单边带信号滤波器

第1章单边带信号滤波器法总体方案设计

1.1单边带信号滤波器法的原理方案

与标准幅度调制相比,单边带调制（SSB）对于频谱和输出功率的利用率更高。尽管很少用于数据传送,SSB仍广泛地用于HF和VHF低端的语音通讯。双边带调制信号包含有两个完全相同的基带信号,即上、下边带。由于两个边带含的信息相同,因而从信息传输角度考虑,传送一个边带同样可以达到信息传输的目的。单边带调制,就是通过某种办法,只传送一个边带的调制方法。单边带信号的产生,通常采用滤波法和相移法两种。本课程设计采用滤波法

所谓滤波法,是对双边带信号利用网络滤出单边带信号, 因为,一般的m(t)具有丰富的低频成分,因而要求滤波器的截止特性极为陡峭才行。这就给实际制作带来困难,尤其是截止特性陡峭的高频网络更难制作。因此,在实际中,往往采用多次频移及多次滤滤的办法来实现。

用滤波法实现单边带调制，是分双边带信号形成和无用边带抑制两步完成的。双边带信号由平衡调制器形成。由于调制器的平衡作用，载频电平被抑制到很低。对无用边带的抑制，是由紧跟在平衡调制器后面的边带滤波器完成的。边带滤波器是一带通滤波器，若下边带为无用边带，则恰当地选择其中心频率和通带宽度，让上边带信号通过而抑制下边带。当需要形成多路独立边带信号时，就需要有相应数目的单边带信号产生器，它们具有不同的载频和不同中心频率的边带滤波器。然后把这些占有不同频段的单边带信号线性相加，便可得到多路独立边带信号。

传输带宽不会大于消息带宽，为调幅的一半；载频被抑制（在调幅中，调制指数m=1时,发射功率的三分之二集中在不带消息的载频上）。这不仅节省了功率，而且大大减小了电台相互间的干扰。此外，单边带传输受传播中频率选择性衰落的影响也较调幅为小，而且没有门限效应等。这些优点就使单边带技术的应用远远超出了短波通信的范围。

单边带技术要求有很高的系统频率精度。对于传输话音信号，若只要求Ⅱ级单字清晰度，则系统频率误差小于±100赫就已足够；若要反映较好的自然度,则系统频率误差应小于±20赫。对于传输数据信号，则要求有更高的频率精度,通常频率误差不允许超过2赫。过高的频率精度要求，会限制单边带调制在广播业务中的应用。此外，单边带调制不能处理比较低的基带频带，在处理过程中必然带来时间延迟，这些缺点在一定程度上也影响单边带技术的应用。

1.2 单边带信号滤波器法总体设计方案框图及分析

单边带信号滤波器法原理方框图如下：

这种方法对滤波器的要求很高，而且由于载波频率不能太高，要将逐步提高到所需要的工作频率上，就需要经过多次的平衡调幅与滤波，下面的方框图就是经过了多次平衡调幅与滤波的方框图。

图中，第一平衡调幅器（BM1）输出的两个边带被第一滤波器（Φ1）将下边带滤除，

因此上边带（f1+F）成为第二平衡调幅器（BM2）的调制频率。这样f2虽然可以远比f1

高，但BM2输出的两个频带相距为2（f1+F），它与f2的比值2（f1+F）/ f2仍然足够大，

因而容易有第二滤波器（Φ2）滤去一个边带，只让（f1+ f2+F）通过，作为BM3的调制

信号。以下依此类推，即可将载波频率提高到预期值。

第2章 单边带信号滤波器法单元电路的设计和整体电路实现 2.1 平衡调幅器的电路设计

上图中：

2

2

221022

121101v b v b b i v b v b b i ++=++= (1)

式中

t

V t V v v v t V t V v v v Ω-=-=Ω+=+=ΩΩΩΩcos cos cos cos 002001ωω (2)

将1v 与2v 的表达式代入式（1）中，参考上图所示的电流与电压正方向，即可求得输出电压为

R i i v )(210-=

)2(221ΩΩ+=vv b V b R

t V b R Ω=Ωcos [21

t V V b )cos(002Ω++Ωω

])cos(002t V V b Ω-+Ωω (3)

由式（3）可知，输出中没有载波分量，只有上下边带（Ω±ω）与调制信号频率Ω（可用滤波器滤掉）。亦平衡调幅器的输出是载波被抑制的双边带。从平衡调幅器获得被抑制的双边带后，在设法滤去一条边带，即可获得单边带输出。

2.2带通滤波器的电路设计

带通是让某一个范围的频率通过，滤除其余频率。如高通滤波器+低通滤波器可组成带通滤波器。它大体分为模拟带通滤波器和数字带通滤波器. 本课程设计采用的是模拟带通滤波器模拟带通滤波器一般是用电路元件(如电阻、电容、电感)来构成我们所需要的频率特性电路。模拟带通滤波器的原理是通过对电容、电阻和电感参数的配置，使得模拟滤波器对基波呈现很小的阻抗，而对谐波呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把基波信号提取出来。上图就是一个简易的带通滤波器。

2.3单边带信号滤波器法的放大器电路设计

上图为高频功率放大起的基本电路。晶体管的集电极耗散功率在任何时间总是等于瞬时集电极电压c v 与瞬时集电极电流c i 的乘积。

根据能量守恒定律有；

c o P P P +==

集电极效率c

o o

o c P P P P P +=

=

=η 当c η由20%提高到75%时，输出功率提高12倍 2.4单边带信号滤波器法整体电路与分析

整体电路图见附录二

本课程设计的单边带滤波器法才用了两级来增加频率。第一本振频率1f =60kHZ ，第二本振频率2f =40~50kHZ ，连续可变，在第二个平衡调幅器处取上边带，因此最后送到天线的载频为

=+=210f f f 100~110kHZ 连续科可变。 输出的频率为

=+F f 0101~111kHZ 电路参数的计算：

对于第一级，本振频率1f =60kHZ ，由1f LC

π21=，设F C μ11=,则可得出=1L 2.6mH ；