現(xiàn)代通信原理(03-2).ppt

2019/7/12,1,現(xiàn)代通信原理,第三章 幅度調(diào)制(2),2019/7/12,2,3.3單邊帶調(diào)制（SSB）,一.頻域表示 SSBUSB/LSB BSSB=fm=B =100% 1.頻域表示 SSSB()=SDSB()H(),2019/7/12,3,二.調(diào)制,1. 濾波法：SSSB()=SDSB()H(),濾波法產(chǎn)生單邊帶信號(hào),2019/7/12,4,單邊帶信號(hào)濾波法形成的頻譜變換,2019/7/12,5,實(shí)際電路中，理想的濾波特性不易實(shí)現(xiàn)，所 有的濾波器都不可能是真正的矩形，其上升沿和 下降沿都有一定的過(guò)渡帶。 通常，濾波器的中心頻率越高，過(guò)渡帶就實(shí) 會(huì)越寬，實(shí)現(xiàn)矩形濾波就越困難。即實(shí)現(xiàn)濾波器 的難易與過(guò)渡帶與載頻的歸一化值有關(guān)。 在高頻情況下，要實(shí)現(xiàn)窄帶濾波，通常只有 采用多級(jí)調(diào)制的方式。,2019/7/12,6,例3-2 某單邊帶調(diào)制信號(hào)要求載頻為10MHZ， 調(diào)制信號(hào)頻帶為300-3400HZ，試用兩級(jí)調(diào)制實(shí)現(xiàn)。 解：如果采用一級(jí)實(shí)現(xiàn)。必須要求在10MHZ 中心頻率情況下，過(guò)渡帶的帶寬要小于60OHZ，即 過(guò)渡帶相對(duì)于載頻的歸一化值要小于6*10-5，這是 不可能實(shí)現(xiàn)的。故采用二級(jí)調(diào)制，如圖所示。,2019/7/12,7,以上是多級(jí)調(diào)制頻譜圖，每級(jí)過(guò)渡帶相對(duì)于載 頻的歸一化值只要求小于6*10-3，這是可以實(shí)現(xiàn)的。,2019/7/12,8,要把一個(gè)低通信號(hào)調(diào)制成單邊帶，如視頻 信號(hào)等，由于信號(hào)頻譜中有直流成分（零頻）， 通過(guò)平衡調(diào)制后產(chǎn)生的雙邊帶已調(diào)信號(hào)中， 上邊帶與下邊帶完全連在一起，不能通過(guò)濾報(bào) 器選出單邊帶信號(hào)。 故引出相移法。,2019/7/12,9,2. 時(shí)域表達(dá)及相移法形成,對(duì)于調(diào)制信號(hào)為單頻余弦信號(hào)的情況,時(shí)域表達(dá)式可以通過(guò)簡(jiǎn)單的三角函數(shù)來(lái)得到: 設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為f(t)=Amcosmt 載波為c(t)= cosct 則雙邊帶信號(hào)的時(shí)間波形為 SDSB(t)= Amcosmcosct = 1/2Amcos(c+m)t+Amcos(c-m)t,2019/7/12,10,保留上邊帶的單邊帶調(diào)制信號(hào)為 SUSB(t) =Amcos(c+m)t =Am/2(cosctcosmt-sinctsinmt） 保留下邊帶的單邊帶調(diào)制信號(hào)為 SLSB(t) =Amcos(c-m)t =Am/2(cosctcosmt+sinctsinmt）,2019/7/12,11,用以下相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制,2019/7/12,12,對(duì)于調(diào)制信號(hào)為非周期性的更一般情況， 必須借助希爾伯特變換。,希爾伯特變換,一物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，當(dāng)其傳遞函數(shù)（頻域）為一解析函數(shù)（物理可實(shí)現(xiàn)，連續(xù)可導(dǎo)），其沖擊響應(yīng)必為因果函數(shù)（t0時(shí)，沖擊響應(yīng)為0）。 時(shí)域的因果性和頻域的解析性是等效的。,2019/7/12,13,一個(gè)物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)的實(shí)部和虛部之間存在相互制約的關(guān)系。這一對(duì)關(guān)系式稱(chēng)為希爾伯特變換對(duì)。證明如下： 物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，根據(jù)時(shí)域的因果性，其沖擊響應(yīng)為 ： h(t)=h(t)U(t) U(t)單位階躍函數(shù)。 系統(tǒng)傳遞函數(shù)為 H()=Fh(t)=R()+jx(),2019/7/12,14,由頻域卷積定理可知,2019/7/12,15,由式（3-29）和（3-30）可知,最后有,2019/7/12,16,物理可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)部與虛部之間存在對(duì)應(yīng)確定關(guān)系，稱(chēng)為希爾伯特變換對(duì)。 同理，時(shí)域解析函數(shù)（物理可實(shí)現(xiàn)，連續(xù)可導(dǎo)），其頻域?yàn)橐蚬瘮?shù)（0時(shí)其值為0。同樣存在著希爾伯特變換對(duì)。,2019/7/12,17,證明過(guò)程：,2019/7/12,18,2019/7/12,19,希爾伯特變換有以下性質(zhì)： 1、H cos(ct+)=sin( ct+ )t 2、H sin( ct+ )= -cos( ct+ )t 3、若f(t)的頻帶限于| | C，則有 H f(t)cos ct=f(t)sin ct H f(t)sin ct= -f(t)cos ct,類(lèi)似于付氏變換，希爾伯特變換記作H ，因此,2019/7/12,20,4、若F()為f(t)的付氏變換,則f(t)的希爾伯特變換 的傅式變換為,式中:,物理意義: f(t)信號(hào)通過(guò)傳遞函數(shù)為-jsgn的 濾波器可以得到其希爾伯特變換式。,2019/7/12,21,稱(chēng)傳遞函數(shù)為-jsgn的濾波器為希爾伯特濾波器。 希爾伯特濾波器Hh()=-jSgn() 又稱(chēng)為寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，如下圖：,2019/7/12,22,以下根據(jù)希爾伯特變換來(lái)推導(dǎo)單邊帶信號(hào)的 時(shí)域表達(dá)式。 設(shè)雙邊帶信號(hào)的頻域表達(dá)式為：,頻譜圖為：,下邊帶信號(hào)，就是要將圖中的陰影部分濾出。,2019/7/12,23,用傳遞函數(shù)為HLSB的矩形濾波器，就能實(shí)現(xiàn) 下邊帶信號(hào)SLSB，濾波器的傳遞函數(shù)可以用符號(hào) 函數(shù)來(lái)表示如下,2019/7/12,24,下邊帶信號(hào)可以表示為：,2019/7/12,25,2019/7/12,26,以下是單邊帶相移法的方框圖，圖中的 Hh()是希爾伯特濾波器，能使寬帶的調(diào)制 信號(hào)實(shí)現(xiàn)900的相移。,2019/7/12,27,2019/7/12,28,對(duì)于寬帶信號(hào)，希爾伯特濾波不容易實(shí)現(xiàn) （要求所有頻率分量具有900的相移是困難的）。 常采用維弗法來(lái)產(chǎn)生單邊帶的信號(hào)，如圖所示。,2019/7/12,29,上圖中： 1、如果f(t)的頻率范圍為L(zhǎng)-H，選第一次頻率 搬移的本振a，a=(L+H)/2 2、第一次搬移后的低通濾波器，截止頻率選為 （ H-L）/2。 3、設(shè)第二次搬移所需的本振頻率為b。 4、第二次相乘結(jié)果相加得上邊帶信號(hào)，實(shí)際載頻為 b-a。 第二次相乘結(jié)果相減得下邊帶