x;当x,,1时 2 A(t),A，s(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