10.3 單邊帶正弦幅度調(diào)制

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1、§10.4單邊帶調(diào)幅（SSB）由于DSB信號(hào)的上、下兩個(gè)邊帶是完全對(duì)稱的，皆攜帶了調(diào)制信號(hào)的全部信息，因此，從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)考慮，僅傳輸其中一個(gè)邊帶就夠了。這就又演變出另一種新的調(diào)制方式――單邊帶調(diào)制（SSB）。1.SSB信號(hào)的產(chǎn)生產(chǎn)生SSB信號(hào)的方法很多，其中最基本的方法有濾波法和相移法。用濾波法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制的原理圖如圖10-3-1所示，圖中的為單邊帶濾波器。產(chǎn)生SSB信號(hào)最直觀方法的是，將設(shè)計(jì)成具有理想高通特性或理想低通特性的單邊帶濾波器，從而只讓所需的一個(gè)邊帶通過(guò)，而濾除另一個(gè)邊帶。產(chǎn)生上邊帶信號(hào)時(shí)即為，產(chǎn)生下邊帶信號(hào)時(shí)即為

2、。圖10-3-1SSB信號(hào)的濾波法產(chǎn)生顯然，SSB信號(hào)的頻譜可表示為（式10-3-1）用濾波法形成SSB信號(hào)，原理框圖簡(jiǎn)潔、直觀，但存在的一個(gè)重要問(wèn)題是單邊帶濾波器不易制作。這是因?yàn)?，理想特性的濾波器是不可能做到的，實(shí)際濾波器從通帶到阻帶總有一個(gè)過(guò)渡帶。濾波器的實(shí)現(xiàn)難度與過(guò)渡帶相對(duì)于載頻的歸一化值有關(guān)，過(guò)渡帶的歸一化值愈小，分割上、下邊帶就愈難實(shí)現(xiàn)。而一般調(diào)制信號(hào)都具有豐富的低頻成分，經(jīng)過(guò)調(diào)制后得到的DSB信號(hào)的上、下邊帶之間的間隔很窄，要想通過(guò)一個(gè)邊帶而濾除另一個(gè)，要求單邊帶濾波器在附近具有陡峭的截止特性――即很小的過(guò)渡帶，這就使得

3、濾波器的設(shè)計(jì)與制作很困難，有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。為此，實(shí)際中往往采用多級(jí)調(diào)制的辦法，目的在于降低每一級(jí)的過(guò)渡帶歸一化值，減小實(shí)現(xiàn)難度。這種方法的具體實(shí)現(xiàn)以及“相移法”在“高頻電子”中均已詳細(xì)介紹，我們就不重復(fù)講了。2.SSB信號(hào)的帶寬、功率和調(diào)制效率從SSB信號(hào)調(diào)制原理圖中可以清楚地看出，SSB信號(hào)的頻譜是DSB信號(hào)頻譜的一個(gè)邊帶，其帶寬為DSB信號(hào)的一半，與基帶信號(hào)帶寬相同，即?????????????????????????（式10-3-2）式中，為調(diào)制信號(hào)帶寬，為調(diào)制信號(hào)的最高頻率。由于僅包含一個(gè)邊帶，因此SSB信號(hào)的功率為DSB信

4、號(hào)的一半，即?????????????????????????（式10-3-3）顯然，因SSB信號(hào)不含有載波成分，單邊帶幅度調(diào)制的效率也為100%。3.SSB信號(hào)的解調(diào)從SSB信號(hào)調(diào)制原理圖中不難看出，SSB信號(hào)的包絡(luò)不再與調(diào)制信號(hào)成正比，因此SSB信號(hào)的解調(diào)也不能采用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波，需采用相干解調(diào)，如圖10-3-2所示圖10-3-2SSB信號(hào)的相干解調(diào)此時(shí)，乘法器輸出經(jīng)低通濾波后的解調(diào)輸出為???????????????????????????????????（式10-3-4）因而可恢復(fù)調(diào)制信號(hào)。綜上所述，單邊帶幅度調(diào)制的好處是，節(jié)

5、省了載波發(fā)射功率，調(diào)制效率高；頻帶寬度只有雙邊帶的一半，頻帶利用率提高一倍。缺點(diǎn)是單邊帶濾波器實(shí)現(xiàn)難度大。4.SSB調(diào)制系統(tǒng)的性能（1）求――輸入信號(hào)的解調(diào)對(duì)于SSB系統(tǒng)，解調(diào)器輸入信號(hào)與相干載波相乘，并經(jīng)低通濾波器濾除高頻成分后，得解調(diào)器輸出信號(hào)為（式10-5-5）因此，解調(diào)器輸出信號(hào)功率為（式10-5-6）（2）求――輸入噪聲的解調(diào)由于SSB信號(hào)的解調(diào)器與DSB信號(hào)的相同，故計(jì)算SSB信號(hào)輸入及輸出信噪比的方法也相同。（式10-5-7）只是這里，為SSB信號(hào)帶寬。（3）求解調(diào)器輸入信號(hào)平均功率為因?yàn)榕c的所有頻率分量?jī)H相位不同，而幅

6、度相同，所以兩者具有相同的平均功率。由此，上式變成（式10-5-8）解調(diào)器的輸入信噪比為（式10-5-9）解調(diào)器的輸出信噪比為（式10-5-10）因而調(diào)制制度增益為（式10-5-11）由此可見，SSB調(diào)制系統(tǒng)的制度增益為1。這說(shuō)明，SSB信號(hào)的解調(diào)器對(duì)信噪比沒(méi)有改善。這是因?yàn)樵赟SB系統(tǒng)中，信號(hào)和噪聲具有相同的表示形式，所以相干解調(diào)過(guò)程中，信號(hào)和噪聲的正交分量均被抑制掉，故信噪比不會(huì)得到改善。DSB解調(diào)器的調(diào)制制度增益是SSB的二倍。但不能因此就說(shuō)，雙邊帶系統(tǒng)的抗噪性能優(yōu)于單邊帶系統(tǒng)。因?yàn)镈SB信號(hào)所需帶寬為SSB的二倍，因而在輸入噪

7、聲功率譜密度相同的情況下，DSB解調(diào)器的輸入噪聲功率將是SSB的二倍。不難看出，如果解調(diào)器的輸入噪聲功率譜密度相同，輸入信號(hào)的功率也相等，有即，在相同的噪聲背景和相同的輸入信號(hào)功率條件下，DSB和SSB在解調(diào)器輸出端的信噪比是相等的。這就是說(shuō)，從抗噪聲的觀點(diǎn)，SSB制式和DSB制式是相同的。但SSB制式所占有的頻帶僅為DSB的一半。5常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波的抗噪聲性能AM信號(hào)可采用相干解調(diào)或包絡(luò)檢波。相干解調(diào)時(shí)AM系統(tǒng)的性能分析方法與前面介紹的雙邊帶的相同。實(shí)際中，AM信號(hào)常用簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波法解調(diào)，接收系統(tǒng)模型如圖10-3-3所示。此時(shí)，圖

8、5-10中的解調(diào)器為包絡(luò)檢波器。包絡(luò)檢波屬于非線性解調(diào)，信號(hào)與噪聲無(wú)法分開處理。圖10-3-3AM包絡(luò)檢波的抗噪性能分析模型對(duì)于AM系統(tǒng)，解調(diào)器輸入信號(hào)為式中，為外加的直流分量；為調(diào)制信號(hào)。這里仍假設(shè)的均值為0，且。解調(diào)