在模拟调制系统中,幅度调制是一种常见的技术,其中包括线性调制方式,如双边带(DSB)和单边带(SSB)调制。线性调制的主要优点在于它可以有效地利用频带资源,并且能以相对较低的功率传输大量信息。
幅度调制的类型之一是单边带调制,它只传输双边带信号的一个边带,从而减少所需频带宽度和发射功率。SSB调制的关键在于通过滤波器选择性地传输一个边带,而消除另一个。例如,下边带(LSB)信号的生成,是通过设计一个特定的带通滤波器,该滤波器的传输特性使得低于载频的边带得以保留,而高于载频的边带被滤除。其表达式复杂,通常涉及正弦函数与滤波器传递函数的乘积。
下边带信号的频谱可以表示为双边带谱与传递函数的乘积,时域表示则涉及到积分运算,结合希尔伯特变换。希尔伯特变换是一个关键工具,用于生成信号的共轭对称部分,这对于形成SSB信号至关重要。希尔伯特滤波器具有2π移相网络特性,其传递函数为符号函数,可以将信号转换为所需边带。
另一方面,上边带(USB)信号的生成过程类似,但滤波器选择传输高于载频的边带。上、下边带的SSB信号在时域上的表示为正弦函数与余弦函数的组合,这反映了所选边带的特性。
单边带调制的优势在于节省发射功率和提高频带利用率。由于SSB信号只包含一个边带,其带宽仅为DSB信号的一半,从而提高了频谱效率。解调SSB信号时,可以采用相干解调方法,这是一种高效且精确的解调技术。在相干解调中,接收端使用一个与发送端载波频率和相位完全匹配的本地载波,将接收到的调制信号与本地载波相乘,然后通过低通滤波器提取信息信号。
残留边带(VSB)调制是介于DSB和SSB之间的一种方式,它保留一个完整的边带和另一侧边带的一部分。VSB调制旨在克服DSB的频带宽问题,同时避免SSB滤波器实现的困难。VSB的带通滤波器要求不如SSB滤波器那样陡峭,这使得滤波器的设计更加实际可行。
模拟调制系统中的线性调制,尤其是SSB和VSB调制,是通信领域中提高频谱效率和降低能耗的有效手段。它们依赖于精确的滤波和希尔伯特变换来生成和解调信号,这些技术对于现代通信系统的构建和优化起着至关重要的作用。