5.1 幅度調(diào)制的原理

1、15.0 基本概念基本概念 5.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理 5.3 非線性調(diào)制的原理非線性調(diào)制的原理5.5 各種模擬系統(tǒng)的比較各種模擬系統(tǒng)的比較 5.6 頻分復用（頻分復用（FDM） 5.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪性能第五章第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 2調(diào)制信號調(diào)制信號指來自信源的基帶信號（指來自信源的基帶信號（低頻低頻） 載波載波未受調(diào)制的周期性振蕩信號，它可以是正弦波，也可未受調(diào)制的周期性振蕩信號，它可以是正弦波，也可以是非正弦波（以是非正弦波（高頻高頻）調(diào)制調(diào)制用調(diào)制信號去控制載波信號的某個參數(shù)，使參數(shù)隨調(diào)用調(diào)制信

2、號去控制載波信號的某個參數(shù)，使參數(shù)隨調(diào)制信號的變化而變化制信號的變化而變化,把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊话研盘栟D(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。種過程。已調(diào)信號已調(diào)信號載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號,調(diào)制信號和載波的合調(diào)制信號和載波的合成信號成信號(高頻高頻）解調(diào)（檢波）解調(diào)（檢波）調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號中的調(diào)調(diào)制的逆過程，其作用是將已調(diào)信號中的調(diào)制信號恢復出來。制信號恢復出來。 基本概念基本概念5.0 基本概念基本概念 3提高無線通信時的天線輻射效率。提高無線通信時的天線輻射效率。把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)信道的多把多個基帶信號分

3、別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)信道的多路復用，提高信道利用率。路復用，提高信道利用率。擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實現(xiàn)傳擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。輸帶寬與信噪比之間的互換。 調(diào)制的目的調(diào)制的目的5.0 基本概念基本概念 4)(tm)(tS調(diào)制器調(diào)制器)(tc 調(diào)制模型調(diào)制模型調(diào)制信號調(diào)制信號載波載波已調(diào)信號已調(diào)信號5.0 基本概念基本概念 5根據(jù)調(diào)制信號、載波類型、載波參數(shù)變化的不同進行分類。根據(jù)調(diào)制信號、載波類型、載波參數(shù)變化的不同進行分類。連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制模擬連續(xù)波調(diào)制模擬連續(xù)波調(diào)制（簡稱模擬調(diào)制）（簡

4、稱模擬調(diào)制）數(shù)字連續(xù)波調(diào)制數(shù)字連續(xù)波調(diào)制（簡稱數(shù)字調(diào)制）（簡稱數(shù)字調(diào)制）數(shù)字脈沖調(diào)制數(shù)字脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制角度調(diào)制角度調(diào)制幅度調(diào)制幅度調(diào)制AMAMDSB-SCDSB-SCSSBSSBVSBVSBFMPM 調(diào)制的分類調(diào)制的分類 正弦波的瞬時角頻率或相位隨正弦波的瞬時角頻率或相位隨輸入信號的變化而變化輸入信號的變化而變化,包括頻包括頻率調(diào)制、相位調(diào)制率調(diào)制、相位調(diào)制幅度調(diào)制：正弦波的幅度隨輸入信幅度調(diào)制：正弦波的幅度隨輸入信號的變化而變化號的變化而變化,包括調(diào)幅、雙邊包括調(diào)幅、雙邊帶、單邊帶和殘留邊帶帶、單邊帶和殘留邊帶;5.0 基本概念基本概念 6線性調(diào)制線性調(diào)制非線性調(diào)制非線性調(diào)

5、制0( )cos( )( )c tAmttm t幅度調(diào)制幅度調(diào)制頻率調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制相位調(diào)制5.0 基本概念基本概念 7振幅調(diào)制振幅調(diào)制 tAtmts00cos)()(5.0 基本概念基本概念 8頻率調(diào)制頻率調(diào)制 ttmts)(cos)(05.0 基本概念基本概念 9相位調(diào)制相位調(diào)制 )(cos)(0tmtts5.0 基本概念基本概念 10頻頻譜譜移移動動及及帶帶通通性性質(zhì)質(zhì)AMPMFM5.0 基本概念基本概念 115.0 基本概念基本概念 5.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理 5.3 非線性調(diào)制的原理非線性調(diào)制的原理5.5 各種模擬系統(tǒng)的比較各種模擬系統(tǒng)的比較 5.6 頻分復用（頻分復用

6、（FDM） 5.2 線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪性能5.4 調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪性能調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪性能第五章第五章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) 12正弦型載波為正弦型載波為 式中，式中， A 載波幅度；載波幅度； c 載波角頻率；載波角頻率； 0 載波初始相位（以后假定載波初始相位（以后假定 0 0）。）。 則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號（已調(diào)信號）一般可表示成則根據(jù)調(diào)制定義，幅度調(diào)制信號（已調(diào)信號）一般可表示成式中，式中， m(t) 基帶調(diào)制信號。基帶調(diào)制信號。0( )coscc tAt( )( )coscs tAm tt調(diào)幅定義：調(diào)幅定義：載波的載波的振幅振幅隨調(diào)制信號的變化而變化隨調(diào)制

7、信號的變化而變化適當選擇適當選擇帶通濾波器帶通濾波器的的特性，便可以得到各種特性，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。幅度調(diào)制信號。5.1 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理13設(shè)調(diào)制信號設(shè)調(diào)制信號m(t)的頻譜為的頻譜為M( )，則已調(diào)信號的頻譜為，則已調(diào)信號的頻譜為: 2( )()()mccASMM 已調(diào)信號的頻譜是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移已調(diào)信號的頻譜是基帶信號頻譜在頻域內(nèi)的簡單搬移( (精確到常數(shù)因精確到常數(shù)因子子) )。由于這種搬移是。由于這種搬移是線性線性的，因此，幅度調(diào)制又稱為的，因此，幅度調(diào)制又稱為線性調(diào)制線性調(diào)制。 注意：注意：這里的這里的“線性線性”并不意味

8、著已調(diào)信號與調(diào)制信號之間符合線并不意味著已調(diào)信號與調(diào)制信號之間符合線性變換關(guān)系。性變換關(guān)系。M()0(a) 輸入信號頻譜密度輸入信號頻譜密度Sm()c-c0(b) 輸出信號頻譜密度輸出信號頻譜密度5.1 幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理幅度調(diào)制（線性調(diào)制）的原理1400( )( )coscos( )cosAMcccstAm ttAtm tt2 信號表達式信號表達式 m(t) 調(diào)制信號，均值為調(diào)制信號，均值為0； A0 常數(shù)，表示疊加的直流分量。常數(shù)，表示疊加的直流分量。)(tSmtc cos0( )Am t( )m t0A1 調(diào)制器模型調(diào)制器模型 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波15

9、tc cost)(tSmt3 信號波形信號波形0( )Am tt0A包絡(luò)包絡(luò))(tmt由波形可以看出，由波形可以看出，當滿足條件當滿足條件 |m(t)|max A0時，其時，其包絡(luò)與調(diào)制包絡(luò)與調(diào)制信號波形相同信號波形相同，因，因此用此用包絡(luò)檢波法包絡(luò)檢波法很很容易恢復出原始調(diào)容易恢復出原始調(diào)制信號。制信號。過調(diào)幅過調(diào)幅 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波16過調(diào)幅失真過調(diào)幅失真用其他的解調(diào)方法，用其他的解調(diào)方法，如如同步檢波同步檢波。 ( )AMStt0t0tcosc0( )Am tt00A( )m tt0包絡(luò)包絡(luò)包絡(luò)檢波將包絡(luò)檢波將發(fā)生失真發(fā)生失真 5.1.1 AM信號：普通調(diào)

10、幅波信號：普通調(diào)幅波17包絡(luò)檢波低通濾波隔直 （1 1）包絡(luò)檢波（二極管單向?qū)ㄐ裕┌j(luò)檢波（二極管單向?qū)ㄐ裕?（2）低通濾波（除去高頻成分）低通濾波（除去高頻成分） （3）隔斷直流（恢復基帶波形）隔斷直流（恢復基帶波形）4 4 解調(diào)方法解調(diào)方法 非相干解調(diào)：包絡(luò)檢波法非相干解調(diào)：包絡(luò)檢波法 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波184 4 解調(diào)方法解調(diào)方法 相干解調(diào)：同步檢波法相干解調(diào)：同步檢波法00( )( )cos( )coscos1( )1 cos22pAMccccststtAm tttAm tt01( )( )2ds tAm t0( )( )cosAMcstAm tt嚴格

11、同步的嚴格同步的本地載波本地載波 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波sAM(t)sp(t)sd(t)195 5 頻譜：頻譜：若若m(t)為確知信號，則為確知信號，則AM信號的頻譜為信號的頻譜為00( )()cos()()2()cccm tMtAA 因為因為0()(cos( ) cosAMccSFAtFm tt0( )( )( ) cosmAMcStStAm tt且且 若若m(t)為隨機信號為隨機信號，則已調(diào)信號的頻域表示式必須用，則已調(diào)信號的頻域表示式必須用功率譜功率譜描述。描述。 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波01()()()()2ccccAMM 200c c

12、 )(M Hf0cHfc cHf AMS0cHfcHfc 上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶2HfAM 頻譜示意圖頻譜示意圖SAM(t) 的頻譜是的頻譜是 m(t) 的頻譜在頻域內(nèi)的線性搬移稱之為線性調(diào)制的頻譜在頻域內(nèi)的線性搬移稱之為線性調(diào)制下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶載頻分量載頻分量載頻分量載頻分量 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波216 AM信號的特性信號的特性帶寬帶寬：它是：它是帶有載波分量帶有載波分量的雙邊帶信號，帶寬是基帶信號帶寬的雙邊帶信號，帶寬是基帶信號帶寬 fH 的兩倍：的兩倍：功率功率：當當m(t)為確知信號時，為確知信號時，2AMHBf 22222002cos( )cos

13、( )coscccAtmttA m tt ( )0m t 若，220( )22AMcSAmtPPP則載波功率載波功率邊帶功率邊帶功率 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波2220( )( ) cosAMAMcPstAm tt 22 調(diào)制效率調(diào)制效率 AM信號的總功率包括信號的總功率包括載波功率載波功率和和邊帶功率邊帶功率兩部分。只有邊帶兩部分。只有邊帶功率才與調(diào)制信號有關(guān)，功率才與調(diào)制信號有關(guān)，載波分量并不攜帶信息載波分量并不攜帶信息。 有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）占信號總功率的比有用功率（用于傳輸有用信息的邊帶功率）占信號總功率的比例稱為例稱為調(diào)制效率調(diào)制效率： 222

14、0SAMAMmtPPAmt 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波23當當m(t) = Am cos mt (單音余弦信號），時單音余弦信號），時當當“滿調(diào)幅滿調(diào)幅”時，時，|m(t)|max = A0時，時，調(diào)制效率調(diào)制效率最高最高 max 1/3222( )/mmtA 222222002mAMmmtAAAAmt AM信號的功率利用率很低。信號的功率利用率很低。應用：中短波段應用：中短波段AMAM廣播。廣播。 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波0mAMAA 調(diào)幅指數(shù)調(diào)幅指數(shù):222AMAMAM 24 222222002mAMmmtAAAAmt 22125AMAM SA

15、MAMPP cAMSPPP (1)40 ()AMAMPKW 5.1.1 AM信號：普通調(diào)幅波信號：普通調(diào)幅波 【例【例5.1】 已知一已知一AM廣播電臺輸出功率為廣播電臺輸出功率為50KW，采用單頻，采用單頻余弦信號進行調(diào)制，調(diào)幅指數(shù)為余弦信號進行調(diào)制，調(diào)幅指數(shù)為0.707，計算調(diào)制效率和載波功率。，計算調(diào)制效率和載波功率。00 707.mAMAA 25ttmtStScDSBm cos)()()( 雙邊帶調(diào)制原理雙邊帶調(diào)制原理: :在在AMAM信號中，載波分量并不攜帶信息，信息信號中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由邊帶傳送。如果在完全由邊帶傳送。如果在AMAM調(diào)制模型中將直流去掉，即可得到一

16、調(diào)制模型中將直流去掉，即可得到一種高調(diào)制效率的調(diào)制方式種高調(diào)制效率的調(diào)制方式抑制載波雙邊帶調(diào)制抑制載波雙邊帶調(diào)制，簡稱雙邊帶，簡稱雙邊帶調(diào)制調(diào)制(DSB)(DSB) 1 1 信號表達式信號表達式:無直流分量無直流分量A A0 05.1.2 雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSB）2 2 頻譜：頻譜：無載頻分量無載頻分量)()(21)(ccDSBMMS 3 3 信號帶寬信號帶寬2D S BHBf26ttmtStScDSBm cos)()()( DSB DSB 信號表達式信號表達式波形：波形：DSB DSB 頻譜結(jié)構(gòu)頻譜結(jié)構(gòu))t (mtA0)t (Smt0 )()()(ccDSBMM21S 頻譜圖：頻譜圖

17、：t0tcoscfH)(M0cHf c cHf )(DSBScHfcHfc 0c c 02Hf下邊帶下邊帶上邊帶上邊帶包絡(luò)包絡(luò)5.1.2 雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSB）274 4 解調(diào)方法解調(diào)方法 相干解調(diào)：同步檢波法相干解調(diào)：同步檢波法5.1.2 雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSB）28sDSB(t)sp(t)sd(t)( )( )cos( )coscos1( )1cos 22pDSBccccstSttm tttm tt1( )( )2dstm t( )( )cosDSBcstm tt嚴格同步嚴格同步的本地載的本地載波波5.1.2 雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSB）29乘積調(diào)乘積調(diào)制器制器-90

18、o移相器移相器乘積調(diào)乘積調(diào)制器制器)cos(tc )sin(tc 消息信號消息信號f1(t)消息信號消息信號f2(t)復合信號復合信號s(t)乘積調(diào)乘積調(diào)制器制器低通濾低通濾波器波器-90o移相器移相器乘積調(diào)乘積調(diào)制器制器低通濾低通濾波器波器cos()ctsin()ct11( )2f t21( )2ft復合信號復合信號s(t)(a)發(fā)射機發(fā)射機(b)接收機接收機12( )( )cos( )sinccs tf ttf tt【例【例5.2】P128頁習題頁習題5-65.1.2 雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSB）30解：解：相加器輸出波形為：相加器輸出波形為：12( )( )cos( )sinccf

19、tf ttf tt接收端采用的是相干解調(diào)，所以可確定接收端采用的是相干解調(diào)，所以可確定:12( )cos( )sinccc ttc tt對上支路有：對上支路有：120112( )( )cos( )sin)cos111( )( )cos2( )sin2222ccccf tf ttf tttf tf ttf tt經(jīng)低通濾波后為：經(jīng)低通濾波后為：1/2f1(t)對下支路有：對下支路有：12122( )( )cos( )sin)sin111( )sin2( )( )cos2222cccccf tf ttf tttf ttf tf tt經(jīng)低通濾波后為：經(jīng)低通濾波后為：1/2f2(t)5.1.2 雙邊帶調(diào)

20、制（雙邊帶調(diào)制（DSB）314 4 調(diào)制效率調(diào)制效率 DSBDSB信號的總功率只包括信號的總功率只包括邊帶功率邊帶功率，不含有，不含有載波功率載波功率，所以，所以DSBDSB信號的調(diào)制效率是信號的調(diào)制效率是100%100%，即全部功率都用于信息傳輸。，即全部功率都用于信息傳輸。5 5 優(yōu)點優(yōu)點 功率利用率較高（與功率利用率較高（與AMAM相比）相比）, ,節(jié)省了載波功率節(jié)省了載波功率6 6 缺點缺點 不能用包絡(luò)檢波，需用相干解調(diào)，較復雜。不能用包絡(luò)檢波，需用相干解調(diào)，較復雜。但頻帶與但頻帶與AM信號信號同，是調(diào)制信號帶寬的同，是調(diào)制信號帶寬的2倍。倍。7 7 應用應用 FMFM立體聲中的差信號

21、調(diào)制，彩色立體聲中的差信號調(diào)制，彩色TVTV系統(tǒng)中的色差信號調(diào)制，以系統(tǒng)中的色差信號調(diào)制，以及正交調(diào)制等。及正交調(diào)制等。5.1.2 雙邊帶調(diào)制（雙邊帶調(diào)制（DSB）325.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號 原理：原理：因為因為DSBDSB上、下邊帶都包含了上、下邊帶都包含了M( )的所有頻譜成的所有頻譜成分，因此傳一個邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省分，因此傳一個邊帶即可。這樣既節(jié)省發(fā)送功率，還可節(jié)省一半傳輸頻帶，這種方式稱為一半傳輸頻帶，這種方式稱為單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制。 產(chǎn)生產(chǎn)生SSBSSB信號的方法有兩種：信號的方法有兩種：濾波法濾波法和和相移法相移法。331,0,(

22、)()USBccHH ( )( )SSBDSBSSH SSB SSB信號的頻譜信號的頻譜單邊帶濾波器的傳單邊帶濾波器的傳輸函數(shù)輸函數(shù)若具有如下理想低通特性，則可若具有如下理想低通特性，則可濾除上邊帶濾除上邊帶。若具有如下理想高通特性，則可若具有如下理想高通特性，則可濾除下邊帶濾除下邊帶。1,0,()()LSBccHH 1 1、濾波法原理、濾波法原理 用邊帶濾波器，濾除不要的邊帶用邊帶濾波器，濾除不要的邊帶: : 5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號345.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號35上邊帶頻譜圖上邊帶頻譜圖上邊帶要求上邊帶要求下邊帶要求下邊帶要求)(H cc

23、01)(Hcc01下邊帶頻譜圖下邊帶頻譜圖36濾波法的技術(shù)難點濾波法的技術(shù)難點濾波特性很難做到具有陡峭的截止特性，實際濾波器從通帶到濾波特性很難做到具有陡峭的截止特性，實際濾波器從通帶到阻帶總有一個阻帶總有一個過渡帶過渡帶，允許的過渡帶為最低頻率，允許的過渡帶為最低頻率2倍。倍。 例如，若經(jīng)過濾波后的話音信號的最低頻率為例如，若經(jīng)過濾波后的話音信號的最低頻率為300Hz，則上下，則上下邊帶之間的頻率間隔為邊帶之間的頻率間隔為600Hz，即允許過渡帶為，即允許過渡帶為600Hz。5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號37 濾波器實現(xiàn)的難易與過渡帶相對于濾波器實現(xiàn)的難易與過渡帶相對于載

24、頻的歸一化值載頻的歸一化值有關(guān)，過渡帶有關(guān)，過渡帶的歸一化值越小，分割上、下邊帶的濾波器就越容易實現(xiàn)。的歸一化值越小，分割上、下邊帶的濾波器就越容易實現(xiàn)。 載頻歸一化值：調(diào)制信號的最低頻率的載頻歸一化值：調(diào)制信號的最低頻率的2倍（過渡帶）與載頻之倍（過渡帶）與載頻之比。比。 在在600Hz過渡帶和不太高的載頻情況下，濾波器不難實現(xiàn)；但當過渡帶和不太高的載頻情況下，濾波器不難實現(xiàn)；但當載頻較高時，采用一級調(diào)制直接濾波的方法已不可能實現(xiàn)單邊帶調(diào)制。載頻較高時，采用一級調(diào)制直接濾波的方法已不可能實現(xiàn)單邊帶調(diào)制。 可以采用可以采用多級多級（一般采用兩級）（一般采用兩級）DSB調(diào)制及邊帶濾波的方法，即調(diào)

25、制及邊帶濾波的方法，即先在較低的載頻上進行先在較低的載頻上進行DSB調(diào)制，調(diào)制，目的是增大過渡帶的歸一化值目的是增大過渡帶的歸一化值，以，以利于濾波器的制作。利于濾波器的制作。再在要求的載頻上進行第二次調(diào)制再在要求的載頻上進行第二次調(diào)制。5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號38 【例【例5.3】某單邊帶調(diào)制信號要求載頻為某單邊帶調(diào)制信號要求載頻為10MHz,調(diào)制信號頻調(diào)制信號頻帶為帶為3003400Hz，討論其調(diào)制實現(xiàn)方式。，討論其調(diào)制實現(xiàn)方式。 （1）若采用一級調(diào)制方案，由于調(diào)制信號的最低頻率為）若采用一級調(diào)制方案，由于調(diào)制信號的最低頻率為300Hz，因為過渡帶相對于載頻的歸一

26、化值為，因為過渡帶相對于載頻的歸一化值為610-5，單邊帶濾波，單邊帶濾波器無法實現(xiàn)。器無法實現(xiàn)。 （2）若采用兩級調(diào)制方案，第一次調(diào)制的載頻為）若采用兩級調(diào)制方案，第一次調(diào)制的載頻為100KHz，經(jīng)單邊帶濾波后再作第二次調(diào)制和濾波。經(jīng)單邊帶濾波后再作第二次調(diào)制和濾波。5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號39允許過渡帶為600Hz允許過渡帶為200.6 kHzfc1-300fc2-100.3fc1+300fc2+100.340 對于濾波器對于濾波器HSSB1()的的過渡帶相對于載頻過渡帶相對于載頻fc1的歸一化值為的歸一化值為610-3，對于濾波器，對于濾波器HSSB2()的過渡

27、帶相對于載頻的過渡帶相對于載頻fc2的歸一化值的歸一化值為為2.00610-2。這樣子就容易實現(xiàn)了。這樣子就容易實現(xiàn)了 當調(diào)制信號中含有當調(diào)制信號中含有直流及低頻分量直流及低頻分量時濾波法就不適用了。時濾波法就不適用了。因為直流成分低頻分量必須用因為直流成分低頻分量必須用過渡帶為過渡帶為0的理想濾波器才能將的理想濾波器才能將上下邊帶分割開來，這是不可能的。上下邊帶分割開來，這是不可能的。5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號41若若 ，則有：，則有：)()( Ftf2、希爾伯特變換、希爾伯特變換111( )( )*( )f tf tfdtt時域表達式時域表達式111( )( )*(

28、)( )f tf tfdtt 表明其希氏變換的頻譜等于該信號頻譜的表明其希氏變換的頻譜等于該信號頻譜的負頻域全部頻率負頻域全部頻率成分相移成分相移/2，而，而正頻域全部頻率成分相移正頻域全部頻率成分相移-/2 。( )( )sgnFFj 1,0sgn1,0 5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號42f(t)cosctsinctsinct-cosctm(t)cosct m(t)sinct m(t)sinct -m(t)cosct( )ft常用希爾伯特變換常用希爾伯特變換5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號43引入：引入：希氏濾波器希氏濾波器, ,其傳遞函數(shù)為其傳遞函數(shù)為

29、2()20()|() |0jjjejHHeejjSgn 物理意義物理意義：m(t)通過傳遞函數(shù)為通過傳遞函數(shù)為-jsgn 的濾波器即可得到其的濾波器即可得到其希爾伯特變換希爾伯特變換-jsgn 是是希爾伯特濾波器希爾伯特濾波器傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 表明表明：希爾伯特濾波器實質(zhì)上是一個寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對：希爾伯特濾波器實質(zhì)上是一個寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，對m(t)中的任意頻率分量相移中的任意頻率分量相移/2 ，即可得到其希爾伯特變換。，即可得到其希爾伯特變換。5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號443、相移法和、相移法和SSB信號的時域表示信號的時域表示 原理：利用相移網(wǎng)絡(luò)，使原理：利用相移網(wǎng)絡(luò)，

30、使DSB信號的上下邊帶的相位符號信號的上下邊帶的相位符號相反，比便在合成過程中消除一個邊帶相反，比便在合成過程中消除一個邊帶SSB信號的時域表示式信號的時域表示式設(shè)單頻調(diào)制信號：設(shè)單頻調(diào)制信號： 載波：載波：DSB信號的時域表示式為信號的時域表示式為( )cosmmm tAt 11( )coscoscos()cos()22DSBmmcmcmmcmStAttAtAt ttcc cos)( w M (w) w M (w) w M (w) 5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號45若保留若保留上邊帶上邊帶，則有，則有若保留若保留下邊帶下邊帶，則有，則有將兩式合并：將兩式合并： 式中，式中

31、，“”表示上邊帶信號，表示上邊帶信號，“+”表示下邊帶信號。表示下邊帶信號。1( )cos()2USBmcmstAt11coscossinsin22mmcmmcAttAtt1( )cos()2LSBmcmstAt11coscosinssin22mmccmmAtttAt 兩式僅正負號不同兩式僅正負號不同兩式僅正負號不同兩式僅正負號不同11( )coscossini22s nSSBmcmmmcsttAAttt5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號4611( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAtt 把上式推廣到一般情況把上式推廣到一般情況,調(diào)制信號為任意信號時調(diào)

32、制信號為任意信號時SSB信號的時信號的時域表示域表示，則得到，則得到 11( )( )cos( )sin22SSBccstm ttm tt 的希爾伯特變換是)()(tmtm式中的式中的Amsinmt是是Amcosmt的希爾伯特變換的希爾伯特變換5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號47相移法相移法SSB調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號相移法相移法H變換變換-/2/248 若若M( )是是m(t)的傅里葉變換，則的傅里葉變換，則 物理意義物理意義：m(t)通過傳遞函數(shù)為通過傳遞函數(shù)為-jsgn 的濾波器即可得到其希的濾波器即可得到其希爾伯特變

33、換爾伯特變換 ( )()m tM的的傅傅里里葉葉變變換換為為sgn)()(jMM1,0sgn1,0 5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號1( ) ()() ()()44SSBccccjSMMMM 49從頻域觀點來看：從頻域觀點來看：5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號50相移法相移法SSB調(diào)制器方框圖調(diào)制器方框圖 優(yōu)點：優(yōu)點：不需要濾波器具有陡峭的截止特性。不需要濾波器具有陡峭的截止特性。 缺點：缺點：寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實現(xiàn)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)難用硬件實現(xiàn),要實現(xiàn)所有的頻率分量均要實現(xiàn)所有的頻率分量均精確相移精確相移/2,尤其是低頻是非常困難的，常采用維弗尤其是低頻是非常

34、困難的，常采用維弗(Weaver)。5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號相移法相移法H變換變換-/2/2514、SSB信號的解調(diào)信號的解調(diào) 相干解調(diào)：相干解調(diào)：SSB信號的解調(diào)和信號的解調(diào)和DSB一樣，不能采用簡單的一樣，不能采用簡單的包絡(luò)檢波，因為包絡(luò)檢波，因為SSB信號也是抑制載波的已調(diào)信號，它的包絡(luò)信號也是抑制載波的已調(diào)信號，它的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化，所以仍需采用不能直接反映調(diào)制信號的變化，所以仍需采用相干解調(diào)相干解調(diào)。5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號52ttmttmtsccSSB sin)(21cos)(21)( ( )( )cos11( )c

35、os( )sincos22111( )( )cos2( )sin2444pSSBccccccstSttm ttm tttm tm ttm tt1( )( )4ds tm t5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號sSSB(t)sp(t)sd(t)535、SSB信號的性能信號的性能 SSB信號的實現(xiàn)比信號的實現(xiàn)比AM、DSB要復雜，但要復雜，但SSB調(diào)制方式在傳輸調(diào)制方式在傳輸信息時，不僅可信息時，不僅可節(jié)省發(fā)射功率節(jié)省發(fā)射功率，而且它所占用的，而且它所占用的頻帶寬度頻帶寬度比比AM、DSB減少了一半。減少了一半。 它目前已成為它目前已成為短波通信短波通信中一種重要的調(diào)制方式。中一種重

36、要的調(diào)制方式。信號帶寬信號帶寬12SSBDSBHBBf5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號546、討論、討論 （1）SSB最突出的優(yōu)點是對最突出的優(yōu)點是對頻譜資源的有效利用頻譜資源的有效利用，它所需要的，它所需要的傳輸帶寬僅為傳輸帶寬僅為AM，DSB的一半，因此的一半，因此SSB方式有其適合已經(jīng)擁擠不方式有其適合已經(jīng)擁擠不堪的高頻頻譜區(qū)。目前堪的高頻頻譜區(qū)。目前SSB是短波通信中的一種重要調(diào)制方式。是短波通信中的一種重要調(diào)制方式。 （2）SSB的另外一個優(yōu)點是由于的另外一個優(yōu)點是由于不傳送載波和另外一個邊帶不傳送載波和另外一個邊帶，所以所以節(jié)省功率節(jié)省功率。這一結(jié)果帶來的低功耗特

37、性和設(shè)備重量的減輕對移。這一結(jié)果帶來的低功耗特性和設(shè)備重量的減輕對移動通信系統(tǒng)尤為重要動通信系統(tǒng)尤為重要 （3）SSB帶寬的節(jié)省是以帶寬的節(jié)省是以復雜度的增加為代價的復雜度的增加為代價的。濾波法濾波法的技的技術(shù)難點市陡峭的邊帶濾波特性難以實現(xiàn)，術(shù)難點市陡峭的邊帶濾波特性難以實現(xiàn)，相移法相移法的技術(shù)難點在于寬的技術(shù)難點在于寬帶相移網(wǎng)絡(luò)的制作。帶相移網(wǎng)絡(luò)的制作。 （4）SSB信號的解調(diào)也信號的解調(diào)也不能采用簡單的包絡(luò)檢波法不能采用簡單的包絡(luò)檢波法，采用相干，采用相干解調(diào)法。解調(diào)法。5.1.3 SSB信號：單邊帶信號信號：單邊帶信號55 DSB信號占用頻帶寬信號占用頻帶寬 SSB信號低頻性能差信號低

38、頻性能差 殘留邊帶調(diào)制（殘留邊帶調(diào)制（VSB）不完全抑制一個邊帶（如同不完全抑制一個邊帶（如同SSB中中那樣）而使被抑制的邊帶殘留一小部分。那樣）而使被抑制的邊帶殘留一小部分。5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制方法可行？方法可行？殘留多少？殘留多少？怎樣殘留？怎樣殘留？56 原理原理：殘留邊帶調(diào)制是介于：殘留邊帶調(diào)制是介于SSB與與DSB之間的一種折中方式，之間的一種折中方式，它既克服了它既克服了DSB信號占用頻帶寬的缺點，又解決了信號占用頻帶寬的缺點，又解決了SSB信號實現(xiàn)信號實現(xiàn)中的困難。中的困難。 在這種調(diào)制方式中，不像在這種調(diào)制方式中，不像SSB那樣完全抑制那樣完全抑制

39、DSB信號的一個信號的一個邊帶，而是逐漸切割，使其殘留一小部分，邊帶，而是逐漸切割，使其殘留一小部分，5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制57 1、調(diào)制方法、調(diào)制方法：用：用濾波法濾波法實現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理與濾波法實現(xiàn)殘留邊帶調(diào)制的原理與濾波法SSB調(diào)制器相同。調(diào)制器相同。sVSB(t)1( )( )( )()()( )2VSBDSBccSSHMMH2、殘留邊帶信號的頻譜、殘留邊帶信號的頻譜5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制58討論滿足要求的討論滿足要求的)(H 思路思路：(1)H()不僅需易實現(xiàn)，且需保證接收端完整不失不僅需易實現(xiàn)，且需保證接收端完整不失真地還

40、原信號。真地還原信號。 (2)H()與接收方法有關(guān)。與接收方法有關(guān)。3 3、同步解調(diào)、同步解調(diào) VSB信號解調(diào)器方框圖信號解調(diào)器方框圖5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制sVSB(t)sp(t)sd(t)59 VSB2( )cospcststt ( )VSBVSBstScccosct ()()pVSBcVSBcSSS5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制sVSB(t)sp(t)sd(t)60 M( + 2 c)及及M( - 2 c)是搬移到是搬移到+ 2 c和和 -2 c處的頻譜，它們可處的頻譜，它們可以由解調(diào)器中的以由解調(diào)器中的低通濾波器低通濾波器濾除。濾除。 低通

41、濾波器的輸出頻譜為低通濾波器的輸出頻譜為 ( )VSBDSBSSH1()()( )2ccMMH 1(2)( )()2pccSMMH1( )(2)()2ccMMH1( )( )()()2dccSMHH5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制61 為了保證相干解調(diào)的輸出無失真地恢復調(diào)制信號為了保證相干解調(diào)的輸出無失真地恢復調(diào)制信號m(t)，上式，上式中的傳遞函數(shù)必須滿足：中的傳遞函數(shù)必須滿足： H 調(diào)制信號的截止角頻率。調(diào)制信號的截止角頻率。 含義含義：殘留邊帶濾波器的特性：殘留邊帶濾波器的特性H( )在在 c處必須具有處必須具有互補對稱互補對稱（奇對稱）特性（奇對稱）特性, 相干解調(diào)時

42、才能無失真地從殘留邊帶信號中恢復相干解調(diào)時才能無失真地從殘留邊帶信號中恢復所需的調(diào)制信號。所需的調(diào)制信號。 12( )( )()()dccSMHH()()ccHHH 常常數(shù)數(shù)，5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制62DSB信號頻譜信號頻譜)(H 低低HH0)(cH H() 在載頻在載頻c 處具處具有互補對稱的截止特有互補對稱的截止特性，且相對陡峭。性，且相對陡峭。 VSB 同步解調(diào)同步解調(diào)還原信號還原信號 c ( )DSBS0)(cH )(Hrcc0c2 c2 0 c c VSB 信號信號5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制63殘留邊帶濾波器特性的兩種形式殘留邊帶濾

43、波器特性的兩種形式n殘留殘留“部分上邊帶部分上邊帶”的濾波器特性：圖的濾波器特性：圖(a)(a)n殘留殘留“部分下邊帶部分下邊帶”的濾波器特性：圖的濾波器特性：圖(b)(b)5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制64【討論】【討論】 （1）VSB方式既克服了方式既克服了DSB信號占用頻帶寬的缺點，又解決了信號占用頻帶寬的缺點，又解決了SSB信號實現(xiàn)上的難題。信號實現(xiàn)上的難題。 （2）VSB信號的帶寬介于信號的帶寬介于SSB和和DSB之間，即之間，即fHBVSB2fH；調(diào)；調(diào)制效率為制效率為100%； （3）VSB比比SSB所需求的帶寬僅有很小的增加，但卻換來了電所需求的帶寬僅有很小

44、的增加，但卻換來了電路實現(xiàn)的簡化；路實現(xiàn)的簡化； （4）VSB在商業(yè)電視廣播中的電視信號傳輸中得到了廣泛的應在商業(yè)電視廣播中的電視信號傳輸中得到了廣泛的應用，這是因為電視圖像信號的低頻分量豐富，且占用用，這是因為電視圖像信號的低頻分量豐富，且占用06MHz的頻的頻帶范圍，所以不便采用帶范圍，所以不便采用SSB和和DSB方式。方式。5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制65【例【例5.4】: P128 5-4 解解: 設(shè)調(diào)幅波為設(shè)調(diào)幅波為A0+m(t)cosct，其中，其中A0|m(t)|,由于殘留邊帶濾由于殘留邊帶濾波器在波器在fc處具有互補對稱特性處具有互補對稱特性，從圖中可知載

45、頻，從圖中可知載頻fc=10kHz，則載波為，則載波為cos20000t，所以有：所以有：14000sin26000sin19900sin20100sin2/20000cos20000cos6000sin100sin20000cos20000cos)()(000ttttAtAtttAtAttmAtSAM )14000()14000()26000()26000()19900()19900()20100()20100(2)20000()20000()(0 AjASAM5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制66設(shè)殘留邊帶信號為設(shè)殘留邊帶信號為SVSB(t)，且，且SVSB(t) SVSB

46、()則則SVSB()= SAM()H() 由圖有由圖有:5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制0( )0.5 (20000 )0.5 (20000 )0.55 (20100 )0.55 (20100 )0.45 (19900 )20.45 (19900 )(26000 )(26000 )VSBSAj A 0)(,75 . 0)(,101)(,1345. 05 . 995. 9)(,95. 955. 05 . 905.10)(,05.10 HkHzfHkHzfHkHzfHkHzfHkHzf時時時時時時時時時時670( )cos200002 0.55sin201000.45sin199

47、00sin260002VSBASttAttt5.1.4 殘留邊帶（殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制68振幅調(diào)制小結(jié)振幅調(diào)制小結(jié)1M()A0HccA0SAM()02101M()HccSAM()02101M()HccSAM()02101M()H-ccSAM()0210AM調(diào)制調(diào)制DSB調(diào)制調(diào)制SSB調(diào)制調(diào)制VSB調(diào)制調(diào)制功耗大、帶寬功耗大、帶寬寬、解調(diào)簡單寬、解調(diào)簡單（調(diào)幅廣播）（調(diào)幅廣播）功耗小功耗小帶寬寬帶寬寬功耗小、帶寬窄，功耗小、帶寬窄，頻率整體搬移困難頻率整體搬移困難（單邊帶電臺）（單邊帶電臺）功耗小、帶寬功耗小、帶寬較窄、低頻好較窄、低頻好（電視）（電視）69 1、濾波法模型、濾波法模型

48、輸出信號時域輸出信號時域表示式為：表示式為： 輸出信號頻域輸出信號頻域表示式為：表示式為：只要適當選擇只要適當選擇H( )，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。，便可以得到各種幅度調(diào)制信號。( )( )cos( )mcstm tth t)()(21)( HMMSccm 5.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型)(tSmtc cos)( H( )m t70單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制： H()具有理想高通特性，則保留上邊帶具有理想高通特性，則保留上邊帶 若若H()有理想低通特性，則保留下邊帶。有理想低通特性，則保留下邊帶。1,( )( )0,cUSBcHH1,( )( )0,cLSBcHH雙邊帶調(diào)制雙邊

49、帶調(diào)制：H()=1；殘留邊帶調(diào)制殘留邊帶調(diào)制：()()ccHHH常數(shù)，5.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型71低低通通調(diào)制模型調(diào)制模型 )(tSmtc cos)( H( )m t0AAM 信號信號DSB 信號信號00A VSB 信號信號00A SSB 信號信號cHfc cHf 0)( H1帶帶通通cHfc cHf 0)( H150.5.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型722 2、移相法模型、移相法模型 sm(t)可等效為兩個互為正交調(diào)制分量的合成。可等效為兩個互為正交調(diào)制分量的合成。頻域表達式為：頻域表達式為：)(cos)()(thttmtscm ( ) ( )*( )

50、cos ( )*( )sin( )cos( ) inmIcQcIcQcstm th ttm thtts ttst st( )( )( )IIs th tm t( )( )cosIch th tt( )( )( )QQsthtm t( )( )sinQchth tt同相分量同相分量正交分量正交分量( )( )cos( )sin1()()()()22IcQcIcIcQcQcSF s ttF sttjSSSS5.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型73移相法線性調(diào)制的一般模型如下，它適用于所有線性調(diào)制。移相法線性調(diào)制的一般模型如下，它適用于所有線性調(diào)制。5.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制

51、的一般模型740( )( )( )1( )0( )0IIQQs tAm tHHst1 當即( )可以得到常規(guī)調(diào)幅邊帶信號可以得到常規(guī)調(diào)幅邊帶信號0( )( )cosAMcstAm tt01( ) ()()()()2AMccccSAMM ( )1( )( )( )0( )0IIQQHs tm tHst當即(2)可以得到雙邊帶信號可以得到雙邊帶信號ttmtscm cos)()( 1( )()()2DSBccSMM5.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型75可以得到單邊帶信號可以得到單邊帶信號1122( )( )cos( )sinmccstm ttm tt11()( )( )2211()()

52、( )( )22IIQhQHstm tHHstm t當即(3)1( )()()()()44SSBccccjSMMMM希爾伯特希爾伯特濾波器濾波器5.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型76輸出為殘留邊帶信號輸出為殘留邊帶信號11( )( )cos( )sin22mccstm ttm tt11( )( )( )22111( )( )( )( )( )( )222IIQQQQHs tm tHHstm th tm t當(4)即1( )()()()()44VSBccccjSMMMM 為調(diào)制信號為調(diào)制信號m(t)通過正交濾波器通過正交濾波器傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為 后的輸出，取后的輸出，取“+”號為

53、下邊帶，取號為下邊帶，取“-”號為上邊帶信號的波號為上邊帶信號的波形。形。)(tm( )QH正交正交濾波器濾波器 不論哪種線性調(diào)制，其已調(diào)信號的不論哪種線性調(diào)制，其已調(diào)信號的同同相分量幅度相分量幅度SI(t)均正比于調(diào)制信號均正比于調(diào)制信號，所以，所以可以無失真地恢復可以無失真地恢復SI(t)。5.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型775.1.5 線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型785.1.6 相干解調(diào)與包絡(luò)檢波相干解調(diào)與包絡(luò)檢波 解調(diào)解調(diào)是調(diào)制的是調(diào)制的逆過程逆過程，其作用是從接收的已調(diào)信號中恢復，其作用是從接收的已調(diào)信號中恢復原基帶信號（即調(diào)制信號）。原基帶信號（即調(diào)制信號）

54、。 解調(diào)的方法有：解調(diào)的方法有：n相干解調(diào)（同步檢波）相干解調(diào)（同步檢波）n非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）791 1、相干解調(diào)（同步檢波）、相干解調(diào)（同步檢波） 相干解調(diào)器的一般模型相干解調(diào)器的一般模型 相干解調(diào)器原理：相干解調(diào)器原理：為了無失真地恢復原基帶信號，接收端必須為了無失真地恢復原基帶信號，接收端必須提供一個與接收的提供一個與接收的已調(diào)載波已調(diào)載波嚴格同步嚴格同步(同頻同相同頻同相)的本地載波的本地載波(稱為相稱為相干載波干載波)，它與接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，它與接收的已調(diào)信號相乘后，經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，即可得到原始的基帶調(diào)制信號。即可得到原始的基帶調(diào)制信號。 實質(zhì)：頻譜搬移實質(zhì)：頻譜搬移，把