西电《通信原理》课件 第四章

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第四章
残留边带滤波器特性
HV SB( ) 1 0 .5
HVSB ( c ) HVSB ( c ) 常数， H
－ c
0 (a ) HV SB( ) 1 0 .5
c

在 c 处具有互补对称 （奇对称）特性
－ c
0 (b )
c

(a) 残留部分上边带的滤波器特性; （b） 残留部分下边带的滤波器特性
1 m(t) 2
1 ˆ (t )sin ct m 2
相移法形成SSB信号的困难在于宽带相移网络的制作， 该网络要对调制信号m(t)的所有频率分量严格相移π/2，这 一点即使近似达到也是困难的。 为解决这个难题，可以采用混合法（也叫维弗法）。
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第四章
残留边带调制(VSB)


一、幅度调制器的一般模型
m(t) × cosct h(t) sm(t)
适当选择，可以得到 各种幅度调制信号
sm (t ) [m(t ) cosct ] h(t )
1 S m ( ) [ M ( c ) M c )] H ( ) 2
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第四章
二、AM信号

调制信号叠加直流后 与载波相乘，就可形 成调幅（AM）信号
m(t)
＋ A0 cosct
sAM(t)
m(t ) 0
s AM (t ) [ A0 m(t )]cos c t A0 cos c t m(t ) cos c t
S AM ( ) A0 [ ( c ) ( c )] 1 [ M ( c ) M ( c )] 2
方法是让双边带信号通过一个边带滤波器， 保留所需要的一个边带，滤除不要的边带。
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形成SSB信号的滤波特性
H( ) 1
上边带
－ c
0 (a ) H( ) 1
c

下边带
－ c
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0 (b )
c

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第四章
SSB信号的频谱
M() - H O
H
SM()
§4.1 幅度调制(线性调制)的原理
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第四章


幅度调制（线性调制）是用调制信号去控 制高频载波的振幅，使其按调制信号的规 律而变化的过程。 分类：


调幅（AM） 双边带抑制载波调幅（DSB-SC） 单边带调制（SSB） 残留边带调制（VSB）
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2 S 0 解调器输出有用信号的 (t ) 平均功率 m0 2 N0 解调器输出噪声的平均 功率 n0 (t ) 西安电子科技大学
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第四章


在已调信号平均功率相同，而且信道噪声功率谱密度也相 同的情况下，输出信噪比反映了系统的抗噪声性能。 为了便于衡量同类调制系统不同解调器对输入信噪比的影 响，还可用输出信噪比和输入信噪比的比值G来表示。
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AM信号的波形和频谱
m(t)
O
t
a
m(t ) max A0
1
调幅指数
A0+m(t)
a>1 —— 过调幅
O
cosc(t)
t
M() 1
O
t
- H
sAM(t)
0
H
SAM()

A0
O t
A0 1 2
- c
0
c

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上边带
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AM调制信号仿真波形(a=0.5)
＋

条件： m(t ) ma x A0 特点：不需要同步载波，输出幅度大
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AM信号的相干解调
n(t) sAM(t) ＋ 带通 滤波器 sAM(t) ni(t) cosct 低通 滤波器 mo(t) no(t)
mo (t )
A0 m(t ) 2

实际中提取载波，会不可避免地存在有载波相位偏 差，此时解调器的输出为

ni2 (t ) nc2 (t ) ns2 (t ) Ni n0 B

解调器输入端信号功率：
2 Si sm (t )

解调器输入端噪声功率：
解调器输出端信号功率：
N i ni2 (t )
2 So mo (t )


解调器输出端噪声功率：
2 N o no (t )

输出信噪比定义为：
它实质上是一个宽带相移网络 表示把 m(t ) 幅度不变， 即可得到 m(t ) 。
^
“-”： 上边带 “+”：下边 带


所有的频率分量均相移 2 ，

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相移法形成SSB信号示意图
1 m(t) 2
1 m(t )cos ct 2
cosct H h ( )


2
sSSB(t)
1 SVSB ( ) [ M ( c ) M ( c )]HVSB ( ) 2

VSB信号必须采用相干解调 残留边带信号与相干载波的乘积为
2sVSB (t )cosct

[SVSB ( c ) SVSB ( c )]
常数
则低通滤波器的输出为
1 M o ( ) M ( )[ HVSB ( c ) HVSB ( c )] 2

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。 从实现上考虑，边带完全抑制 边带逐渐截止
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残留边带调制(VSB)信号的频谱

特点： SSB信号不含载波 分量，功率利用率 高 只能采用相干解调
上边带 - c
下边带
下边带 上边带
O
上边带频谱
c

- c
O
下边带频谱
c

带宽为AM、DSB 信号的一半
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- c
O
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c

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用相移法形成单边带信号

调制信号为任意信号的SSB信号的时域表示式为

1 1 ˆ (t )sin ct sSSB (t ) m(t )cos ct m 2 2 ^ m(t ) 是 m(t ) 的希尔伯特变换
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第四章
AM调制信号仿真波形(a=1)
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第四章
AM调制信号仿真波形(a=1.5)
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第四章
结论


可以看出当满足条件 m(t ) ma x A0 时，AM信号的包络与调 制信号成正比，所以用包络检波的方法很容易恢复出原始 的调制信号，否则，将会出现过调幅现象而产生包络失真。 AM信号的频谱由载频分量和上、下两个边带组成，上边带 的频谱结构与原调制信号的频谱结构相同。 B 2f
A0 m(t ) mo (t ) cos 2
载波相位偏差
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第四章
三、抑制载波双边带调制（DSB）


在AM信号中，载波分量并不携带信息，信息完 全由边带传送。 如果将载波抑制，只需将直流A0去掉， 即可输 出抑制载波双边带信号，简称双边带信号 （DSB）
sDSB (t ) m(t )cosct

由此可见，AM信号的总功率包括载波功率和边带 功率两部分。载波分量不携带信息，仍占据大部 分功率，因此，AM信号大学
第四章
AM信号的解调

包络检波
n(t) sAM(t) 带通 滤波器 sAM(t) ni(t)
mo (t ) A0 m(t )
包络 检波器 mo(t) no(t)
S0 / N 0 G Si / N i

调制制度增益
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本节将要研究的问题是信道存在加性高斯白噪声时，各 种线性调制系统的抗噪声性能。 解调器抗噪声性能分析模型

2 n ( t ) N (0, ) n 已调信号
sm(t)
＋
带通 滤波器
sm(t) ni(t)
解调器
mo(t) no(t)


n(t)对接收端有影响，n(t)为高斯白噪声，双边功率谱 密度为n0/2。 ni(t)——平稳窄带高斯噪声
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四、单边带调制(SSB)


DSB信号包含有两个边带，即上、下边带。 由于这两个边带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度 来考虑，传输一个边带就够了。 这种只传输一个边带的通信方式称为单边带通信。 单边带信号的产生方法通常有滤波法和相移法。
用滤波法形成单边带信号
2 0
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PS 功率 = Pc PS
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举例

设m(t ) Am cos mt ，满量（100%）调幅 也即 A0 Am m(t ) max
1 2 1 2 Ps m (t ) Am 2 4 1 2 1 2 Pc A0 Am 2 2
Ps 1 功率 = Pc PS 3
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