单边带调制电路仿真分析毕业作品.docx

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单边带调制电路仿真分析毕业作品

BIYESHEJI

（届）

单边带调制电路仿真分析

（英文）Singlesidebandmodulationcircuitsimulationanalysis

所在学院电子信息学院

专业班级电子信息工程

学生姓名学号

指导教师职称

完成日期年月日

摘要

首先了解单边带的发展概况，其次理解单边带的原理的基础上，介绍了传统的滤波法，传统的滤波法需要滤波器的精确度很高，不利于实现。

移相法实现单边带调制，因带宽移相90°的精确度很难实现，所以不利于实际应用。

维弗法具有移相法正交调制的优点，又避免对调制信号带宽移相90°，只需对单一频率的载波移相，同时边带滤波是在低频范围内容易达到设计要求，易于用实际电路来实现。

通过比较理论的分析，提出设计方案。

比较传统的滤波法，移相法实现单边带调制，进行分析它们的结果。

并以维弗法实现单边带为目标，分析其各自的设计过程。

利用NI公司的Multisim软件为仿真工具分别对它们进行了仿真分析，对比它们的仿真波形。

关键词：

滤波法；移相法；维弗法

Abstract

Firstofallknowsinglesideband,thedevelopmentsituationofsecondunderstandtheprincipleofsinglesidebandwasintroducedonthebasisofthetraditionalfilteringmethod,thetraditionalfiltermethodrequirestheaccuracyofthefilterisveryhigh,preventstherealization.Phaseshiftingwiththesinglemodulationmethodtoimplement,because90°phaseshiftingbandwidthtotheaccuracyofthedifficulttorealize,goagainstsoactualapplication.Dephmethod,withthemethodoforthogonalmodulationphaseshiftingtheadvantagesandavoidmodulationsignalbandwidthphaseshifting90°,justclickonthesinglefrequencycarrierphaseshifting,andatthesametimesidebandfilterisinlowfrequencyrangeeasytomeetthedesignrequirements,easytousepracticalcircuittoachieve.Bycomparingtheanalysisofthetheory,putforwardthedesignscheme.Themoretraditionalfilteringmethod,phaseshiftingwiththesinglemodulationmethodtoimplement,tocarryontheanalysisoftheirresults.Andwithdputwiththesinglemethodtoimplementastheobjective,thispaperanalyzesthedesignprocessoftheirown.UseofsoftwareforNIMultisimsimulationtoolstheywererespectivelythesimulationanalysis,comparedtotheirsimulationwaveform.

Keywords:

phaseshift;Weavermethod

1引言

消息的运载是通过信号实现的，所以说信号是消息的载体[1]。

随着科技的迅速发展，二十一世纪不如了信息时代，信息传输无处不在，信息技术的发展和运用为教学提供了丰富的学习资源。

在传统的通信中，线路中传送的电信号是跟随声音的大小的变化而变化的，由此发出的电信号是连续的，它的原理是把信息转化成与它一模一样的电信号，传输出去，再由接收电信号的接收设备还原信息号，这就是模拟信号。

模拟信号就是在时间轴上连续的、数值增幅大小也是连续不间断的变化的信号。

模拟信号的调制可分为幅度调制和角度调制。

幅度调制又可分为常规双边带调幅（AM），抑制载波的双边带调幅（DSB），单边带调幅（SSB），残留边带调幅等。

DSB是载波经音频调制后得到的信号。

由于调制器的非线性特性，当载波被调制后除了存在幅度随音频信号变化的载波信号外还存在频率随音频频率变化的2个边带，这就是DSB信号了。

简单说DSB频谱由如下组成：

f0-f，f0，f0+f，实际上DSB是调制后的全信号。

如果滤除f0和f0+f，就是下边带，滤除f0和f0-f，就是上边带。

单边带通信是解决提高信道利用率的有效途径之一[2]，尤其是在无线通信系统中，它的效益比较明显。

单边带技术的突出有点是信号传输带宽，因而节约使用带宽；同时它还能节省信号功率和提高抗干扰性能。

在无线通信业务日益增多，信道十分拥挤的情况下，单边带通信具有占用频带窄，发射功率小等突出优点，必然引起人们的格外重视。

与普通调幅波和双边带调制相比，单边带调制的频谱宽度减小一半，使有效性得到提高；不发送载频，且只发送一个边带，节省了发送功率，因而在通信中得到广泛的应用。

VSB调制：

与SSB相似，但是允许滤波器有过过渡带，其中一个边带损失的能够恰好被另外一个边带残留的部分补偿，DSB经济，但是不如SSB。

本课题分别研究单边带调制的三种方法：

滤波法、移相法、韦弗法，分析它们的频谱图。

重点介绍维弗法实现单边带调制的原理，通过仿真分析其工作过程和各级的频谱特点。

2单边带调制技术原理

2.1单边带调制技术的发展

单边带发射和接收的历史悠久，SSB的优点是众所周知的。

单边带在20世纪2O年代末期首次开始使用，也就是在英国的拉格比电台和纽约之间的越洋无线电话业务的SSB信号试验。

在1935年以前，单边带就已正式用于越洋短波电路，荷兰很快便随之把单边带用于困难的荷兰远东电路。

第二次世界大战的爆发阻碍了SSB的进一步发展。

在1947年以前，大多数邮电当局已把这种发射方式用于无线电话电路。

在几年的时间内，更多的主管部门都安装TSSB发射机，例如民用航空局、航海无线电台，武装部队、军用飞机等[3]。

尽管如此，SSB技术在50年代以前已经相当成熟，存在的问题也已为人们所了解。

取得良好的SSB信号的主要问题是在收音机中重新加入载波信号的精度。

这一重新加入的载波和远方发射机的抑制载波之间的任何频率差将产生位移失真频率，这个频率甚至会使语言无法理解。

60年代的高稳定度频率标准的开发提供了解决这一问题的方法，从而使SSB在广播方面是一个可行的主张。

2.2SSB信号的调制原理

幅度调制是发展最早的一种调制技术。

幅度调制的基础技术是常规双边带调制（AM）[2]，其时域和频域表示式为：

（2-1）

（2-2）

从公式上可以看出，AM的频谱由三个分量组成，上边带、下边带和载频分量，带宽是基带信号的两倍，其中下边带是上边带的镜像，上下边带对称，AM调制的优点是设备简单，价格低廉，可以用包络检波的技术对其实施非相干解调。

但由于AM信号的功率利用率最大也只有

，所以大部分的功率用在不携带任何信息的载波功率上，加上抗噪性能差，这都是是限制AM调制的发展。

基于AM信号中载波功率消耗了大部分信号功率的特点，可将载波功率剔除掉，只传送边带信号，这种技术就叫做抑制载波的双边带调制（DSB），其时域和频域表达式为：

（2-3）

（2-4）

从中可看出，DSB的频谱不存在载频分量，这使功率利用率大大提高，理论上可达到100％，即传输的全部是携带有信息的信号。

但由于剔除了载频分量，这时的调制信号的时域包络与信源信号已有了很大的差别。

因此，在进行解调时，不能用结构简单的包络检波的方法进行解调，只能用结构相对复杂的相干解调方法来提取出原始信号。

DSB信号虽然有效的提高了功率利用率，但是由于其带宽仍是调制信号带宽的2倍，在带宽有限的条件下，其发展受到了限制。

于是，单边带调制应运而生。

SSB和AM,DSB都属于线性调制。

AM信号具有直流分量,调制效率低;DSB信号抑制了载波,将调制效率提高到100%,但带宽仍与AM信号相同,为基带信号的两倍。

鉴于DSB信号的上、下两边带是完全对称的,所携带的有用信号完全相同,可用一个边带来传输全部信息。

SSB信号即是DSB信号中的一个边带,比DSB信号节省了一半的带宽,这对于日益拥挤的短波波段（3-30MHz）来说有着重大的现实意义[4]。

双边带调制信号包含有两个边带，即上、下边带。

由于这两个边带包含的信息相同，因而，从信息传输的角度来考虑，传输一个边带就够了。

所谓单边带调制，就是只产生一个边带的调制方式[4]。

其频域表达式为：

（2-5）

单边带技术实现的关键是边带滤波器的制作，不管是高通滤波器还是低通滤波器，单边带技术都要求滤波器具有陡峭的截止特性。

但是滤波器越陡峭，其对制作工艺的要求也就越高。

单边带信号的频谱如图2-2所示。

图2-2SSB信号的频谱序列

以上介绍了三种调制的原理，即AM调制，DSP调制，SSB调制，并重点介绍了单边带调制的原理，下章将介绍单边带调制具体的若干实现的方法。

3.实现单边带调制的若干方法

单边带调制实现方案有多种，如使用正交调制器AD8346和具有正交载波输出功能的DDS芯片AD9854.该方案所产生的抑制载波单边带信号的本振及无用边带能以大于36dB的数量衰减,无用边带信号的36dB滤除,将大大降低输出端滤波器的复杂程度.使一个原来无法实现的滤波器设计成为可能[6].提出了一套基于复信号滤波和数字信号内插/抽取原理的单边带调制/解调新方法。

该方法不仅有助于减少单边带调制/解调过程中的信号失真，而且便于采用数字信号处理方法实现[7]。

下面将重点介绍具体实现单边带调制的若干方法，以及它们的工作原理。

3.1滤波法

由于通阻带滚降特性高的滤波网络不易达到要求，因此，在实际中，需要采取多次移频及多次滤波来达到目的，实现难度大，效率不高。

所谓滤波法就是对双边带信号利用滤波网络滤去其中一个边带的信号，只传送另一个边带的信号，其基本思想如图2-2所示，对双边带信号利用滤波器滤掉不需要的边带得到单边带信号。

因为一般的

具有丰富的低频成分，因而要求滤波器的截止特性极为陡峭才行。

这就给实际制作带来困难,尤其是截止特性陡峭的高频网络更难制作。

困此,在实际中,往往采用多次频移及多次滤波的办法来实现，其结构如图3-1所示。

图3-1滤波法产生SSB信号

图中

而且滤波器I一般工作在较低频率上,这样做便于设计一个较为满意的单边带滤波器。

倘若

不包含显著的低频成分,而这种滤波法是最有效的[3]。

3.2移相法实现单边带调制

移相法实现单边带调制的原理框图如图3-2所示[5]，它的思想就是不需要滤波器来抑制载波和边带频率，节省频率的带宽，加强实现单边带调制的利用率。

图3-2移相