📜  模拟通信-VSBSC调制

📅  最后修改于: 2020-11-26 09:55:43             🧑  作者: Mango


在前面的章节中,我们讨论了SSBSC调制和解调。 SSBSC调制信号只有一个边带频率。从理论上讲,通过使用理想的带通滤波器,我们可以完全获得一个边带频率分量。但是,实际上我们可能无法获得整个边带频率分量。因此,一些信息会丢失。

为了避免这种损失,选择了一种技术,这是DSBSC和SSBSC之间的折衷方案。该技术被称为前边带抑制载波(VSBSC)技术。单词“ vestige”是指名称的“一部分”。

VSBSC调制是一个过程,在该过程中,一部分信号被称为残留,并与一个边带一起被调制。 VSBSC波的频谱如下图所示。

频谱VSBSC

与上边带一起,下边带的一部分也在这种技术中被发送。同样,我们可以将下边带与上边带的一部分一起发送。为了避免干扰,在VSB的两侧放置了一个很小的保护带。 VSB调制主要用于电视传输中。

VSBSC调制的带宽

我们知道,SSBSC调制波的带宽为$ f_m $。由于VSBSC调制波包含一个边带的频率分量以及另一边带的痕迹,因此其带宽将是SSBSC调制波的带宽和痕迹频率$ f_v $的总和。

即, VSBSC调制波的带宽= $ f_m + f_v $

好处

以下是VSBSC调制的优点。

  • 高效。

  • 与AM和DSBSC波相比,带宽减少。

  • 滤波器的设计很容易,因为不需要高精度。

  • 低频分量的传输是可能的,没有任何困难。

  • 具有良好的相位特性。

缺点

以下是VSBSC调制的缺点。

  • 与SSBSC波相比,带宽更大。

  • 解调很复杂。

应用领域

VSBSC的最突出和标准的应用是用于电视信号的传输。同样,当考虑带宽使用时,这是最方便,最有效的技术。

现在,让我们讨论产生VSBSC波的调制器和将VSBSC波一一解调的解调器。

VSBSC的产生

VSBSC波的产生与SSBSC波的产生相似。下图显示了VSBSC调制器。

VSBSC的产生

在这种方法中,首先我们将在乘积调制器的帮助下生成DSBSC波。然后,将此DSBSC波用作边带整形滤波器的输入。该滤波器产生的输出是VSBSC波。

调制信号$ m \ left(t \ right)$和载波信号$ A_c \ cos \ left(2 \ pi f_ct \ right)$被用作乘积调制器的输入。因此,乘积调制器产生输出,这是这两个输入的乘积。

因此,乘积调制器的输出为

$$ p \ left(t \ right)= A_c \ cos \ left(2 \ pi f_ct \ right)m \ left(t \ right)$$

在两侧应用傅立叶变换

$$ P \ left(f \ right)= \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left(f-f_c \ right)+ M \ left(f + f_c \ right)\ right] $$

上述方程式表示DSBSC频谱的方程式。

设边带整形滤波器的传递函数为$ H \ left(f \ right)$。该滤波器的输入为$ p \ left(t \ right)$,输出为VSBSC调制波$ s \ left(t \ right)$。 $ p \ left(t \ right)$和$ s \ left(t \ right)$的傅里叶变换分别是$ P \ left(t \ right)$和$ S \ left(t \ right)$。

数学上,我们可以将$ S \ left(f \ right)$写成

$$ S \ left(t \ right)= P \ left(f \ right)H \ left(f \ right)$$

将$ P \ left(f \ right)$值代入上式。

$$ S \ left(f \ right)= \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left(f-f_c \ right)+ M \ left(f + f_c \ right)\ right] H \ left( f \ right)$$

上述方程式表示VSBSC频谱的方程式。

VSBSC的解调

VSBSC波的解调类似于SSBSC波的解调。在此,使用相同的载波信号(用于生成VSBSC波)来检测消息信号。因此,这种检测过程称为相干同步检测。下图显示了VSBSC解调器。

VSBSC的解调

在此过程中,可以通过将消息信号与VSBSC调制中使用的载波具有相同频率和相位的载波相乘,从VSBSC波中提取消息信号。然后,所得信号通过低通滤波器。该滤波器的输出是所需的消息信号。

令VSBSC波为$ s \ left(t \ right)$,载波信号为$ A_c \ cos \ left(2 \ pi f_ct \ right)$。

从图中,我们可以将乘积调制器的输出写为

$$ v \ left(t \ right)= A_c \ cos \ left(2 \ pi f_ct \ right)s \ left(t \ right)$$

在两侧应用傅立叶变换

$$ V \ left(f \ right)= \ frac {A_c} {2} \ left [S \ left(f-f_c \ right)+ S \ left(f + f_c \ right)\ right] $$

我们知道$ S \ left(f \ right)= \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left(f-f_c \ right)+ M \ left(f + f_c \ right)\ right] H \左(f \ right)$

从上面的等式中,让我们找到$ S \ left(f-f_c \ right)$和$ S \ left(f + f_c \ right)$。

$$ S \ left(f-f_c \ right)= \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left(f-f_c-f_c \ right)+ M \ left(f-f_c + f_c \ right)\ right] H \ left(f-f_c \ right)$$

$ \ Rightarrow S \ left(f-f_c \ right)= \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left(f-2f_c \ right)+ M \ left(f \ right)\ right] H \ left (f-f_c \ right)$

$$ S \ left(f + f_c \ right)= \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left(f + f_c-f_c \ right)+ M \ left(f + f_c + f_c \ right)\右] H \左(f + f_c \ right)$$

$ \ Rightarrow S \ left(f + f_c \ right)= \ frac {A_c} {2} \ left [M \ left(f \ right)+ M \ left(f + 2f_c \ right)\ right] H \ left (f + f_c \ right)$

用$ V \ left(f \ right)$中的$ S \ left(f-f_c \ right)$和$ S \ left(f + f_c \ right)$值代替。

$ V(f)= \ frac {A_c} {2} [\ frac {A_c} {2} [M(f-2f_c)+ M(f)] H(f-f_c)+ $

$ \ frac {A_c} {2} [M(f)+ M(f + 2f_c)] H(f + f_c)] $

$ \ Rightarrow V \ left(f \ right)= \ frac {{A_ {c}} ^ {2}} {4} M \ left(f \ right)\ left [H \ left(f-f_c \ right) + H \ left(f + f_c \ right)\ right] $

$ + \ frac {{A_ {c}} ^ {2}} {4} \ left [M \ left(f-2f_c \ right)H \ left(f-f_c \ right)+ M \ left(f + 2f_c \ right)H \ left(f + f_c \ right)\ right] $

在以上等式中,第一项表示所需消息信号频谱的缩放比例。可以通过将上述信号通过低通滤波器将其提取出来。

$$ V_0 \ left(f \ right)= \ frac {{A_ {c}} ^ {2}} {4} M \ left(f \ right)\ left [H \ left(f-f_c \ right)+ H \ left(f + f_c \ right)\ right] $$