《通信原理第6版》樊昌信版第5章模擬調(diào)制系統(tǒng)1

1、15.0 引言引言 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5.3 非線性調(diào)制非線性調(diào)制(角度調(diào)制角度調(diào)制)的原理的原理第第5章章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)5.5 各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較5.6 頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲頻分復(fù)用和調(diào)頻立體聲 作業(yè)作業(yè)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)的調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪性能抗噪性能25.0 引引 言言5.0.1 調(diào)制調(diào)制調(diào)制是通信原理中一個(gè)十分重要的概念，調(diào)制是通信原理中一個(gè)十分重要的概念，是一種信號(hào)處理技術(shù)。無(wú)論在模擬通信、數(shù)是一種信號(hào)處理技術(shù)。無(wú)論在模擬通信、數(shù)字通信中都扮演著重要角色。字

2、通信中都扮演著重要角色。那么為什么要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理？那么為什么要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理？什么是調(diào)制呢？我們先看看下面的例什么是調(diào)制呢？我們先看看下面的例子。子。3我們知道，通信的目的是為了把信息向遠(yuǎn)我們知道，通信的目的是為了把信息向遠(yuǎn)處傳遞（傳播）處傳遞（傳播）, ,在傳播人聲音時(shí)，我們可以在傳播人聲音時(shí)，我們可以用話筒把人聲變成電信號(hào)，通過(guò)擴(kuò)音機(jī)放大后用話筒把人聲變成電信號(hào)，通過(guò)擴(kuò)音機(jī)放大后再用喇叭（揚(yáng)聲器）播放出去。由于喇叭的功再用喇叭（揚(yáng)聲器）播放出去。由于喇叭的功率比人嗓大得多，因此聲音可以傳得比較遠(yuǎn)。率比人嗓大得多，因此聲音可以傳得比較遠(yuǎn)。話筒擴(kuò)音機(jī)揚(yáng)聲器擴(kuò)音示意圖4 但如果我們還想

3、將聲音再傳得更遠(yuǎn)一些，但如果我們還想將聲音再傳得更遠(yuǎn)一些，比如幾十千米、幾百千米，那該怎么辦？比如幾十千米、幾百千米，那該怎么辦？ 大家自然會(huì)想到用電纜或無(wú)線電進(jìn)行傳輸，大家自然會(huì)想到用電纜或無(wú)線電進(jìn)行傳輸，但會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：但會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題： 鋪設(shè)一條幾十千米甚至上百千米的電纜只鋪設(shè)一條幾十千米甚至上百千米的電纜只傳一路聲音信傳一路聲音信號(hào)，其傳輸成本之高、線路利用號(hào)，其傳輸成本之高、線路利用率之低率之低, ,人們是無(wú)法接受的。人們是無(wú)法接受的。5利用無(wú)線電通信利用無(wú)線電通信 需滿足一個(gè)基本條件，即欲發(fā)射信號(hào)的波需滿足一個(gè)基本條件，即欲發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)必須能與發(fā)射天線的幾何尺寸可比擬，該信長(zhǎng)必

4、須能與發(fā)射天線的幾何尺寸可比擬，該信號(hào)才能通過(guò)天線有效地發(fā)射出去（通常認(rèn)為天號(hào)才能通過(guò)天線有效地發(fā)射出去（通常認(rèn)為天線尺寸應(yīng)大于波長(zhǎng)的十分之一）。線尺寸應(yīng)大于波長(zhǎng)的十分之一）。而音頻信號(hào)而音頻信號(hào)的頻率范圍是的頻率范圍是20Hz20kHz，最，最小小的波長(zhǎng)為：的波長(zhǎng)為：8433 101.5 10 ( )20 10cmf6可見(jiàn)，要將音頻信號(hào)直接用天線發(fā)射出去，可見(jiàn)，要將音頻信號(hào)直接用天線發(fā)射出去，其天線幾何尺寸即便按波長(zhǎng)的百分之一取也要其天線幾何尺寸即便按波長(zhǎng)的百分之一取也要150150米高。因此，要想把音頻信號(hào)通過(guò)可接受米高。因此，要想把音頻信號(hào)通過(guò)可接受的天線尺寸發(fā)射出去，就需要想辦法提高欲

5、發(fā)的天線尺寸發(fā)射出去，就需要想辦法提高欲發(fā)射信號(hào)的頻率（頻率越高波長(zhǎng)越短）。射信號(hào)的頻率（頻率越高波長(zhǎng)越短）。解決方法解決方法1、在一個(gè)信道中對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行頻分復(fù)用、在一個(gè)信道中對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行頻分復(fù)用 2、是把欲發(fā)射的低頻信號(hào)、是把欲發(fā)射的低頻信號(hào)“搬搬”到高頻載波到高頻載波上去（或者說(shuō)把低頻信號(hào)上去（或者說(shuō)把低頻信號(hào)“變變”成高頻信號(hào)）。成高頻信號(hào)）。方法有的共同點(diǎn)：要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理。方法有的共同點(diǎn)：要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理。7對(duì)于調(diào)制，我們給出一個(gè)概括性的定義：對(duì)于調(diào)制，我們給出一個(gè)概括性的定義：讓載波的某個(gè)參數(shù)（或幾個(gè)）隨調(diào)制信號(hào)讓載波的某個(gè)參數(shù)（或幾個(gè)）隨調(diào)制信號(hào)（原始信號(hào)）的變化而變

6、化的過(guò)程或方式稱（原始信號(hào)）的變化而變化的過(guò)程或方式稱為調(diào)制為調(diào)制。而載波通常是一種用來(lái)搭載原始信。而載波通常是一種用來(lái)搭載原始信號(hào)（信息）的高頻信號(hào)，它本身號(hào)（信息）的高頻信號(hào)，它本身不含有任何不含有任何有用信息有用信息。85.0.2 基本概念基本概念1 1、調(diào)制信號(hào)：原始電信號(hào)（低頻信號(hào)）、調(diào)制信號(hào)：原始電信號(hào)（低頻信號(hào)）2 2、載波：?jiǎn)我活l率的正弦波（高頻信號(hào)）、載波：?jiǎn)我活l率的正弦波（高頻信號(hào)）3 3、已調(diào)信號(hào)：調(diào)制信號(hào)和載波的合成信號(hào)、已調(diào)信號(hào)：調(diào)制信號(hào)和載波的合成信號(hào)（高頻信號(hào)）（高頻信號(hào)）4 4、解調(diào)（檢波）：調(diào)制的逆過(guò)程、解調(diào)（檢波）：調(diào)制的逆過(guò)程95.0.3 調(diào)制的目的調(diào)制的

7、目的 將調(diào)制信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)將調(diào)制信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)l提高無(wú)線通信時(shí)的天線輻射效率。提高無(wú)線通信時(shí)的天線輻射效率。l實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。l擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，擴(kuò)展信號(hào)帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。還可實(shí)現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。5.0.4 調(diào)制的方法調(diào)制的方法 幅度幅度: AM、DSB、SSB、VSB角度角度: FM、PM模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字105.1 幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理1、幅度調(diào)制的一般原理、幅度調(diào)制的一般原理2、AM調(diào)幅調(diào)幅-常規(guī)幅度調(diào)制

8、常規(guī)幅度調(diào)制6、線性調(diào)制的一般模型、線性調(diào)制的一般模型3、DSB雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)制4、SSB單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制5、VSB殘留邊帶調(diào)制殘留邊帶調(diào)制7、相干解調(diào)與包絡(luò)檢波、相干解調(diào)與包絡(luò)檢波11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(hào)的變化而變化隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化)cos()(0tAtcc設(shè)設(shè) 載波為載波為)t (m調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)(基帶信號(hào)基帶信號(hào))為為則則 已調(diào)信號(hào)為已調(diào)信號(hào)為: :)cos()()(0ttAmtscm1、幅度調(diào)制的一般原理、幅度調(diào)制的一般原理式中，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

9、 0 0）。）。 12n頻譜頻譜設(shè)調(diào)制信號(hào)設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)的頻譜為的頻譜為M( )，則已調(diào)信號(hào)，則已調(diào)信號(hào)的頻譜為的頻譜為在在波形波形上，已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)的規(guī)上，已調(diào)信號(hào)的幅度隨基帶信號(hào)的規(guī)律而正比地變化；律而正比地變化；在在頻譜結(jié)構(gòu)頻譜結(jié)構(gòu)上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻上，它的頻譜完全是基帶信號(hào)頻譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移。由于這種搬移是線性譜在頻域內(nèi)的簡(jiǎn)單搬移。由于這種搬移是線性的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為的，因此，幅度調(diào)制通常又稱為線性調(diào)制線性調(diào)制。()()2mccASMMttAmtscmcos)()(13四種調(diào)幅信號(hào)四種調(diào)幅信號(hào) 1) AM 信號(hào)：普通調(diào)幅信號(hào)：普通調(diào)幅信號(hào)信號(hào) 2)

10、 DSB 信號(hào)：雙邊帶信號(hào)：雙邊帶信號(hào)信號(hào) 3) SSB 信號(hào)：?jiǎn)芜厧盘?hào)：?jiǎn)芜厧盘?hào)信號(hào) 4) VSB 信號(hào)：殘余邊帶信號(hào)：殘余邊帶信號(hào)信號(hào)142、AM調(diào)制調(diào)制Amplitude Modulation(1) AM調(diào)制的原理調(diào)制的原理(2) 時(shí)域分析時(shí)域分析(4) 解調(diào)方式解調(diào)方式(3) 頻域分析頻域分析(5) 功率分析功率分析(6) 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)ttmAtscAMcos)()(0)()(21)()()(0ccccAMMMASscAMPPtmAP2)(2220相干解調(diào)和非相干解調(diào)相干解調(diào)和非相干解調(diào)15AM調(diào)制原理調(diào)制原理 設(shè)調(diào)制信號(hào)為設(shè)調(diào)制信號(hào)為m(t)，且，且 載波為載波為c(t)=cos

11、ct，普通幅度調(diào)制是將普通幅度調(diào)制是將m(t)與一直流量與一直流量A0相加后，再對(duì)載波進(jìn)行幅度調(diào)制。相加后，再對(duì)載波進(jìn)行幅度調(diào)制。( )0m t 要求要求: 0max| )(|Atmm(t)A0cosctsAM(t)ttmAtscAMcos)()(016ttmtAttmAtscccAMcos)(coscos)()(. 00（1）信號(hào)時(shí)域表達(dá)式：）信號(hào)時(shí)域表達(dá)式：tAtmmmcos)(設(shè)設(shè)（2）信號(hào)時(shí)域波形：）信號(hào)時(shí)域波形：要求：要求：否則會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)幅否則會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)幅0max|)(|AAtmm定義：定義： 為為調(diào)幅指數(shù)調(diào)幅指數(shù) 0/ AAmAMm(t)OtA0 m(t)OtOOttcosc(t)

12、sAM(t)1M()A0HHccA0SAM()021017調(diào)幅指數(shù)為調(diào)幅指數(shù)為0.518調(diào)幅指數(shù)為調(diào)幅指數(shù)為119調(diào)幅指數(shù)為調(diào)幅指數(shù)為1.520AM 頻域表達(dá)式頻域表達(dá)式：)(2)()(cos)()(00AAtMtmccc因?yàn)橐驗(yàn)樗运詔tmAtscAMcos)()(0且且ttmtAcccos)(cos. 0ttmAtscAMcos)()(0)()(21)()(cos)(21)(00cccccAMMMAtFTtmAFTS21AM 頻譜示意圖：頻譜示意圖：從頻譜結(jié)構(gòu)上看，從頻譜結(jié)構(gòu)上看， 的頻譜是的頻譜是 的頻的頻譜在頻域內(nèi)的線性搬移譜在頻域內(nèi)的線性搬移,稱之為線性調(diào)制。稱之為線性調(diào)制。) t

13、 (SAM)t (mHc c Hc )(AMS0Hc Hc c 0c c 上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶H 2)(M H 0)()(21)()()(0ccccAMMMAS22m (t)OtA0 m (t)OtOOttcosc(t)sAM(t)1M ()A0HHccA0SAM()02101. SAM( )由載頻分量和上、下兩個(gè)邊帶組成由載頻分量和上、下兩個(gè)邊帶組成2. 上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號(hào)的頻譜上邊帶的頻譜結(jié)構(gòu)與原調(diào)制信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。結(jié)構(gòu)相同，下邊帶是上邊帶的鏡像。3. AM信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的信號(hào)是帶有載波的雙邊帶信號(hào)，它的帶寬是基帶信號(hào)帶寬帶寬是基帶信

14、號(hào)帶寬fH的兩倍的兩倍,即即:HAMfB2m (t)OtA0 m (t)OtOOttcosc(t)sAM(t)1M ()A0HHccA0SAM()021023解調(diào)方式解調(diào)方式1、非相干解調(diào)、非相干解調(diào) 由于已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)載有原調(diào)制信號(hào)的信由于已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)載有原調(diào)制信號(hào)的信息，因此通過(guò)包絡(luò)檢波，就可以恢復(fù)原調(diào)制息，因此通過(guò)包絡(luò)檢波，就可以恢復(fù)原調(diào)制信號(hào)。設(shè)備簡(jiǎn)單信號(hào)。設(shè)備簡(jiǎn)單,但要求不能出現(xiàn)過(guò)調(diào)幅。但要求不能出現(xiàn)過(guò)調(diào)幅。2、相干解調(diào)、相干解調(diào) AM亦可采用相干解調(diào)。在解調(diào)端需要產(chǎn)生亦可采用相干解調(diào)。在解調(diào)端需要產(chǎn)生與發(fā)送端同頻同相的載波。如果這個(gè)條件得不與發(fā)送端同頻同相的載波。如果這個(gè)條件得不

15、到保證，將會(huì)對(duì)原始信號(hào)的恢復(fù)產(chǎn)生不利影響。到保證，將會(huì)對(duì)原始信號(hào)的恢復(fù)產(chǎn)生不利影響。24nAM信號(hào)在信號(hào)在1電阻上的平均功率應(yīng)等于電阻上的平均功率應(yīng)等于sAM(t)的均方值。當(dāng)?shù)木街?。?dāng)m(t)為確知信號(hào)時(shí)，為確知信號(hào)時(shí)，sAM(t)的均的均方值即為其平方的時(shí)間平均，即方值即為其平方的時(shí)間平均，即22202222200( )( ) coscos( )cos2( )cosAMAMccccpStAm tw tAw tmtw tA m tw t=+=+220( )22AMcsAm tppp=+=+載波功率載波功率邊帶功率邊帶功率AM信號(hào)的功率信號(hào)的功率由由可得可得：0)(tm) 12(cos21c

16、os2ttcc25定義調(diào)制效率：邊帶功率與總平均功率的定義調(diào)制效率：邊帶功率與總平均功率的比值，用符號(hào)比值，用符號(hào) AM表示表示 一般情況下，一般情況下， AM都小于都小于1，調(diào)制效率很低，調(diào)制效率很低，即載波分量占據(jù)大部分信號(hào)功率，有信息的即載波分量占據(jù)大部分信號(hào)功率，有信息的兩個(gè)邊帶占有的功率較小。兩個(gè)邊帶占有的功率較小。 v可以證明：若可以證明：若m(t)為單頻調(diào)制正弦信號(hào)，為單頻調(diào)制正弦信號(hào)，調(diào)制效率最大為調(diào)制效率最大為13。)()(2202tmAtmPPAMsAM26AM信號(hào)的優(yōu)缺點(diǎn)信號(hào)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可以采用包絡(luò)檢波法解調(diào)，不需本優(yōu)點(diǎn)：可以采用包絡(luò)檢波法解調(diào)，不需本地同步載波信號(hào)。地

17、同步載波信號(hào)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：AM信號(hào)的功率利用率比較低，已調(diào)信號(hào)的功率利用率比較低，已調(diào)信號(hào)頻帶是調(diào)制信號(hào)最高頻率的信號(hào)頻帶是調(diào)制信號(hào)最高頻率的2倍。倍。問(wèn)題：能否去掉不帶信息的載波，提高功問(wèn)題：能否去掉不帶信息的載波，提高功率利用率？率利用率？解決方法：抑制載波雙邊帶。解決方法：抑制載波雙邊帶。273、雙邊帶（、雙邊帶（DSB）調(diào)制）調(diào)制Double Sideband(1)、DSB調(diào)制的原理調(diào)制的原理(2)、時(shí)域分析、時(shí)域分析(4)、解調(diào)方式、解調(diào)方式(3)、頻域分析、頻域分析(5)、功率與效率、功率與效率(6)、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)ttmtscDSBcos)()()()(21)(ccDSBMMS2

18、(t)mP2DSB相干解調(diào)相干解調(diào)28DSB信號(hào)表達(dá)式及波形信號(hào)表達(dá)式及波形cos0tOttOm(t)sDSB(t)OtOccM()OHHSDSB()Occ載波反相點(diǎn)2HttmtscDSBcos)()(DSB信號(hào)的表達(dá)式信號(hào)的表達(dá)式DSB信號(hào)波形信號(hào)波形29DSB信號(hào)頻域表達(dá)式信號(hào)頻域表達(dá)式因?yàn)橐驗(yàn)?()(21cos)(21)(cccDSBMMtFTtmFTS所以所以ttmtscDSBcos)()(且且)()(cos)()(ccctMtm30DSB信號(hào)頻譜示意圖信號(hào)頻譜示意圖cos0tOttOm(t)sDSB(t)OtOccM()OHHSDSB()Occ載波反相點(diǎn)2H頻譜特點(diǎn)：頻譜特點(diǎn)：1、上

19、、下邊帶均包含調(diào)制信號(hào)的全部信息；、上、下邊帶均包含調(diào)制信號(hào)的全部信息；2、幅度減半，帶寬加倍；、幅度減半，帶寬加倍；3、線性調(diào)制。、線性調(diào)制。4、帶寬是基帶信號(hào)帶寬帶寬是基帶信號(hào)帶寬fH的兩倍的兩倍HAMfB2)()(21)(ccAMMMS31 調(diào)制信號(hào)為單頻余弦信號(hào)時(shí)，調(diào)制信號(hào)為單頻余弦信號(hào)時(shí)，DSB信號(hào)的頻信號(hào)的頻譜為：譜為： )cos()(tAtmsm32DSB信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)相干解調(diào)相干解調(diào)圖中圖中SL(t)為本地載波，也叫相干載波，必須與為本地載波，也叫相干載波，必須與發(fā)送端的載波完全同步。發(fā)送端的載波完全同步。 若插入載波（恢復(fù)波）且幅度較大（滿足若插入載波（恢復(fù)波）且幅度較

20、大（滿足A|m(t)|max)，亦可采用包絡(luò)檢波器來(lái)解調(diào)。，亦可采用包絡(luò)檢波器來(lái)解調(diào)。 33功率與效率功率與效率%100DSB)(cos)()(222ttmtsPcDSBDSB DSB信號(hào)的功率僅由邊帶功率構(gòu)成，調(diào)制效信號(hào)的功率僅由邊帶功率構(gòu)成，調(diào)制效率為：率為： 雙邊帶信號(hào)不存在載波分量，所有的功率都雙邊帶信號(hào)不存在載波分量，所有的功率都集中在兩個(gè)邊帶中，因此調(diào)制效率為集中在兩個(gè)邊帶中，因此調(diào)制效率為100%，這是它的最大優(yōu)點(diǎn)。這是它的最大優(yōu)點(diǎn)。 功率功率)(21)2cos()(21)(21222tmttmtmc34DSB優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制效率高。優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制效率高。缺點(diǎn)：占用頻帶寬，為消

21、息基帶信號(hào)的缺點(diǎn)：占用頻帶寬，為消息基帶信號(hào)的2倍；倍；解調(diào)復(fù)雜。解調(diào)復(fù)雜。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：能否只傳輸其中一個(gè)邊帶，節(jié)省帶寬？能否只傳輸其中一個(gè)邊帶，節(jié)省帶寬？354、單邊帶（、單邊帶（SSB）信號(hào)）信號(hào)Single Sideband(1) SSB調(diào)制原理調(diào)制原理(2) SSB信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式 (4) 解調(diào)方式解調(diào)方式(5) 功率與效率功率與效率(6) 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)421(t)mPP2DSBSSB相干解調(diào)相干解調(diào)ttmttmtSccSSBsin)(21cos)(21)(3) SSB信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生36(1) SSB調(diào)制原理調(diào)制原理m(t )SDSB(t)SSSB(t)tccos)(SSBH

22、37濾波法產(chǎn)生濾波法產(chǎn)生SSB信號(hào)濾波器的特性信號(hào)濾波器的特性 Hfcfcff Hfcfcff11 a bM()HHSM()ccOO 上邊帶 下邊帶 下邊帶 上邊帶ccO上邊帶頻譜Occ下邊帶頻譜38(2) SSB信號(hào)表達(dá)式信號(hào)表達(dá)式 Hfcfcff Hfcfcff11 a b01)(USBHc|10)(LSBHc|)sgn()sgn(21cc39 設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為設(shè)單頻調(diào)制信號(hào)為載波為載波為則則tAtmmmcos)(ttcccos)(tAtAttAttmtsmcmmcmcmmcDSB)cos(21)cos(21coscoscos)()(1( )cos()2USBmCmstAt11coscos

23、sinsin22mmcmmcAtAt1( )cos()2LSBmCmstAt11coscossinsin22mmcmmcAttAtt40將上兩式合并：將上兩式合并： “”表示上邊帶信號(hào)，表示上邊帶信號(hào)，“+”表示下邊帶信號(hào)。表示下邊帶信號(hào)。希爾伯特變換希爾伯特變換： 上式中上式中Am sin mt 可以看作是可以看作是Am cos mt 相移相移 /2的結(jié)果。把這一相移過(guò)程稱為希爾伯特變換，的結(jié)果。把這一相移過(guò)程稱為希爾伯特變換，記為記為“ ”，則有，則有ttAttAtscmmcmmSSBsinsin21coscos21)(tAtAmmmmsinso c11( )coscoscossin22S

24、SBmmcmmcstAttAtt上式可以改寫(xiě)為：上式可以改寫(xiě)為：41把上式推廣到一般情況，則得到把上式推廣到一般情況，則得到 式中，式中，若若M( )是是m(t)的傅里葉變換，則的傅里葉變換，則 式中的式中的-jsgn 可以看作是希爾伯特濾波器傳遞可以看作是希爾伯特濾波器傳遞函數(shù)，即函數(shù)，即11( )coscoscossin22SSBmmcmmcstAttAttttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(的希爾伯特變換的希爾伯特變換是是)()(tmtm為為的的傅傅里里葉葉變變換換)()(Mtmsgn)()(jMM1,0sgn1,0sgn)(/ )()(jMMHhm(t )SDSB

25、(t)SSSB(t)tccos)(SSBH)(H)(S)(SDSBSSB )()(21)(ccDSBMMS )(Sgn)(Sgn)(Hcc 21 )()()()(41)()(41)()()()(41)()()(21)(ccccccccccccSSBSgnMSgnMMMSgnSgnMMHMMS下以下邊帶為例：以下邊帶為例：ttmMMccccos)(21)()(21tatmSgnMSgnMcccccsin)(21)()()()(41ttmttmtSccSSBLsin)(21cos)(21)(43(3) SSB信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)的產(chǎn)生 MfHfHfOfffOOcfcfcfcf上邊帶頻譜下邊帶頻譜濾波法濾

26、波法44用濾波法的困難：用濾波法的困難： 一般調(diào)制信號(hào)都具有豐富的低頻成分，經(jīng)調(diào)一般調(diào)制信號(hào)都具有豐富的低頻成分，經(jīng)調(diào)制后得到的制后得到的DSB信號(hào)的上、下邊帶之間的間信號(hào)的上、下邊帶之間的間隔很窄，要求單邊帶濾波器在隔很窄，要求單邊帶濾波器在fC附近具有陡峭附近具有陡峭的截止特性。的截止特性。帶來(lái)問(wèn)題：帶來(lái)問(wèn)題：濾波器的設(shè)計(jì)和制作很困難，有濾波器的設(shè)計(jì)和制作很困難，有時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。時(shí)甚至難以實(shí)現(xiàn)。解決方法：解決方法：在工程中往往采用多級(jí)調(diào)制濾波在工程中往往采用多級(jí)調(diào)制濾波45多級(jí)調(diào)制多級(jí)調(diào)制 46相移法產(chǎn)生相移法產(chǎn)生SSB信號(hào)信號(hào)ttmttmtsccSSBsin)(21cos)(21)(H

27、h()221m(t)sSSB(t)21m(t) cosctcosct21m(t)cosct21m(t)Hh實(shí)質(zhì)上是一個(gè)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，把實(shí)質(zhì)上是一個(gè)寬帶相移網(wǎng)絡(luò)，把m(t)幅度不幅度不變，所有頻率分量相移變，所有頻率分量相移900。47(4) SSB信號(hào)解調(diào)信號(hào)解調(diào)相干解調(diào)相干解調(diào)非相干解調(diào)非相干解調(diào)載波插入法載波插入法 人為地給人為地給SSB信號(hào)加入一個(gè)大幅度的載波，信號(hào)加入一個(gè)大幅度的載波，再用包絡(luò)檢波方法。再用包絡(luò)檢波方法。 注意注意：該方法也需要載波同步。：該方法也需要載波同步。 48(6) 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：具有最窄的傳輸帶寬，信道利用率：具有最窄的傳輸帶寬，信道利用率最高；最高；

28、缺點(diǎn)缺點(diǎn)： （1）電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，技術(shù)要求高；）電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，技術(shù)要求高； （2）解調(diào)設(shè)備復(fù)雜。）解調(diào)設(shè)備復(fù)雜。 495、殘留邊帶（、殘留邊帶（VSB）調(diào)制）調(diào)制 Vestigial SideBandDSB信號(hào)占用頻帶寬信號(hào)占用頻帶寬SSB信號(hào)實(shí)現(xiàn)困難信號(hào)實(shí)現(xiàn)困難折衷折衷殘留邊帶調(diào)制殘留邊帶調(diào)制VSB(1) VSB調(diào)制原理調(diào)制原理50M()2B2BODSB()ccO(a)(b)SSB()OccccVSB()O(c)(d)(SSBS)(DSBS)(VSBS51)()()(21)()()(VccVDSBVSBHMMHSS?)(VH(2) VSB 頻譜結(jié)構(gòu)頻譜結(jié)構(gòu) 分析思路：分析思路： 發(fā)送端對(duì)信號(hào)進(jìn)

29、行調(diào)制的目的是為了使接收發(fā)送端對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的目的是為了使接收端完整不失真地端完整不失真地還原還原信號(hào)，因而信號(hào)，因而 的作用的作用需和接收機(jī)的功能綜合考慮。需和接收機(jī)的功能綜合考慮。 )(VHm(t )SDSB(t)SVSB(t)tccos)(vH(3) (3) 同步解調(diào)同步解調(diào))()(21)()(21)(cVSBcVSBVSBpSSCSS)()2()(21)()()()2(21)(cVccVSBcVccVSBHMMSHMMS)()()(ccC低低 通通)(tsVSB)(tspttccos)()()(tmtsd)()()(5 . 0)(VccVSBHMMS)()()(41)(cVcVdHHM

30、S)()2()(41)()()2(41)(cVccVcpHMMHMMS低低 通通)(VSBS)(pS)(C)()(MSd)()2()(5 . 0)()()()2(5 . 0)(cVccVSBcVccVSBHMMSHMMS)()(21)()(21)(1cVSBcVSBVSBSSSSS54)()()()(41)(MHHMScVcVd結(jié)論結(jié)論：常常數(shù)數(shù))()(cVcVHH低低 通通)(VSBS)(pS)(C)()(MSd55(4) VSB濾波器的特性濾波器的特性CffHffHcVcV)()(cfcfOfcfcfO OfcfcfOfcfcfOf VSBHfVSBcHffVSBcHffVSBcVSBcH

31、ffHff a b c dCHHcVcV)()(矛盾：殘留邊帶信號(hào)矛盾：殘留邊帶信號(hào)的帶寬與濾波器的實(shí)的帶寬與濾波器的實(shí)現(xiàn)之間?，F(xiàn)之間。 在在fc處具有互補(bǔ)處具有互補(bǔ)對(duì)稱的滾降特性對(duì)稱的滾降特性 )(fHV56 在在H (w+wc)與與H (w-wc)的交界處，兩個(gè)曲線的交界處，兩個(gè)曲線互補(bǔ)，曲線在交界處為水平直線。也就是一互補(bǔ)，曲線在交界處為水平直線。也就是一個(gè)傳輸函數(shù)過(guò)渡帶的上、下部分互補(bǔ)對(duì)稱。個(gè)傳輸函數(shù)過(guò)渡帶的上、下部分互補(bǔ)對(duì)稱。只要?dú)埩暨厧V波器的特性只要?dú)埩暨厧V波器的特性HVSB(w)在在wc處處具有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）特性，采用相干解具有互補(bǔ)對(duì)稱（奇對(duì)稱）特性，采用相干解調(diào)法解調(diào)殘

32、留邊帶信號(hào)就能夠準(zhǔn)確地恢復(fù)所調(diào)法解調(diào)殘留邊帶信號(hào)就能夠準(zhǔn)確地恢復(fù)所需的基帶信號(hào)。需的基帶信號(hào)。cfcfOfcfcfO OfcfcfOfcfcfOf VSBHfVSBcHffVSBcHffVSBcVSBcHffHff d57HVSB()10.50cccc00.51HVSB()(a)(b) 通常把濾波器的邊緣形狀（過(guò)渡帶）稱為通常把濾波器的邊緣形狀（過(guò)渡帶）稱為滾滾降形狀降形狀。滿足互補(bǔ)的滾降形狀有多種，常用。滿足互補(bǔ)的滾降形狀有多種，常用的是的是直線滾降和余弦滾降直線滾降和余弦滾降。它們分別在電視。它們分別在電視信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸中得到應(yīng)用。我國(guó)目信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸中得到應(yīng)用。我國(guó)目前的電視

33、節(jié)目音頻信號(hào)采用調(diào)頻方法、視頻前的電視節(jié)目音頻信號(hào)采用調(diào)頻方法、視頻（圖像）信號(hào)采用殘留邊帶方式傳輸。（圖像）信號(hào)采用殘留邊帶方式傳輸。HVSB()10.50cccc00.51HVSB()(a)(b)586、線性調(diào)制系統(tǒng)一般模型、線性調(diào)制系統(tǒng)一般模型(1) 濾波法模型濾波法模型濾波法線性調(diào)制的一般模型如下：濾波法線性調(diào)制的一般模型如下： 輸出信號(hào)時(shí)域表示式為：輸出信號(hào)時(shí)域表示式為：按照此模型得到的輸出信號(hào)頻域表示式為：按照此模型得到的輸出信號(hào)頻域表示式為：式中：式中：適當(dāng)選擇適當(dāng)選擇H( )，便可以得到各種幅度調(diào)制信號(hào)。，便可以得到各種幅度調(diào)制信號(hào)。)(cos)()(thttmtscm)()()(21)(HMMSccm)()(thH59(2) 移相法模型移相法模型將上式展開(kāi)，則可得到另一種形式的時(shí)域表示將上式展開(kāi)，則可得到另一種形式的時(shí)域表示式，即式，即式中式中