【文章內(nèi)容簡介】 章 模擬調(diào)制 用濾波器產(chǎn)生的單邊帶信號 ， 要么頻帶不完整 ，要么多出一部分上邊帶 （ 對下邊帶信號而言 ） 或下邊帶 （ 對上邊帶信號而言 ） 。 對于帶通型調(diào)制信號而言 ，只要載頻相對于調(diào)制信號最低頻率分量的頻率不要太大 ， 濾波法就可以實現(xiàn) SSB調(diào)制 ， 否則 ， 就必須采用多級調(diào)制的方法降低每一級調(diào)制對濾波器過渡帶的要求 ， 從而完成 SSB信號的產(chǎn)生 。 產(chǎn)生單邊帶信號還可采用的一種方法叫做移相法 ， 模型圖如圖 2― 10所示 。 第 2章 模擬調(diào)制 對于一般信號的單邊帶調(diào)制需要借助于希爾伯特變換才能導(dǎo)出時域表達(dá)式 ， 我們在此不作深入介紹 。單邊帶信號不能用簡單的包絡(luò)解調(diào)法進(jìn)行解調(diào) ， 通常采用相干解調(diào)法 。 SSB主要用于遠(yuǎn)距離固定業(yè)務(wù)通信系統(tǒng) ， 在特高頻散射通信 、 車輛和航空通信方面也有應(yīng)用 。 第 2章 模擬調(diào)制 圖 2―10 SSB 移相法模型 移相器－2? 移相器－2?∑f ( t )sS SB( t )c o s ?ct＋－第 2章 模擬調(diào)制 殘留邊帶調(diào)制（ VSB) 上面說過 ， 低通型調(diào)制信號由于上下邊帶的頻譜靠得很近甚至連在一起 ， 因此用濾波器很難干凈徹底地分離出單邊帶信號 ， 甚至得不到單邊帶信號 。 而在現(xiàn)實生活中 ， 有很多情況需要傳送低通型調(diào)制信號 ，比如電視的圖像信號 （ 頻帶為 0～ 6MHz） 。 第 2章 模擬調(diào)制 那么如何解決 SSB中濾波器的難度問題和 DSB的頻帶利用率低的矛盾呢 ？ 人們想了一個折衷的方法 ， 既不用 DSB那么寬的頻帶 ， 也不用 SSB那么窄的頻帶傳輸調(diào)制信號 ， 而在它們之間取一個中間值 ， 使得傳輸頻帶既包含一個完整的邊帶 （ 上邊帶或下邊帶 ） ,又有另一個邊帶的一部分 ， 從而形成一種新的調(diào)制方法 ——殘留邊帶調(diào)制 。 殘留邊帶調(diào)制在原理上可以采用移相法或濾波法 ， 通常多采用濾波法 ， 如圖 2― 11所示 。 第 2章 模擬調(diào)制 從圖 2― 11可看出 VSB和 SSB在原理上差不多 。 但為了接收端能夠無失真地恢復(fù)出調(diào)制信號 ， 對殘留邊帶濾波器有一個要求 ， 即殘留邊帶濾波器的傳輸函數(shù)在載頻附近必須具有互補(bǔ)對稱特性 ， 其波形如圖 2― 12所示 。 第 2章 模擬調(diào)制 圖 2―11 VSB 濾波法模型 f ( t ) s D S B ( t )c ( t ) ＝ c o s ?ct殘留邊帶濾波器HV S B( ? )sV SB( t )第 2章 模擬調(diào)制 VSB信號的解調(diào)和 SSB信號一樣也不能用包絡(luò)檢波 ，而要采用相干解調(diào)法 （ 參見圖 25） 。 下面通過解調(diào)的公式推導(dǎo)證明殘留邊帶濾波器的傳輸函數(shù)在載頻附近必須具有互補(bǔ)對稱特性 ， 其波形如圖 2― 12所示 。 從圖 2― 11中得到 VSB信號 sVSB(t)的頻譜為 1( ) [ ( ) ( )] ( )2V S B c c V S BS F F H? ? ? ? ? ?? ? ? ?第 2章 模擬調(diào)制 在圖 2― 5中 ， 設(shè)輸入信號為 sVSB(t)， m(t)是乘法器的輸出 ， 則其頻譜為 1( ) ( ) [ ( ) ( )]21[ ( ) ( )]2V S B c cV S B c V S B cMSSS? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?第 2章 模擬調(diào)制 將式（ 2―11 ）代入式（ 2―12 ）可得 1( ) [ ( ) ( 2 ) ] ( )41[ ( ) ( 2 ) ] ( )41( ) [ ( ) ( ) ]41[ ( ) ( 2 ) ( ) ( 2 ) ]4c V S B cc V S B cV S B c V S B cV S B c c V S B c cM F F HF F HF H HH F H F? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?(2―13) 第 2章 模擬調(diào)制 設(shè)低通濾波器的輸出 （ 解調(diào)信號 ） 為 md(t)， 如果能選擇合適截止頻率的低通濾波器將上式中第二個中括號項濾除掉 ， 則有 1( ) ( )[ ( ) ( )]4d V S B c V S B cM F H H? ? ? ? ? ?? ? ? ?（ 2―14 ） 可見 ， 要想使解調(diào)信號 md(t)無失真地重現(xiàn)調(diào)制信號 ， 就需要 Md(ω)與 F(ω)成比例 ， 即要求 [ ( ) ( ) ]V SB c V SB cH H C? ? ? ?? ? ? ?(2―15) 式中 ， C為常數(shù) 。 第 2章 模擬調(diào)制 圖 2―13 以低通濾波器為例圖解了上式的幾何意義。也就是說，在 HVSB(ω+ωc)與 HVSB(ωωc)的交界處 ,兩個曲線互補(bǔ)，使得曲線在交界處為水平直線。圖中是一個傳輸函數(shù)過渡帶的上半部分和另一個傳輸函數(shù)過渡帶的下半部分互補(bǔ)，實際上也就是一個傳輸函數(shù)過渡帶的上、下部分互補(bǔ)對稱。 第 2章 模擬調(diào)制 圖 2―12 VSB 信號頻譜示意圖 0－ ?c?cSD S B( ? )0000－ ?c－ ?c－ ?c－ ?c?c?c?c?c( a )( b )( c )( d )( e )HV S B( ? )HV S B( ? )HV S B( ? )SV S B( ? )1?????第 2章 模擬調(diào)制 圖 2―13 VSB 濾波器互補(bǔ)特性示意圖 HV S B( ? )0－ ?c?c?0－ ?c?c?0－ ?c?c?0－ ?c?c?HV S B( ? ＋ ?c)HV S B( ? － ?c)HV S B( ? ＋ ?c) ＋ HV S B( ? － ?c)第 2章 模擬調(diào)制 通常把濾波器的邊緣形狀 （ 過渡帶 ） 稱為滾降形狀 。 滿足互補(bǔ)的滾降形狀有多種 ， 常用的是直線滾降和余弦滾降 。 它們分別在電視信號和數(shù)據(jù)信號的傳輸中得到應(yīng)用 。 我國目前的電視節(jié)目音頻信號采用調(diào)頻方法 、 視頻 （ 圖像 ） 信號采用殘留邊帶方式傳輸 。 第 2章 模擬調(diào)制 插入載波的包絡(luò)檢波 我們前面講過的 DSB、 SSB和 VSB都不能采用簡單的包絡(luò)檢波法進(jìn)行解調(diào) ， 而只能采用實現(xiàn)難度大 、成本高的相干解調(diào)法 ， 顯然 ， 這對上述三種調(diào)制技術(shù)的廣泛應(yīng)用帶來了困難 。 因此 ， 人們努力尋求新的解調(diào)方法以期為這幾種調(diào)制技術(shù)的普及鋪平道路 。 第 2章 模擬調(diào)制 通過研究人們發(fā)現(xiàn) ， 如果插入很強(qiáng)的載波 ， 則上述三種調(diào)制仍然可用包絡(luò)檢波法進(jìn)行解調(diào) 。 在圖 2― 14中： s(t)是 DSB、 SSB或 VSB信號； cd(t)是幅度很大的載波； sd(t)是包絡(luò)檢波器的輸出信號 。 可以證明只要插入載波的幅值 Ad足夠大 ， sd(t)就會與調(diào)制信號 f(t)很近似 。 強(qiáng)載波可以在發(fā)射端加入 ， 也可以在接收端插入 。 顯然在發(fā)射端插入對廣大的信號接收者有益 ， 因此 ， 在廣播電視中為使接收機(jī)結(jié)構(gòu)簡單 、 成本低廉 ， 都是在發(fā)射時插入強(qiáng)載波 第 2章 模擬調(diào)制 圖 2―14 插入載波的包絡(luò)解調(diào)法 s ( t ) s a ( t )cd( t ) ＝ Adc o s ?ct包絡(luò)檢波sd( t )∑第 2章 模擬調(diào)制 頻分復(fù)用 (FDM) 頻分復(fù)用（ Frequency Division Multiplex）是調(diào)制技術(shù)的典型應(yīng)用，它通過對多路調(diào)制信號進(jìn)行不同載頻的調(diào)制，使得多路信號的頻譜在同一個傳輸信道的頻率特性中互不重疊，從而完成在一個信道中同時傳輸多路信號的目的。 第 2章 模擬調(diào)制 下面我們用一個 DSB調(diào)制的例子來說明如何進(jìn)行頻分復(fù)用與解復(fù)用：設(shè)有三路語音信號 f1(t)、 f2(t)、 f3(t)要通過一個通頻帶大于 24kHz的信道從甲方傳輸?shù)揭曳剑ㄒ阎氛Z音信號的頻帶均為 0～ 4kHz）。根據(jù)調(diào)制定理，在發(fā)送端用振蕩器產(chǎn)生三個頻率不同的正弦型信號作為載波 c1(t)=cosω1t、 c2(t)=cosω2t、 c3(t)=cosω3t分別與三路語音信號相乘，將它們調(diào)制在 ω ω ω3三個頻率上。 第 2章 模擬調(diào)制 為使三個頻譜相互錯開不重疊 （ 否則 ， 將無法區(qū)分各路信號 ） ， 三個載波頻率必須落在信道通頻帶之中 ， 同時間隔頻帶必須大于 8kHz。 三路語音信號經(jīng)載波調(diào)制后成為已調(diào)信號 ， 再經(jīng)加法器合成為一路已調(diào)信號送入信道傳輸 ， 完成發(fā)送端的頻分復(fù)用任務(wù) 。 那么信息的接收端如何從接收到的多路信號中各取所需呢 ？ 或者說如何實現(xiàn)解復(fù)用呢 ？ 我們采用通帶略大于二倍信號帶寬 （ 8kHz） 的三個帶通濾波器 （ 其中心頻率分別等于載波頻率 ） 濾出各自所需的頻譜信號 ， 再分別解調(diào) ， 最后送給不同的信息接收者 ， 完成解復(fù)用的任務(wù) 。 為幫助理解 ， 用圖 2― 15說明頻分復(fù)用與解復(fù)用的全過程 。 第 2章 模擬調(diào)制 圖 2―15 頻分復(fù)用示意圖 調(diào)制器 1調(diào)制器 2調(diào)制器 3c os ?1tc os ?2tc os ?3t信道解調(diào)器 1帶通濾波器 1H1( ? )解調(diào)器 2帶通濾波器 2H2( ? )解調(diào)器 3帶通濾波器 3H3( ? )c os ?1tc os ?2tc os ?3t∑發(fā)話人 1發(fā)話人 2發(fā)話人 3F1( ? )F2( ? )F3( ? )受話人 1F1( ? )F2( ? )F3( ? )受話人 2受話人 3第 2章 模擬調(diào)制 為了更清楚 、 形象地說明頻分復(fù)用的原理 ， 我們畫出復(fù)用過程中發(fā)送端和接收端的頻譜圖 ， 如圖 2― 16所示 。 細(xì)心的讀者會發(fā)現(xiàn)上述頻分復(fù)用通信的信號是單向傳輸?shù)?（ 單工方式 ） ， 那么如何完成雙工通信呢 ？這就需要在通信的雙方再加一套同樣的頻分復(fù)用系統(tǒng)（ 但位置要倒過來 ） ， 信道可以采用同一信道 ， 但調(diào)制頻率必須改變 ， 保證兩個方向傳輸?shù)念l譜不重疊 。 第 2章 模擬調(diào)制 圖 2―16 頻分復(fù)用頻譜示意圖 信道帶通濾波器?2低通濾波器帶通濾波器?1低通濾波器帶通濾波器?3低通濾波器∑f1( t )f2( t )f3( t )c os ?1tc os ?2tc os ?3tY ( ? ) 信道通頻帶0 ?1?2?3?P1( ? )0 ?1?2?3?p1( t )p2( t )p3( t )c os ?1tc os ?2tc os ?3t0 ?1?2?3?0 ?1?2?3?P2( ? )P3( ? )y ( t )f1( t )f2( t )f3( t )y ( t )0－ ?m?m0－ ?m?m0－ ?m?mF3( ? )F