第06讲 通信原理(SSB)
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AM
1 2 f (t ) Pf f 2 (t ) 22 PAM A0 1 2 A02 f 2 (t ) f (t ) 2 2
2 Am 信号： 对于单频信号： f (t ) Am cos mt f 2 (t ) 2 2 2 Am AM AM 2 2 2 2 A0 Am 2 AM
调制效率
AM调幅信号的功率分配
PAM 1 s (t ) {[ A0 f (t )]cos ct} [ A0 f (t )]2 2 T /2 T /2 1 2 1 1 A0 lim 2 A0 f (t )dt lim f 2 (t )dt 2 2 T T /2 2 T T /2
滤波器的过渡带宽
fp fc
载波频率
设模拟调制信号的频带范围为(fL,fH), 滤波器的归一化过渡带 值为η ，采用单边带调制后第一级载频为fc1,。。第n级为fcn, 其中易知过渡带值最大允许值为2fL。
f p 2 fL 2 fc1 fL
2 fc1 2 2 fc 2 ( ) fL
m m m m
上式可以改写为
1 1 1 SUSB (t ) Am cos(m C )t Am cos mt cos ct Am sin mt sin ct 2 2 2 1 1 Am cos mt cos ct Am cos mt sin ct 2 2
1 1 S LSB (t ) Am cos m cos ct Am cos mt sin ct 2 2
单边带调幅(SSB)原理框图：
滤波器特性 1.高通滤波器
H() 1
通带
c
－c
0
阻带
H() 1
通带
c
2.低通滤波器
－c
0 截止角频率
S(f)
上边带 下边带
上边带
-f0
0
(a) 滤波前信号频谱
f0
f
HH(f)特性 上边带
S(f)
HH(f)特性 上边带
-f0
0
(b) 上边带滤波器特性和信号频谱
f0
f
S(f)
HL(f)特性
下边带
-f0
(c) 下边带滤波器特性和信号频谱
f0
f
滤波法形成SSB信号的主要缺点：要求滤波器的特性十 分接近理想特性，即在 C 处应具有锐截止特性。 一般调制信号都具有丰富的低频成分,经调制后得到的 DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄,这就要求单边带 滤波器具有陡峭的截止特性,才能有效地抑制无用的另 一个边带。实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带 (图3-11，理想滤波器过渡带为0)，这就使滤波器的设 计和制作很困难,有时甚至难以实现。为此,在工程中往 往采用多级调制滤波的方法。
50.3
49.7
50
100.6kHz
f (kHz) f
4.9497 (MHz) 5.0503
5
f
(MHz)
… …
例: 已知话音信号频率范围为(300，3400)HZ，现在要 求用滤波法将其调制到40MHz的载波频段上，滤波器的 归一化过滤带值为0.01，试给出调制方案。
相移法产生单边带信号
设单频调制信号： x(t ) Am cosmt
载波信号：
c(t ) cos c t
1 1 Am cos( c m )t Am cos( c m )t 2 2
s DSB (t ) Am cos m t cos c t
1 1 1 sUSB (t ) Am cos(C m )t Am cos mt cos ct Am sin mt sin ct 2 2 2
多级调制法实现单边带调制：先在低载频处产生单边带
信号，然后通过多级变频搬移到更高的载频处。
调制信号x(t) s1(t) H1() s2(t) H2() sSSB(t)
cosc1(t)
cosc2(t) S1(
H1源自文库
O
S2(
c1
H2(
O
c2
多级调制中的归一化过渡带值η：
式中,“－”号表示上边带,“＋”号表示下边带。
移相法实现单边带调制
单边带调制系统的特点
已调信号中无载波分量 已调信号频谱中只有一个边带分量 已调信号的带宽与调制信号带宽相等 采用滤波法实现单边带调制时，滤波器的设计 难度大 采用移相法实现时其移相网络的设计难度较大
率较低，是一个重大缺点。
DSB的调制效率
PDSB f 2 (t ) 2 S DSB (t ) Pf 2
由于pc 0，p DSB p f , 因此调制效率 DSB 100%
单边带调幅(SSB)
由于双边带信号的上下边带是完全相同的，它们所携带的信息相 同，完全可以用一个边带来传输全部信息，这种调制方式除了节 省载波功率，可以节省一半传输频带。
f p1
2 n f cn ( ) f L
例: 某单边带调制要求载频为100MHz,调制信号频带为 300~3000Hz， 采用三级调制实现
× 50KHz H1( f ) × 5MHz H2( f ) × H3( f ) 100MHz
-3000 -300 300 3000
f (Hz) f (kHz)
2 AM 2
通常f (t )是不含直流的交流分量，上式第二项应为零
1 2 1 2 A0 f (t ) Pc Pf 2 2
则上式为：
PAM
AM调幅调制效率
已调信号的平均功率是由载波功率和边带功率 两部分组成，由于只有边带功率才与调制信号有关， 因此定义边带功率(Pf)与总功率(Pc+Pf )之比为调制 效率。 即：
1 1 1 Am cos mt cos ct Am sin mt sin ct sLSB (t ) Am cos(C m )t 2 2 2
希尔伯特变换：上式中 Am sin mt 可以看作是
Am cos mt 相移 2,而幅度大小保持不变的结果。
把这一相移过程称为希尔伯特变换,记为 “ ”。则有 A cos t A sin t ˆ
任意一个基带波形总可以表示成许多正弦信号之和。 因此,把上述表述方法运用到任一调制基带信号,可用
n个余弦信号之和来表示,即 x(t ) xi cos i t
就可以得到调制信号为任意信号的SSB信号的时域
i 1
n
表示式:
1 1 ˆ sSSB (t ) x(t ) cos ct x(t ) sin ct 2 2
对于单频信号刚好发生过调制的临界状态时，即调 幅指数(βAM ) 为1时，调制效率最大，这时，调制
效率为1/3。
在各种调制信号中，调制效率最大的是方波调制信
号，调制效率可达到1/2。
由此可以看出在标准调幅信号中载波分量不携带信
息，且占据了大部分功率，而真正携带信息的边带
分量却只占据小部分功率。标准调幅的调制效
1 2 f (t ) Pf f 2 (t ) 22 PAM A0 1 2 A02 f 2 (t ) f (t ) 2 2
2 Am 信号： 对于单频信号： f (t ) Am cos mt f 2 (t ) 2 2 2 Am AM AM 2 2 2 2 A0 Am 2 AM
调制效率
AM调幅信号的功率分配
PAM 1 s (t ) {[ A0 f (t )]cos ct} [ A0 f (t )]2 2 T /2 T /2 1 2 1 1 A0 lim 2 A0 f (t )dt lim f 2 (t )dt 2 2 T T /2 2 T T /2
滤波器的过渡带宽
fp fc
载波频率
设模拟调制信号的频带范围为(fL,fH), 滤波器的归一化过渡带 值为η ，采用单边带调制后第一级载频为fc1,。。第n级为fcn, 其中易知过渡带值最大允许值为2fL。
f p 2 fL 2 fc1 fL
2 fc1 2 2 fc 2 ( ) fL
m m m m
上式可以改写为
1 1 1 SUSB (t ) Am cos(m C )t Am cos mt cos ct Am sin mt sin ct 2 2 2 1 1 Am cos mt cos ct Am cos mt sin ct 2 2
1 1 S LSB (t ) Am cos m cos ct Am cos mt sin ct 2 2
单边带调幅(SSB)原理框图：
滤波器特性 1.高通滤波器
H() 1
通带
c
－c
0
阻带
H() 1
通带
c
2.低通滤波器
－c
0 截止角频率
S(f)
上边带 下边带
上边带
-f0
0
(a) 滤波前信号频谱
f0
f
HH(f)特性 上边带
S(f)
HH(f)特性 上边带
-f0
0
(b) 上边带滤波器特性和信号频谱
f0
f
S(f)
HL(f)特性
下边带
-f0
(c) 下边带滤波器特性和信号频谱
f0
f
滤波法形成SSB信号的主要缺点：要求滤波器的特性十 分接近理想特性，即在 C 处应具有锐截止特性。 一般调制信号都具有丰富的低频成分,经调制后得到的 DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄,这就要求单边带 滤波器具有陡峭的截止特性,才能有效地抑制无用的另 一个边带。实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带 (图3-11，理想滤波器过渡带为0)，这就使滤波器的设 计和制作很困难,有时甚至难以实现。为此,在工程中往 往采用多级调制滤波的方法。
50.3
49.7
50
100.6kHz
f (kHz) f
4.9497 (MHz) 5.0503
5
f
(MHz)
… …
例: 已知话音信号频率范围为(300，3400)HZ，现在要 求用滤波法将其调制到40MHz的载波频段上，滤波器的 归一化过滤带值为0.01，试给出调制方案。
相移法产生单边带信号
设单频调制信号： x(t ) Am cosmt
载波信号：
c(t ) cos c t
1 1 Am cos( c m )t Am cos( c m )t 2 2
s DSB (t ) Am cos m t cos c t
1 1 1 sUSB (t ) Am cos(C m )t Am cos mt cos ct Am sin mt sin ct 2 2 2
多级调制法实现单边带调制：先在低载频处产生单边带
信号，然后通过多级变频搬移到更高的载频处。
调制信号x(t) s1(t) H1() s2(t) H2() sSSB(t)
cosc1(t)
cosc2(t) S1(
H1源自文库
O
S2(
c1
H2(
O
c2
多级调制中的归一化过渡带值η：
式中,“－”号表示上边带,“＋”号表示下边带。
移相法实现单边带调制
单边带调制系统的特点
已调信号中无载波分量 已调信号频谱中只有一个边带分量 已调信号的带宽与调制信号带宽相等 采用滤波法实现单边带调制时，滤波器的设计 难度大 采用移相法实现时其移相网络的设计难度较大
率较低，是一个重大缺点。
DSB的调制效率
PDSB f 2 (t ) 2 S DSB (t ) Pf 2
由于pc 0，p DSB p f , 因此调制效率 DSB 100%
单边带调幅(SSB)
由于双边带信号的上下边带是完全相同的，它们所携带的信息相 同，完全可以用一个边带来传输全部信息，这种调制方式除了节 省载波功率，可以节省一半传输频带。
f p1
2 n f cn ( ) f L
例: 某单边带调制要求载频为100MHz,调制信号频带为 300~3000Hz， 采用三级调制实现
× 50KHz H1( f ) × 5MHz H2( f ) × H3( f ) 100MHz
-3000 -300 300 3000
f (Hz) f (kHz)
2 AM 2
通常f (t )是不含直流的交流分量，上式第二项应为零
1 2 1 2 A0 f (t ) Pc Pf 2 2
则上式为：
PAM
AM调幅调制效率
已调信号的平均功率是由载波功率和边带功率 两部分组成，由于只有边带功率才与调制信号有关， 因此定义边带功率(Pf)与总功率(Pc+Pf )之比为调制 效率。 即：
1 1 1 Am cos mt cos ct Am sin mt sin ct sLSB (t ) Am cos(C m )t 2 2 2
希尔伯特变换：上式中 Am sin mt 可以看作是
Am cos mt 相移 2,而幅度大小保持不变的结果。
把这一相移过程称为希尔伯特变换,记为 “ ”。则有 A cos t A sin t ˆ
任意一个基带波形总可以表示成许多正弦信号之和。 因此,把上述表述方法运用到任一调制基带信号,可用
n个余弦信号之和来表示,即 x(t ) xi cos i t
就可以得到调制信号为任意信号的SSB信号的时域
i 1
n
表示式:
1 1 ˆ sSSB (t ) x(t ) cos ct x(t ) sin ct 2 2
对于单频信号刚好发生过调制的临界状态时，即调 幅指数(βAM ) 为1时，调制效率最大，这时，调制
效率为1/3。
在各种调制信号中，调制效率最大的是方波调制信
号，调制效率可达到1/2。
由此可以看出在标准调幅信号中载波分量不携带信
息，且占据了大部分功率，而真正携带信息的边带
分量却只占据小部分功率。标准调幅的调制效