第3章 模拟调制系统(2).ppt
3.2单边带调制（SSB）抑制载波的双边带调幅尽管节省了载波功率,但与常规双边带调幅一样，上下两个边带是完全对称的，所携带的信息完全相同，而用一个边带就可以传输全部信息,这样就产生了单边带调制(Single side band)。SSB不仅节省了载波功率，而且还节省了一半传输频带。f()-mm0SDSB()-cc0USBUSBLSBLSBSSSB()-cc0USBUSBSSSB()-cc0LSBLSB3.2.13.2.1单边带（单边带（SSBSSB）的频谱）的频谱DSB信号基带信号单边带信号（USB）单边带信号（LSB）1 滤波法滤波法当需要保留上边带时 cosct HSSB()f(t)SSSB(t)SDSB(t)当需要保留下边带时3.2.23.2.2单边带信号的产生单边带信号的产生滤波法的特点滤波法的特点：优点：简单缺点：对滤波器要求严格，实际中难 以实现。不得不采用多次频谱搬移SSSB()=SDSB()HSSB()根据符号函数sgn的特性，+1 0 sgn（）=0 =0 -1 0理想低通滤波器单边带（单边带（SSBSSB）信号及频谱）信号及频谱下边带SSB信号频域表达式:信号信号 的希尔伯特变换，希尔伯特变换用符号的希尔伯特变换，希尔伯特变换用符号H H来表示来表示希尔伯特变换希尔伯特变换卷积卷积输出输出SSBSSB信号的时域表示式信号的时域表示式输出输出SSBSSB信号的频域表示式信号的频域表示式其中“”表示取下边带,“”表示取上边带。2 相移法产生单边带信号相移法的特点：相移法的特点：优点优点：克服滤波法存在的问题缺点：宽带相移网络制作困难3.2.3 SSB3.2.3 SSB信号的解调信号的解调通过低通滤波器通过低通滤波器LPFLPF，抑制高频分量，得：，抑制高频分量，得：相干解调相干解调 cos(ct+)本地载波 LPFs(t)ud(t)vp(t)3.3 3.3 残留边带残留边带(VSB)(VSB)调制调制 如果基带信号的频谱很宽，并且低频分量的如果基带信号的频谱很宽，并且低频分量的振幅又很大，比如电视图像基带信号频谱带宽振幅又很大，比如电视图像基带信号频谱带宽达达6MHz6MHz，且低频分量振幅很大，上下边带连在，且低频分量振幅很大，上下边带连在一起，在这种情况下，不论是滤波法还是相移一起，在这种情况下，不论是滤波法还是相移法法SSBSSB调制均不易实现，这时一般采用残留边带调制均不易实现，这时一般采用残留边带调制。调制。残留边带调制是介于双边带调制与单边带调残留边带调制是介于双边带调制与单边带调制之间的一种折中方案。通常用滤波法产生，制之间的一种折中方案。通常用滤波法产生，用同步检波器解调。用同步检波器解调。残留边带信号的频谱为：残留边带信号的频谱为：LPF为了保证相干解调的输出无失真地重现调制信号为了保证相干解调的输出无失真地重现调制信号:通常把满足上式的残留边带滤波器特性称为具通常把满足上式的残留边带滤波器特性称为具有互补对称特性。在载波处具有互补对称特性，接有互补对称特性。在载波处具有互补对称特性，接收端才能不失真的恢复原基带信号收端才能不失真的恢复原基带信号。满足上式的残留边带滤波器的可能形式有两种：满足上式的残留边带滤波器的可能形式有两种：每种滚降特性曲线并不是唯一的。每种滚降特性曲线并不是唯一的。低通滤波器低通滤波器带通（或高通）滤波器带通（或高通）滤波器3.4各种幅度调制系统的定性比较 1、时域：调制信号的幅度随基带信号的变化而变化。时域：调制信号的幅度随基带信号的变化而变化。2、频域：调制信号的频谱是基带信号频谱在频域内的、频域：调制信号的频谱是基带信号频谱在频域内的简单搬移，频谱结构没有发生变化。幅度调制又称为简单搬移，频谱结构没有发生变化。幅度调制又称为线性调制。线性调制。3、产生的共同模型：、产生的共同模型：共同特性共同特性C(t)带 通 滤 波 器H（）f(t)4、解调的共同模型：同步检波器C(t)低通滤波器H（）3.4各种幅度调制系统的定性比较 各种线性调制方式的性能特点比较各种线性调制方式的性能特点比较1 调幅：优点：设备简单缺点：功率利用率及调制效率低；带宽是基带信号最高频率的两倍；抗干扰性能差，尤其是抗选择性衰落性能差。适用：无线电广播系统、军用通信中应用广泛。2 DSB：优点：节省发射功率，降低成本（与AM相比）；缺点：同步系统复杂；适用：点对点通信、立体声广播（L-R信号DSB调制），军用通信中应用不多。3.4各种幅度调制系统的定性比较 3 SSB：优点：节省发射功率；节约频带，便于实现多路通信；抗干扰能力强，解调增益有3dB的信噪比的改善；抗选择性衰落性能好；缺点：同步系统复杂；适用：军用短波通信中应用最多。4 VSB：优点：带宽比DSB系统窄；滤波器截止特性比SSB系统要求低，比较容易实现。缺点：同步系统复杂；适用：电视图像传输，军事通信中应用不多。3.5 3.5 线性调制系统的抗噪声性能线性调制系统的抗噪声性能BPFBPF解调器解调器高斯白噪声高斯白噪声 窄带高斯白噪声窄带高斯白噪声 在相同输入功率条件下，信噪比增益越高，在相同输入功率条件下，信噪比增益越高，则调制器的抗噪声性能越好。则调制器的抗噪声性能越好。线性调制相干解调的抗噪声性能线性调制相干解调的抗噪声性能BPFBPFLPFLPF解调器解调器C(t)分析模型分析模型3.5.13.5.1双边带（双边带（DSBDSB）系统）系统解调器输入信号：解调器输入信号：解调器输入信号功率：解调器输入信号功率：解调器输入噪声功率：解调器输入噪声功率：解调器输入信噪比：解调器输入信噪比：若同步解调器中相干载波为若同步解调器中相干载波为 ,则解调器则解调器输出信号：输出信号：解调器输出信号功率：解调器输出信号功率：解调器输出噪声解调器输出噪声解调器输出噪声功率：解调器输出噪声功率：解调器输出信噪比：解调器输出信噪比：DSBDSB调制信噪比增益调制信噪比增益G G：解调器输出噪声：解调器输出噪声：解调器输出信号和输出信号平均功率为：解调器输出信号和输出信号平均功率为：3.5.2 3.5.2 单边带（单边带（SSBSSB）系统系统解调器输入噪声功率：解调器输入噪声功率：解调器输出噪声功率：解调器输出噪声功率：输入信噪比为：输入信噪比为：输出信噪比为：输出信噪比为：SSBSSB信号同步解调时信号同步解调时的制度增益：的制度增益：根据上面分析得根据上面分析得G GDSBDSB=2G=2GSSBSSB ，这能否说明双边，这能否说明双边带系统的抗噪声性能比单边带系统的好呢？回答是带系统的抗噪声性能比单边带系统的好呢？回答是否定的。因为在解调器输入端：否定的。因为在解调器输入端：DSB信号的输入信号功率是SSB信号输入功率的2倍（因为SSB信号中的希尔波特分量被解调滤波器滤除了）。如果解调器的输入噪声功率谱密度相等，输入信号功率相等，则输出信噪比相等。3.5.3 3.5.3 调幅（调幅（AMAM）系统）系统 输入信噪比：输入信噪比：解调器输入信号：解调器输入信号：解调器输入噪声：解调器输入噪声：解调器输入信号功率：解调器输入信号功率：解调器输入噪声功率：解调器输入噪声功率：AMAM系统通常采用包络检波系统通常采用包络检波 BPFBPF包络检包络检波器波器（1 1）大信噪比）大信噪比，即即AMAM系统通常采用包络检波系统通常采用包络检波 输出信号功率输出信号功率 输出噪声功率输出噪声功率 输出信噪比输出信噪比 调制制度增益调制制度增益（2 2）小信噪比）小信噪比，即即结论：结论：输出没有单独的信号项，实际上就是一个随机输出没有单独的信号项，实际上就是一个随机噪声。噪声。“门限效应门限效应”，就是当包络检波器的输入信噪，就是当包络检波器的输入信噪比降低到一个特定的数值后，检波器输出信噪比降低到一个特定的数值后，检波器输出信噪比出现急剧恶化的现象。特定的输入信噪比值比出现急剧恶化的现象。特定的输入信噪比值称为称为“门限效应门限效应”。例例1 1：设某信道具有均匀的双边功率谱密度：设某信道具有均匀的双边功率谱密度 在该信道中传输抑制载波的双边带信号，并设调制信号在该信道中传输抑制载波的双边带信号，并设调制信号f(tf(t)的频带限制在的频带限制在5KHz5KHz，而载波为而载波为100KHz100KHz，已调信号的功率为已调信号的功率为10KW10KW。若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过带宽若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过带宽为为10KHz10KHz的一理想带通滤波器滤波，试问：的一理想带通滤波器滤波，试问：（1 1）该理想带通滤波器中心频率为多大？）该理想带通滤波器中心频率为多大？（2 2）解调器输入端的信噪功率比为多大？解调器输入端的信噪功率比为多大？（3 3）解调器输出端的信噪功率比为多大？）解调器输出端的信噪功率比为多大？（4 4）求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示）求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示出来。出来。解：解：解调器输入信噪比解调器输入信噪比 解调器输出信噪比解调器输出信噪比SNR SNR DSBDSB调制制度增益调制制度增益G G
