SSB单边带信号调制

SSB单边带信号调制由双边带过渡双边带信号虽然抑制了载波，提高了调制效率，但调制后的频带宽度仍是基带信号带宽的2倍，而且上、下边带是完全对称的，它们所携带的信息完全相同。因此，从信息传输的角度来看，只用一个边带传输就可以了。我们把这种只传输一个边带的调制方式称为单边带抑制载波调制，简称为单边带调制(SSB)。原理部分采用单边带调制，除了节省载波功率，还可以节省一半传输频带，仅传输双边带信号的一个边带(上边带或下边带)。因此产生单边带信号的最简单方法，就是先产生双边带。然后让它通过一个边带滤波器，只传送双边带信号中的一个边带，这种产生单边带信号的方法称为滤波法。由于理想的滤波器特性是不可能作到的，实际的边带滤波器从带通到带阻总是有一个过渡带，随着载波频率的增加，采用一级载波调制的滤波法将无法实现。这时可采用多级调制滤波的办法产生单边带信号。即采用多级频率搬移的方法实现：先在低频处产生单边带信号，然后通过变频将频谱搬移到更高的载频处。产生SSB信号的方法还有：相移形成法，混合形成法。SSB移相法原理图SSB移相法的形成的SystemView仿真SSB移相法的形成上边带下边带数学表达式为简便起见，设调制信号为单频信号f(t)=Amcosωmt，载波为c(t)=cosωct，则调制后的双边带时域波形为：SDSB(t)＝Amcosωmtcost＝[Amcos(ωc+ωm)t+Amcos(ωc-ωm)t]/2保留上边带，波形为：SUSB(t)＝[Amcos(ωc+ωm)t]/2＝Am(cosωctcosωmt-sinωctsinωmt)/2保留下边带，波形为：SLSB(t)＝[Amcos(ωc-ωm)t]/2＝Am(cosωctcosωmt+sinωctsinωmt)/2上两式中的第一项与调制信号和载波信号的乘积成正比，称为同相分量；而第二项的乘积则是调制信号与载波信号分别移相90°后相乘的结果，称为正交分量。由此可以引出另一种形成单边带信号的方法——移相法。如下图所示，是SystemView的仿真设计。需要说明的是，如果调制信号是任意的周期信号，则可将其分解出多个频率分量之和，只要其中的移相电路为一定带宽的移相电路，对这些频率分量都能移相90°，那么形成任意调制信号的单边带信号是可能的。只不过将f(t)的输入变为f(t)/2即可。数学表达式用相移法形成SSB信号，SSB信号的时域表示式为式中，“－”对应上边带信号，“+”对应下边带信号；表示把m(t)的所有频率成分均相移，称是m(t)的希尔伯特变换。从SSB信号调制原理中可以清楚地看出，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。单边带幅度调制的效率也为100%。从SSB信号调制原理中不难看出，SSB信号的包络不再与调制信号m(t)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。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。用matlab画单边带调节%SSB调制与解调clc,clear;%m为调制信号fs=1.5*1e7;%采样率fc=1.5e6;%载波频率n=0:200;m=cos(2*pi*1.5e5*n/fs);%调制信号subplot(3,2,[12]);plot(m);N=length(m);%采样点数axis([1N-11]);title('原始信号');c=cos(2*pi*fc*n/fs);s=sin(2*pi*fc*n/fs);mh=hilbert(m,N);%m的Hilbert变换snl=m.*c-mh.*s;%上边带信号subplot(3,2,3);plot(real(snl)),axis([1N-11]),title('LSB信号');snu=m.*c+mh.*s;%下边带信号subplot(3,2,5);plot(real(snu)),axis([1N-11]),title('USB信号');shl=m.*s+mh.*c;%snl的近似Hilbert变换shu=m.*s+mh.*c;%snu的近似Hilbert变换%sh=hilbert(sn,N);%解调出的信号mdl=snl.*c+shl.*s;mdu=snu.*c+shu.*s;mdl=real(mdl);mdu=real(mdu);subplot(3,2,4);plot(mdl,'r');axis([1N-11]);title('LSB解调出的信号');subplot(3,2,6);plot(mdl,'g');axis([1N-11]);title('USB解调出的信号');M文件程序代码%单边带幅度调制与解调（SSBAM）ssb=real(hilbert(mt).*exp(j*2*pi*fc*t));[f,ssbf]=FFT_SHIFT(ssb,N,t);PSD_SSB=(abs(ssbf).^2)/T;ssbd=ssb.*cos(2*pi*fc*t);ssbd=ssbd-mean(ssbd);B=2*fmax;[f,SSBf]=FFT_SHIFT(ssbd,N,t);[t,ssb_t]=RECT_LPF(f,SSBf,B);实现调制过程1．信号的产生利用相移法来调制单边带调制信号，调制信号如下：Fs=100000；%信号脉冲t=[0:1/Fs:0.01]；%一个脉冲的时间y=cos（300*2*pi*t）；%调制信号yz=sin（300*2*pi*t）；%调制信号的希尔伯特变换时域波形图频域波形图载波为：C（t）=coswctFc=30000；%载波脉冲c=cos（Fc*2*pi*t）；%载波b=sin（2*pi*Fc*t）；%载波正弦变换lssb=y.*c+yz.*b；%保留下边带信号载波信号余弦时域波形图载波信号正弦时域波形图2．信号的调制得到单边带信号后，在信号中加入高斯白噪声（此时设加入的高斯白噪声为大信噪比），得到加入噪声后的下边带信号：yl=awgn（lssb,30）；%调制信号加噪声wsingle=fft（lssb）；%其傅里叶变换wsingle=abs（wsingle（l:length（wsingle）/2+1）；%已调信号的频谱frqsingle=[0:length（wsingle）-1]*Fs/length（wsingle）/2；%已调信号的频谱W其时域波形其频域波形3．信号的解调因为单边带信号也是抑制载波的已调信号，它的包络不能直接反映调制信号的变化，所以，仍需采用相干解调。通过解调器后的信号如下图：其时域波形其频域波形