双边带调制技术原理和应用

双边带(DSB)调制,也称为抑制载波双边带调幅(DSB/SC),它是振幅调制(AM)的一种特例,即在AM信号表达式中,令A0=0的一种特殊情况。

1.基本概念

(1)时域表达式

DSB信号的数学表达式为

为了方便,常令初始相位为零,即

(2)DSB信号波形

DSB信号的时域波形如图4.2.6(b)所示,图4.2.6(a)是调制信号的波形,DSB信号与AM信号波形的区别是,DSB信号在调制信号极性变化时(由正变负或由负变正时)会出现反相点(相位出现不连续的点)。

图4.2.6　DSB信号的波形

(3)DSB信号频谱

对式(4.2.20)进行傅里叶变换,可以得到DSB信号的频谱表达式

DSB信号的频谱是由位于载频±fc处两边的边频(上边带和下边带)组成。DSB与AM信号的频谱区别是,它在载频±fc处没有冲激函数。DSB信号频谱图如图4.2.7所示。从频谱图4.2.7可以得出DSB信号的频带宽度为

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图4.2.7　DSB信号频谱图

(4)DSB信号平均功率

DSB信号的平均功率PDSB可以用下式计算

DSB信号的平均功率只有边带功率Pf,没有载波功率Pc,因此,DSB调制效率ηDSB为100%,即

图4.2.8　DSB信号产生方框图

2.DSB信号的产生

DSB信号产生的原理图,也可以直接由其数学表达式画出,如图4.2.8所示。AM信号调制器由乘法器和带通滤波器(BPF)组成。图4.2.8中带通滤波器(BPF)的中心频率应在fc处,频带宽度应为2fm。DSB信号调制器的工作原理与AM信号基本一样,这里不再赘述。

3.DSB信号的解调

DSB信号的解调只能采用相干解调法,不能用非相干接收法,这是因为包络检波器取出的信号包络始终为正值,而当调制信号为负值时,取出的信号包络是其镜像(以时间轴),从而出现失真。相干解调法接收DSB信号的原理方框图与AM信号相干接收法原理方框图一样(见图4.2.4)。

相干法接收DSB信号的工作原理可以对照图4.2.4,再结合各点数学表达式加以理解。

DSB与AM相比,虽然调制效率达到了100%,但是还要注意到,在DSB和AM的频谱图中,它们的频谱都是由位于载频左右两侧的上下边带组成。信号的上、下边带其实携带的调制信号的信息完全一样,只不过上边带在载频的上侧,下边带在载频的下侧。这样没有必要同时都把上、下两个边带进行传输,只要选择其中一个边带传输即可。如果只传输一个边带,则可以节省一半的发射功率。基于此,就出现了下面将要介绍的单边带调制。