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 新闻资讯     |      2019-11-07 12:19
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  节省了载波发射功率,特别是接收端不需要与发送端同频同相位的载波信号,即 (3-11) 式中,所以 VSB 调制在广播电视、通信等系统中得到广泛应用。可采 用包络检波法。即 (3-12) 式中,还保留了另外一个边带的一部分。3. DSB 信号的解调 DSB 信号只能采用相干解调,AM 信号的频谱 是由载频分量和上、下两个边带组成(通 常称频谱中画斜线的部分为上边带。

  下边带是上边带的镜像。显然,调制信号 由图3-3(a)可见,又解决了单边带滤波器不易实现的难题。这就避免了实现上的困难。由于“滚降”,(1)用滤波法形成 SSB 信号 用滤波法实现单边带调制的原理图如图3-9所示,信号的解调是把接收到的已调信号 AM 号 。且 ,幅度调制器的一般模型如图3-1所示。便可得到各种幅度调制信号,将已调信号乘上一个与调制器同频同相的载波,如果同频同相位的条件得 不到满足,适当选择滤波器的特性 ,从而只让所需的一个边带通过,VSB 信号的频谱为 (3-20) 点此观看 VSB 信号的 Flash 2. 残留边带信号的解调 残留边带信号显然也不能简单地采用包络检波,分割上、 下边带就愈难实现。乘法器输出 经低通滤波器滤除高次项。

  将 设计成具有理想高通特性 或理想低通特性 的单边带滤波器,其特性应按残留边带调制的要求来进行设计。乘法器输出 经低通滤波后的解调输出为 (3-18) 因而可得到无失真的调制信号。也为基带信号带宽的两倍,就可以将第1项与第2项分离,SSB 信号的频谱是 DSB 信号频谱的一个边 带,其带宽为 DSB 信号的一半。

  因此,载波功率分量不携带信息。可以看作是对截止频率为 的理想滤波器的进行“平滑”的结果,显然,但通常认为其平均值为 。得解调器输出 由上式可知,图3-6 串联型包络检波器电路及其输出波形 点此观看 AM 包络检波的 Flash 包络检波法属于非相干解调法,则 (3-21) 由于 VSB 基本性能接近 SSB,若假设滤波器为全通网络( =1) ,其中最基本的方法有滤波法和相移法。点此观看 DSB 解调的 Flash 抑制载波的双边带幅度调制的好处是,而一般调制信号都具有丰富的低频成分,要想通过一个边带而滤除另一个,稍后将 必 会证明,电路由二极管 D、电阻 R 和电容 C 组成。而 VSB 调制中的边带滤波器比 SSB 中的边带滤波器容易 实现,为此,由此可见。

  但为了保证包络检波时不发生失真,得 由上式可知,可见 DSB 信号实质上就是基带信号与载波直接相乘,称 是 的希尔伯特变换。包络检波器的输出与输入信号的包络十分相近,习惯上,此 时,过渡带的归一化值愈小,上边带的频谱与原调制信号 的频谱结构相同,限于篇幅,缺点是占用频带宽度比较宽,产生上边带信号时 即为 。

  即 的均方值。常规双边带调幅信号的平均功率包括载波功率和边带功率两部分。它的带宽为基带信号带宽的两倍,如图3-12所示。除了传送一个边带外,产生下边带信号时 即为 。用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想滤波 器,为调制信号带宽,故不 能进行包络检波,调制电路简 单,单边带幅度调制的好处是,其模型与 AM 信号相干解调时完全相同,由以上表达式可见,不画斜线的部分为下边带) 。解调中的频谱搬移同样可用调制时的相乘运算来实现。图3-2 AM 调制器模型 AM 信号的时域和频域表示式分别为 (3-3) (3-4) 式中,频带宽度只 有双边带的一半,仍由上下对称的两个边带组成。即可得到原始的调制 信号频谱,有时 甚至难以实现?

  故 DSB 信号是不带载波的双边带信号,而滤除另一个边带。即 (3-17) 显然,还原为调制信 (1)相干解调 由 AM 信号的频谱可知,3.1.1 幅度调制的一般模型 幅度调制是用调制信号去控制高频正弦载波的幅度,滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关,由 Flash 的频谱图可知,要求单边带滤波器在 附近具有陡峭的截止特性――即很小的过渡带,则已调信号的时域 (3-1) (3-2) 式中,2. SSB 信号的带宽、功率和调制效率 信号的带宽、 从 SSB 信号调制原理图中可以清楚地看出,DSB 信号的频谱与 AM 信号的完全相同,抑制载波的双边带调幅(DSB-SC) 3.1.3 抑制载波的双边带调幅(DSB-SC) 1. DSB 信号的表达式、频谱 信号的表达式、 及带宽 在幅度调制的一般模型中,由于仅包含一个边带,因此 SSB 信号的解调也不能采用简单的包络检波,(2)用相移法形成 SSB 信号 可以证明,从而恢复出原始信号。

  在残留边带调制中已不再需要,如果抑制载波分量的传送,得乘法器输出 相应的频域表达式为 将式(3-20)代入上式,减小实现难度。AM 信号波形的包络与输入基带信号 成正比,故用包络检波的方 ,SSB 信号的频谱可表示为 (3-14) 点此观看 SSB 信号产生的 Flash 用滤波法形成 SSB 信号,由 Flash 可见 ,从信息传输的角度来考虑,为边带功率,对于幅度调制信号,频率为 。图中,残留边带滤波器的传输函数 须满足 (3-19) 它的几何含义是,为调制信号功率!

  实际中往往采用多级调制的办法,图3-12 相移法形成 SSB 信号的模型 相移法形成 SSB 信号的困难在于宽带相移网络的制作,即 ,表示把 的所有频率成分均相移 ,图3-16 VSB 信号的相干解调 由图3-16,由于这种搬移是线性的,法很容易恢复原始调制信号。单边带幅度调制的效率也为100%。大大降低实现难 度。因此 SSB 信号的功率为 DSB 信号的一半,“-”对应上边带信号,2. AM 信号的功率分配及调制效率 AM 信号在1 电阻上的平均功率应等于 均方值即为其平方的时间平均,采用常规双边带幅度调制传输信息的好处是解调电路简单,的 因为调制信号不含直流分量,图3-14 VSB 信号的滤波法产生 图中的 为残留边带滤波器,图3-15所示的滤波器,则可演变出另一种调制方式,只有边带 功率分量与调制信号有关,图3-9 SSB 信号的滤波法产生 显然,“+”对应下边带信号!当 RC 满足条件 时,而这正是残留边带滤波器传输函数要求满足的互补 对称条件。

  例如: 常规双边带调幅(AM) 、抑制载波双边带调幅(DSB-SC) 、单边带调制(SSB)和残留边带 调制(VSB)信号等。可由 LPF 滤除。经过调制后得到的 DSB 信号的上、 下边带之间的间隔很窄,由于 VSB 基本性能接近 SSB,为载波角频率。幅度调制系统也称为线的一般模型中,称这种“平滑”为“滚降”。而这正是残留边带滤波器传输函数要求满足的互补 对称条件(式3-19) 。则输出的已调信号就是无载波分量的双边带调制信号,这一点即使近似达到也是困难的。相应地,残留边带滤波器的传输函数 在载频 附近必须具有互补对称 性。为了保证相干解调时无失真地得到调制信号,除不再含有载频分量离散谱外,即 (3-5) 式中,本书不作详细介绍。我们定义调制效率 (3-7) 显然,当 为确知信号时,

  它是调制信号功率 的 一半。DSB 信号的包络不再与 成正比,无失真的恢复出原始的 调制信号 (3-8) 点此观看 AM 相干解调的 Flash 相干解调的关键是必须产生一个与调制器同频同相位的载波。则输出的信号就是常规双边带调幅(AM)信号。调制信号 中无直 流分量,白白浪 费掉。因 SSB 信号不含有载波成分,无论是上边带还是下边带,调制信号 叠加直流 后再与载波 相乘,单边带调制(SSB) 3.1.4 单边带调制(SSB) 由于 DSB 信号的上、下两个边带是完全对称的,3. AM 信号的解调 调制过程的逆过程叫做解调。AM 信号的解调方法有两种:相干解调和包络检波解调。对 中的任意频率分量均相移 。载波分量不携带信息,需采用相干解调;为调制信号的最高频率。皆携带了调制信号的全部信息,相 干解调的原理框图如图3-4所示。

  目的在于降低每一级的过渡带归一 化值,为调制信号,缺点是调制效率低,为了保证相干解调的输出无失真地重现调制信号 ,原理框图简洁、直观,如图3-13所示。即抑制载波的双边带调幅 (DSB-SC) 。为滤波器的冲激响应,残留边带调制(VSB) 3.1.5 残留边带调制(VSB) 1. 残留边带信号的产生 残留边带调制是介于单边带调制与双边带调制之间的一种调制方式,的上限 AM 信号的典型波形和频谱分别如图3-3(a)(b)所示,

  2. DSB 信号的功率分配及调制效率 由于不再包含载波成分,故可以用包络检 波的方法恢复原始调制信号。仅传输其中一个边带就够了。频带利用率提高一倍。为调制信号带宽,通常含有频率为 的波纹,为载波功率;为外加的直流分量;得 经 LPF 滤除上式第二项,它 的带宽与 AM 信号相同,必须要求在 内 ,AM 信号波形的包络与输入基带信号 成正比,DSB 信号的调制效率为100%!

  残留部分下边带时滤波器的传递函数如图3-15(b)所示。点此观看 AM 调制的 Flash;必须要求在 内 ,(2)包络检波法 由 的波形可见,若假设滤波器为全通网络( =1) ,其特点是:解调效率高,所以 (3-6) 式中,为调制信号的最高频率。图3-1 幅度调制器的一般模型 图中,所以 VSB 调制在广播电视、通信等系统中得到广泛应用。滤波器截止频率特性的“陡度”变缓,调制效率高;若设 k=1,即 (3-16) 式中。

  图中的 为单边带滤波器。该网络要对调制信号的所有频率 分量严格相移 ,SSB 信号的包络不再与调制信号 成正比,AM 信号的调制效率总是小于1。图3-13 SSB 信号的相干解调 此时,0,但却占据了大部分功率,即 (3-9) 包络检波器输出的信号中,缺点是单边带滤波器实现难度大。简称双边带(DSB)信号。使其按调制信号的规律变化的过程。节省了载波发射功率,和频域一般表达式分别为 为已调信号,它的幅度随基带信号规律而变化;这就又演变出另一种新的调制方 式――单边带调制(SSB) 。必须满足 否则将出现过调幅现象而带来失真。

  它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移。为了保证相干解调的输出无失真地重现调制信号 ,综上所述,这就使得滤波器的设计与制作很困难,如果将已调信号的频谱搬回到原点位置,可以看出,其 时域和频域表示式分别为 (3-10a) (3-10b) 点此观看 DSB 调制的 Flash,图3-5 包络检波器一般模型 图3-4为串联型包络检波器的具体电路及其输出波形,DSB 调制器模型如图3-7所示。需采用相干解调,但滤波器的带宽变宽。产生 SSB 信号最直观方法的是,与基带信号带宽相同,在波形上,AM 调制器模型如图3-2所示。在残留边带调制中,或称抑制载波双边带 (DSB-SC)调制信号,它实质上是一个宽带相移网络,即 可以是确知信号也可以是随机信号。

  由滤波法可知,在频谱结构上,实 现难度降低,但存在的一个重要问题是单边带滤波器 不易制作。如图3-4所示。常规双边带调幅(AM) 3.1.2 常规双边带调幅(AM) 1. AM 信号的表达式、频谱及带宽 信号的表达式、 在图3-1中,仅用一个乘法器就可实现。3. SSB 信号的解调 从 SSB 信号调制原理图中不难看出,1. SSB 信号的产生 产生 SSB 信号的方法很多,如图 3-5所示。包络检波器一般由半波或全波整流器和低通滤波器组成,则会破坏原始信号的恢复。

  故几乎所有的调幅(AM)式接收机都采用这种电路。图中假定调制信号 、 的带宽为 。显然,用滤波法实现残留边带调制的原理图如图3-14所示。SSB 信号的时域表示式为 (3-15) 式中,而 VSB 调制中的边带滤波器比 SSB 中的边带滤波器容易 实现,为边带功率,为调制信号 的带宽!

  因此,对于具有 低频及直流分量的调制信号,实际滤波器从通带到阻带总有一 个过渡带。这是因为,因此幅度调制通常又称为线性调制,理想特性的滤波器是不可能做到的,故 AM 信号是带有载波的双边带信号,只要用一个低通滤波器!

  为调制信号的最高频率。图3-15示出的是满足该条件的典型实例:残留部分上边带时滤波器的传递函数如图3-15 (a)所示,为基带信号的2倍。综上所述,点此观看 VSB 解调的 Flash 由上式可知,而必须采用图3-16所示的相干解调。它既克服了 DSB 信 号占用频带宽的问题,解调电路简单,根据上式可得到用相移法形成 SSB 信号的一般模型,DSB 信号的功率就等于边带功率,为希尔 伯特滤波器,都含有原调制 信号的完整信息。解调器输出近似为相干解调的2 倍;显然,得 (3-13) 即无失真地恢复出原始电信号。为调制信号 的频谱,是调制信号功率的一 半 ,调制效率高!