当前课程知识点：通信原理 > 第三章 模拟调制系统 > 3.3 单边带调制 > 视频
上节课我们介绍了抑制载波的双边带调制DSB
它的好处是抑制了载波分量
只保留了承载信息的两个边带
从而提高了调制效率
但是从DSB信号的频谱中我们也可以看到
它的两个边带是完全对称的
都携带了调制信号的全部信息
因此
从信息传输的角度来说
仅传输其中一个边带就够了
如此还能减小信号的带宽
提高频带利用率
这就演变出了另一种调制方式
叫做单边带调制
简称为SSB
显然
SSB信号的频谱只是
DSB信号频谱的一个边带
所以其带宽是DSB信号的一半
与基带信号的带宽相同
而它的功率自然也仅为DSB信号的二分之一
那么如何才能得到单边带信号呢
从频谱上看
我们很容易想到
只要将DSB信号的一个边带滤除
就能得到单边带信号
这种方法称为滤波法
其原理如图所示
调制信号首先通过乘法器
与高频载波相乘
得到DSB信号
然后经过一个单边带滤波器
即可得到单边带信号
若单边带滤波器是理想高通
得到的就是上边带信号
若为理想低通
则可得到下边带信号
根据不同的边带选择
单边带信号的时域表达式
也有两种不同的形式
取负号时对应上边带信号
取正号时对应下边带信号
第二项中正弦载波的系数
表示对调制信号m(t)的
所有频率分量相移二分之π
其实就是m(t)的正交信号
称为m(t)的希尔伯特变换
用滤波法产生单边带信号的过程简洁直观
但也存在一个现实中不能忽视的问题
我们知道
具有理想特性的滤波器
是物理不可实现的
实际的滤波器从通带到阻带之间
总存在一个过渡带
如果DSB信号的两个边带的距离较近
而滤波器的过渡带又相对较宽
就有可能出现图中所示的情况
想要滤除的边带由于衰减不足还有残留
而想要保存的边带
由于增益不同会出现失真
显然
要产生理想的单边带信号
滤波器的过渡带应该
小于等于两个边带的间隔
也就是基带信号最低频率的两倍
但是在工程实现中
滤波器的实现难度
与过渡带相对于载频的归一化值有关
滤波器的工作频点越高
其过渡带越难以做小
分离上下边带就越难实现
通常要求二者的比值要大于等于0.01
整理可得
载频要小于等于
基带信号最低频率的200倍
这个条件实际上是告诉我们
如果基带信号中的低频成分很丰富
那么采用滤波法对它进行单边带调制时
很难将它直接调制到一个很高的频率点上
因为相应的单边带滤波器难以实现
例如
用滤波法对语音信号
实施短波单边带通信
也就是要把300~3400Hz的基带信号
调制到3~30MHz的频段内
根据刚刚得到的结论
直接进行单边带调制时的
最大载波频率仅为60kHz
显然不能满足短波通信频段的要求
但是此时得到的上边带信号
其最低频率已经变成了60.3kHz
如果把它当作是调制信号
再对其进行一次单边带调制
就可以把信号调制到近似
12MHz的频率点上
即可满足短波通信的要求
当然
如果所需的工作频率超过12MHz
就需要采用3次或者更多次的调制才能满足要求
这种多级调制的方法
在单边带电台中已被广泛应用
滤波法实质上是利用单边带信号的
频谱特点而提出的信号产生方法
如果我们从单边带信号的时域表达式上看
那么也可以用图中所示的结构
产生单边带信号
其中最左侧的模块称为希尔伯特滤波器
它实质上是一个宽带相移网络
使调制信号m(t)中的
所有频率分量均相移二分之π
输出其正交信号
这样上下支路可分别产生同相信号和正交信号
根据需求对二者进行加法或减法运算
可分别得到下边带信号或上边带信号
所以这种单边带信号的产生方法
称为相移法
相移法的困难在于希尔伯特滤波器的制作
它要对调制信号的所有频率分量
严格相移二分之π
但这一点即使是近似达到也是很困难的
要解决这个问题
可以采用混合法
这里不再做过多介绍
由单边带信号的时域表达式不难看出
其包络不与调制信号成正比
因而信号的解调不能采用简单的包络检波
需采用相干解调
其解调器的结构与AM信号
DSB信号的也都大致相同
单边带信号经过带通滤波器后
与相干载波相乘
输出信号中将包含基带信号
和两个高频分量
经过低通滤波后即可分离出基带信号
完成信号的解调
今天我们学习了单边带调制
它的好处是不仅节省了载波发射功率
调制效率高
而且频带宽度只有双边带信号的一半
频带利用率提高了一倍
而缺点则是实现难度相对较大
本讲的内容就是这些
谢谢大家
-1.1 通信系统的基本概念
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--习题
-1.2 通信系统的组成
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-1.3 信息及其度量
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-1.4 通信系统的主要性能指标
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-讨论题：分析比较模拟通信和数字通信的各自有缺点和应用场景。
-课程思政
-课程使用教材
--教材介绍
-2.1 信道的基本概念
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-2.2 恒参信道分析
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-2.3 随参信道及其对所传信号的影响
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-2.4 随机过程基础
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-2.5 平稳随机过程
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-2.6 白噪声
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-2.7 高斯噪声
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-2.8 信号系统与噪声的关系
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-2.9 信道容量的概念
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-2.10 m序列的产生
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-2.11 m序列的性质
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-讨论题：结合实际生活或者工程实践，谈一下香农定理的意义所在。
-课程思政
-3.1 常规双边带调幅
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-3.2 抑制载波的双边带调制
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-3.3 单边带调制
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-3.4 残留边带调制
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-3.5 线性系统的抗噪声性能
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-3.6 角度调制的基本概念
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-3.7 频率调制FM
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-课程思政
-4.1 数字基带信号的常用码型
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-4.2 数字基带信号的频谱特性
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-4.3 数字基带传输系统
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-4.4 无码间串扰的基本思想
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-4.5 无码间串扰的基带传输系统
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-4.6 数字基带传输系统的性能分析
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-4.7 眼图
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-5.1 2ASK的基本原理
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-5.2 2ASK的抗噪声性能分析
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-5.3 2FSK的基本原理
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-5.4 2FSK的抗噪声性能分析
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-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.7 二进制数字调制系统的性能比较
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-讨论题：2FSK信号的频谱的波峰有什么特点，与什么因素有关？
-6.1 假设检验模型
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-6.2 错误概率最小准则
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-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构
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-6.4 匹配滤波器原理
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-6.5 匹配滤波器性质及应用
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-7.1 低通抽样定理
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-7.2 量化的基本概念和均匀量化
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-7.3 非均匀量化
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-7.4 13折线法的码位安排
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-7.5 简单增量调制
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-7.6 改进型增量调制
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-7.7 时分复用和多路数字电话系统
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-7.8 哈夫曼编码
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-8.1 信道编码基础
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-8.2 分类和工作方式
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-8.3 常用简单分组码
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-8.4 线性分组码的基本概念
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-8.5 线性分组码的矩阵描述
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-8.6 循环码的基本概念
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-8.7 循环码的矩阵描述
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-8.8 循环码代数形式的编译码
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-9.1 同步的定义与分类
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-9.2 载波同步
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-9.3 载波同步的性能分析
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-9.4 位同步
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-9.5 位同步的性能分析
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-9.6 群同步
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-9.7 群同步的性能分析
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