第四章 4.2 单边带、双边带、残留边带调幅

C
上下边带互补 [ H ( C ) H ( C )] C
2 C
V ( 2 C )
2 C
经 LPF 取出 V ( )
2 C
即：上下边带互补对称是指： ( C ) H ( C ) C H
我国的广播电视系统：有载波 VSB
因此滤波输出为双边带调幅信号（将单边带部分去掉） 之后的处理与双边带信号中恢复载波方法一样。
H ( )
C
C
斜切
C
C
V DSB ( )（去掉单边带部分，仅剩双边带部分）
C
C
（3）对含有大载波分量的 VSB 信号（如电视图像信号）， 在允许一定失真情况下，可用峰值包络检波器解调：
更无法传送具有直流成分的信号，为此出现 VSB 技术。
残留边带调幅（VSB）
由于单边带调制复杂，解调质量较差，低频衰减很大，无法传送直流成分， 故在单边带调幅和双边带调幅间折衷为残留边带调幅。 残留边带：传送被抑制边带（下边带）的一部分 (I) ， 抑制被传送边带（上边带）的一部分 (II) ， 且两部分互相对称。 物理意义：上下边带之和构成完整信息。 残留边带信号带宽比单边带略宽，实际只传送上边带信息，但可传直流成份。
VVSB
II
I
C
C

VSB 滤波器
VSB 调制解调方案
(1) 无载频 调制： V (t) 同步解调： VSB BPF VDSB (t) H () VVSB (t) Vc(t) = cos c t
VP (t) LPF V ( t ) (见后面) 载波恢复 Vc(t) = cos c t
1 2
cos[(2 C ) t ]
经 LPF 后：VO
1 2
仅当本地载波与 SSB 信号同频同相时 ( 0, 0 )，VO ( t ) 否则出现解调失真。 SSB 传送的问题：
1 2
cos t
由于调制信号的低频成份位于载波附近，因此低频信号传输受很大衰减，

解调
LPF
cos C t 本振

2
a(t)
+
sin C t
x(t)


2
sin C t
b(t)
LPF
b(t)
调制： x (t ) a (t ) cos C t b (t ) sin C t 解调：
x ( t ) cos C t x ( t ) sin C t 1 2 1 2 a (t ) b (t ) 1 2 1 2 [ a ( t ) cos 2 C t b ( t ) sin 2 C t ] [ a ( t ) sin 2 C t b ( t ) cos 2 C t ]
双边带调幅（DSB）
2、双边带（抑制载波）调幅，DSB 调制信息全部包含在上下边带内，
载波信号中不包含任何信息，且占有绝大部分发射功率。
因此抑制载波不影响信息传输，且可节省发射功率。 调制：V (t )
VC ( t )
V DSB ( t ) V ( t ) VC ( t )
乘法器可产生 DSB 信号
2
1
上
( C H ) C
下 ( C H )
下
0 ( C H )
C
上 ( C H )
④ V AM (t ) V m [ 1 m aV ( t ) ] cos C t Vm cos C t m a VmV (t ) cos C t 其傅氏变换为： Vm [ ( C ) ( C )] m aVm [V ( C ) V ( C )]
V SSB ( t )
'
LPF
VO ( t )
VC ( t ) 本 地 载 波 微 调
V SSB ( t ) V C ( t ) cos( C ) t cos[( C ) t ]
'

1 2
cos[( ) t ]
cos[( ) t ]
1 4 V ( ) [ H ( C ) H ( C ) ]
（a）
经 LPF 后： V ( )
(见后面)
当 滤 波 器 具 有 互 补 对 称 性 时 [ H ( C ) H ( C ) ] C (常 数 ） C 则 V ( ) V ( ), 实 现 不 失 真 解 调. 4
经 LPF 滤波后得到 a(t)、b(t)
PAL-D 彩色制式
视放：像素亮度 黑白电视 图像 伴音 图像 伴音 彩色解码：像素三基色 扫描：像素位置 扫描：像素位置
彩色电视
我国电视系统采用的 PAL 彩色制式： 用红色差信号与蓝色差信号对副载波进行双边带正交调幅形成色差信号。 我国电视制式：PAL - D 黑白制式 彩色制式
j t
dt
[ h (t )
1 2


H ( ) e
j t
d ]
H ( ) 称 为 h (t ) 的 频 谱
傅氏变换对 延时定理 频移定理
f (t )
f (t t 0 )
f (t ) e
j 0 t
F ( )
F ( ) e
j t 0
F ( 0 )
1 2 [e
上边频 0

① cos t 傅氏变换 [ ( ) ( )]


下边带
上边带
② V (t ) 展成傅氏级数，因此 V ( ) 有许多频率成分：
H L
0
L
H

③ V ( t ) cos C t (DSB 信 号 ) 傅 氏 变 换 ： [ V ( C ) V ( C ) ]
互补对称性 可在发射端实现，也可在接收端实现。 还可由发送和接收端同时实现。
H T ( ) f C
1
发送机
H R ( )
1 0.5
fC
接收机互补对称
0
双 边 带
-1.25 0 0.75 8
f SC 1.3
f SC 1.3
4.43
6 6.5 MHz
0
-0.75 0 0.75
4.43
6 6.5 MHz
cos C t


2


2
上边带 _
V SSB
1 2
cos( C ) t
sin C t
sin t
（相加可得下边带）
sin t sin C t
解调： 无法从单边带信号中恢复载波，只能用本地载波同步解调，
但本地载波很难与单边带信号载波同频同相，属非相干解调。
2
经分频后得： cos C t 解调： V D SB ( t ) cos C t [V ( t ) cos C t ] cos C t
1 2 V ( t ) 1 2 V ( t ) cos 2 C t
经 LPF 后得： VO ( t )
1 2
V (t )
单边带（上边带）调幅（SSB）
单边带中已包括全部信息，仅传送单边带（上边带）即可，
且可将信道带宽压缩一半。
调制： （1）V (t )
V D SB cos C t
BPF
V SSB ( t )
滤除下边带（对滤波器要求较高）
（2）相移式：
V ( t ) cos t
cos t cos C t
互补对称性的频谱解释
发送：
V ( )
下
上
V DSB ( )
C
上
下
下
C
上
H ( )
C
V VSB ( )
C
接收（利用（a）式关系）：
上
下
H ( )
下
上
C
下边带
H ( C )
C
2 C
V ( 2 C )
C
H ( C )
下边带
V DSB ( t ) V ( t ) V C ( t ) cos t cos C t 1 2 cos ( C ) t 1 2 cos ( C ) t
下边频
上边频
载漏：有载波漏到输出中。双边带调幅时应使载漏减至最小！ (Carrier leak)
解调：同步检波：
j C t
f ( t ) cos C t f (t ) 傅氏变换为 1 2
e
j C t
]
[ F ( C ) F ( C ) ]
卷积定理：


f1 ( ) f 2 ( t ) d 傅氏变换 F1 ( ) F2 ( )
下边频
正交分量导致包络失真
可用峰值包络检波器检测 信号
现代电视机均以同步检波代替早年的峰值检波，避免正交失真，视频保真。
双边带正交调幅与解调
只要两个载波严格正交，两路信号间不会有串扰。
两路相互独立的信号 a(t)，b(t) 分别调幅 “频率相同，相位差 90 的正弦载波” ，
调制
a(t)
cos C t
VSB 同步解调
无论 VSB 信号中是否有载波，均可同步解调，无失真。 同步解调时需要提取载波信号：
（1）对于含有载波的 VSB 信号，可用窄带滤波器提取载波。
(2) 对于不含有载波的VSB信号，必须恢复载波：
VVSB ( t )
斜切滤波
V D SB ( t )
平方
2 C
BPF
分频
C
斜切滤波器频谱 与 VSB 频谱 关于载频对称，
发 送 ： VVSB ( ) V DSB ( ) H ( ) 1 [V ( C ) V ( C )] H ( ) 2 接 收 ： V P ( ) 1 2 1 4 1 4 1 4 1 4 [ VVSB ( C ) VVSB ( C ) ] [ V ( 2 C ) V ( ) ] H ( C ) [ V ( ) V ( 2 C ) ] H ( C ) V ( ) [ H ( C ) H ( C ) ] [ V ( 2 C ) H ( C ) V ( 2 C ) H ( C ) ]
PAL 制色度信号
亮度方程式： Y 0.30 R 0.59 G 0.11B
当 R = G = B = 1 时为白色 当 R = G = B = 0 时为黑色
共 8 级灰度 亮度信号 Y 供黑白电视使用（彩色与黑白兼容） 。
0.30 ( R Y ) 0.59 ( G Y ) 0.11 ( B Y ) 0
V D SB ( t )
LPF 平方 载波恢复 BPF
2 C
VO ( t )
C
分频
载波恢复：
V D SB ( t ) [V ( t ) cos C t ]
2 2
1 2
V (t )
2
1 2
V ( t ) cos 2 C t
2
经 BPF 得到：
1 2
V ( t ) cos 2 C t
Vcm cos C t Vcm
上边频 cos ( C ) t
( 大 载 波 即 ： Vcm Vcm )
Vcm cos C t Vcm [ cos t cos C t sin t sin C t ]
V cm 1 + （ V cm V cm cos t ) cos C t V cm sin C t sin t
(2) 有载频： 调制： VSB BPF
V AM ( t )
同步解调： H ()
VVSB ( t )
LPF
V (t )
(标准 AM)
载频分离 V ( t ) cos C t 载频分量足够大时，在允许一定失真情况下， 可用峰值包络检波器解调。
傅氏变换
H ( )


h (t ) e
上
( C H ) C
下 ( C H ) 0
下
( C H )
C
上 ( C H )
注：上下边带所包含的信息完全相同！
( V ( ) 中 0 点 ， 对 应 于 V ( c ) 中 c 0 点 )
互补对称性
对 VSB BPF H ( ) 互补对称性要求（以无载频情况为例）：