10.3 单边带正弦幅度调制

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1、§10.4单边带调幅（SSB）由于DSB信号的上、下两个边带是完全对称的，皆携带了调制信号的全部信息，因此，从信息传输的角度来考虑，仅传输其中一个边带就够了。这就又演变出另一种新的调制方式――单边带调制（SSB）。1.SSB信号的产生产生SSB信号的方法很多，其中最基本的方法有滤波法和相移法。用滤波法实现单边带调制的原理图如图10-3-1所示，图中的为单边带滤波器。产生SSB信号最直观方法的是，将设计成具有理想高通特性或理想低通特性的单边带滤波器，从而只让所需的一个边带通过，而滤除另一个边带。产生上边带信号时即为，产生下边带信号时即为。图10-3-1SSB信号的滤波法产生

2、显然，SSB信号的频谱可表示为（式10-3-1）用滤波法形成SSB信号，原理框图简洁、直观，但存在的一个重要问题是单边带滤波器不易制作。这是因为，理想特性的滤波器是不可能做到的，实际滤波器从通带到阻带总有一个过渡带。滤波器的实现难度与过渡带相对于载频的归一化值有关，过渡带的归一化值愈小，分割上、下边带就愈难实现。而一般调制信号都具有丰富的低频成分，经过调制后得到的DSB信号的上、下边带之间的间隔很窄，要想通过一个边带而滤除另一个，要求单边带滤波器在附近具有陡峭的截止特性――即很小的过渡带，这就使得滤波器的设计与制作很困难，有时甚至难以实现。为此，实际中往往采用多级调制的办

3、法，目的在于降低每一级的过渡带归一化值，减小实现难度。这种方法的具体实现以及“相移法”在“高频电子”中均已详细介绍，我们就不重复讲了。2.SSB信号的带宽、功率和调制效率从SSB信号调制原理图中可以清楚地看出，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，即                         （式10-3-2）式中，为调制信号带宽，为调制信号的最高频率。由于仅包含一个边带，因此SSB信号的功率为DSB信号的一半，即                         （式10-3-3）显然，因SSB信号不含有载波成分，

4、单边带幅度调制的效率也为100%。3.SSB信号的解调从SSB信号调制原理图中不难看出，SSB信号的包络不再与调制信号成正比，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，如图10-3-2所示图10-3-2SSB信号的相干解调此时，乘法器输出经低通滤波后的解调输出为                                   （式10-3-4）因而可恢复调制信号。综上所述，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。4.SSB调制系统的性能（1）求――输入信号的

5、解调对于SSB系统，解调器输入信号与相干载波相乘，并经低通滤波器滤除高频成分后，得解调器输出信号为（式10-5-5）因此，解调器输出信号功率为（式10-5-6）（2）求――输入噪声的解调由于SSB信号的解调器与DSB信号的相同，故计算SSB信号输入及输出信噪比的方法也相同。（式10-5-7）只是这里，为SSB信号带宽。（3）求解调器输入信号平均功率为因为与的所有频率分量仅相位不同，而幅度相同，所以两者具有相同的平均功率。由此，上式变成（式10-5-8）解调器的输入信噪比为（式10-5-9）解调器的输出信噪比为（式10-5-10）因而调制制度增益为（式10-5-11）由此可

6、见，SSB调制系统的制度增益为1。这说明，SSB信号的解调器对信噪比没有改善。这是因为在SSB系统中，信号和噪声具有相同的表示形式，所以相干解调过程中，信号和噪声的正交分量均被抑制掉，故信噪比不会得到改善。DSB解调器的调制制度增益是SSB的二倍。但不能因此就说，双边带系统的抗噪性能优于单边带系统。因为DSB信号所需带宽为SSB的二倍，因而在输入噪声功率谱密度相同的情况下，DSB解调器的输入噪声功率将是SSB的二倍。不难看出，如果解调器的输入噪声功率谱密度相同，输入信号的功率也相等，有即，在相同的噪声背景和相同的输入信号功率条件下，DSB和SSB在解调器输出端的信噪比是相

7、等的。这就是说，从抗噪声的观点，SSB制式和DSB制式是相同的。但SSB制式所占有的频带仅为DSB的一半。5常规调幅包络检波的抗噪声性能AM信号可采用相干解调或包络检波。相干解调时AM系统的性能分析方法与前面介绍的双边带的相同。实际中，AM信号常用简单的包络检波法解调，接收系统模型如图10-3-3所示。此时，图5-10中的解调器为包络检波器。包络检波属于非线性解调，信号与噪声无法分开处理。图10-3-3AM包络检波的抗噪性能分析模型对于AM系统，解调器输入信号为式中，为外加的直流分量；为调制信号。这里仍假设的均值为0，且。解调