SSB单边带信号调制

SSB单边带信号调制

由双边带过渡

双边带信号虽然抑制了载波，提高了调制效率，但调制后的频带宽度仍是基带信号带宽的2倍，而且上、下边带是完全对称的，它们所携带的信息完全相同。因此，从信息传输的角度来看，只用一个边带传输就可以了。我们把这种只传输一个边带的调制方式称为单边带抑制载波调制，简称为单边带调制(SSB)。

原理部分

采用单边带调制，除了节省载波功率，还可以节省一半传输频带，仅传输双边带信号的一个边带(上边带或下边带)。因此产生单边带信号的最简单方法，就是先产生双边带。然后让它通过一个边带滤波器，只传送双边带信号中的一个边带，这种产生单边带信号的方法称为滤波法。由于理想的滤波器特性是不可能作到的，实际的边带滤波器从带通到带阻总是有一个过渡带，随着载波频率的增加，采用一级载波调制的滤波法将无法实现。这时可采用多级调制滤波的办法产生单边带信号。即采用多级频率搬移的方法实现：先在低频处产生单边带信号，然后通过变频将频谱搬移到更高的载频处。产生SSB信号的方法还有：相移形成法，混合形成法。

SSB移相法原理图

SSB移相法的形成的SystemView仿真

SSB移相法的形成上边带下边带

数学表达式

为简便起见，设调制信号为单频信号f(t)=Amcosωmt，载波为c(t)=cosωct，则调制后的双边带时域波形为：SDSB(t)＝Amcosωmtcost＝[Amcos(ωc+ωm)t+Amcos(ωc-ωm)t]/2

保留上边带，波形为：SUSB(t)＝[Amcos(ωc+ωm)t]/2＝Am(cosωctcosωmt-sin ωctsinωmt)/2

保留下边带，波形为：SLSB(t)＝[Amcos(ωc-ωm)t]/2＝Am(cosωctcosωmt+sin ωctsinωmt)/2

上两式中的第一项与调制信号和载波信号的乘积成正比，称为同相分量；而第二项的乘积则是调制信号与载波信号分别移相90°后相乘的结果，称为正交分量。由此可以引出另一种形成单边带信号的方法——移相法。如下图所示，是SystemView的仿真设计。需要说明的是，如果调制信号是任意的周期信号，则可将其分解出多个频率分量之和，只要其中的移相电路为一定带宽的移相电路，对这些频率分量都能移相90°，那么形成任意调制信号的单边带信号是可能的。只不过将f(t)的输入变为f(t)/2即可。

数学表达式

用相移法形成SSB信号，SSB信号的时域表示式为

式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把m(t)的所有频率成分均相移，称是m(t)的希尔伯特变换。

从SSB信号调制原理中可以清楚地看出，SSB信号的频谱是DSB信号频谱的一个边带，其带宽为DSB信号的一半，与基带信号带宽相同。单边带幅度调制的效率也为100%。从SSB信号调制原理中不难看出，SSB信号的包络不再与调制信号m(t)成正比，因此SSB信号的解调也不能采用简单的包络检波，需采用相干解调。

单边带幅度调制的好处是，节省了载波发射功率，调制效率高；频带宽度只有双边带的一半，频带利用率提高一倍。缺点是单边带滤波器实现难度大。

用matlab画单边带调节

%SSB调制与解调

clc,clear;

%m为调制信号

fs = 1.5*1e7; %采样率

fc = 1.5e6; %载波频率

n = 0:200;

m = cos(2*pi*1.5e5*n/fs); %调制信号subplot(3,2,[1 2]);

plot(m);

N = length(m); %采样点数

axis([1 N -1 1]);

title('原始信号');

c = cos(2*pi*fc*n/fs);

s = sin(2*pi*fc*n/fs);

mh = hilbert(m,N); %m的Hilbert变换

snl = m.*c - mh.*s; %上边带信号

subplot(3,2,3);

plot(real(snl)),axis([1 N -1 1]),title('LSB信号'); snu = m.*c + mh.*s; %下边带信号

subplot(3,2,5);

plot(real(snu)),axis([1 N -1 1]),title('USB信号'); shl = m.*s + mh.*c; %snl的近似Hilbert变换shu = m.*s + mh.*c; %snu的近似Hilbert变换%sh = hilbert(sn,N);

%解调出的信号

mdl = snl.*c + shl.*s;

mdu = snu.*c + shu.*s;

mdl = real(mdl);

mdu = real(mdu);

subplot(3,2,4);

plot(mdl,'r');

axis([1 N -1 1]);

title('LSB解调出的信号');

subplot(3,2,6);

plot(mdl,'g');

axis([1 N -1 1]);

title('USB解调出的信号');

M文件程序代码

%单边带幅度调制与解调（SSBAM）ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t)); [f,ssbf]=FFT_SHIFT(ssb,N,t);

PSD_SSB=(abs(ssbf).^2)/T;

ssbd=ssb.*cos(2*pi*fc*t);

ssbd=ssbd-mean(ssbd);

B=2*fmax;

[f,SSBf]=FFT_SHIFT(ssbd,N,t);

[t,ssb_t]=RECT_LPF(f,SSBf,B);