解調(diào)雙層帶信號(hào)
出處:網(wǎng)絡(luò)整理 發(fā)布于:2025-03-17 16:20:33
在本文中,我們將注意力轉(zhuǎn)向解調(diào)的問(wèn)題。在大多數(shù)情況下,我們將重點(diǎn)介紹雙層式抑制載波(DSB-SC)信號(hào)。但是,在文章的末尾,我們還將討論傳輸載波組件的雙側(cè)帶解電電路。
DSB-SC調(diào)制信號(hào)
在討論解調(diào)之前,讓我們簡(jiǎn)要回顧一下我們對(duì)DSB-SC調(diào)制的了解。為了獲得DSB-SC信號(hào),我們使用具有以下形式的載波波:
c(t)?=?ac cos( omegact)
等式1。
在哪里:
A C =載體振幅
ωC =載波頻率(rad/s )
t =時(shí)間。
然后,我們將基帶消息信號(hào)(M(t))乘以載波,產(chǎn)生:
s(t)?=?m(t)? times?ac cos( omegact) 等式2。
在頻域中,該乘法對(duì)應(yīng)于基帶信號(hào)頻譜(M(f))的卷積,并具有余弦函數(shù)的光譜。這些頻譜分別用M(F)和C(F )表示。
基帶光譜(左上方),載波光譜(右上)和調(diào)制信號(hào)光譜(底部)。

在圖1的下半部分,我們看到調(diào)制波的光譜(S(f))具有兩個(gè)基帶譜的副本:一個(gè)移動(dòng)到載體頻率(F C),另一個(gè)移動(dòng)到–f c。
基本的DSB-SC解調(diào)
給定一個(gè)理想的通道(一個(gè)沒(méi)有噪聲和失真),接收的信號(hào)與傳輸?shù)腄SB-SC信號(hào)相同:
r((t) = s((t) = m((t) × 一個(gè)ccos((ωct) 等式3。
要解碼信號(hào),接收器必須生成與原始載體相同頻率和相位的載體。這稱為連貫或同步解調(diào)。然后,我們將R(t)乘以接收器的載波波,并用合適的帶寬施加低通濾波器。圖2說(shuō)明了解調(diào)過(guò)程。
DSB-SC信號(hào)的解調(diào)。

假設(shè)接收器中的局部生成的載體相對(duì)于原始載波具有?的相誤差:cr((t) = cos((ωct + ?) 等式4。
乘數(shù)輸出處的信號(hào)為:
s一個(gè)((t) = cr((t)r((t) = cos((ωct + ?) × m((t) × 一個(gè)ccos((ωct) = 12一個(gè)cm((t)[cos((?) + cos((2ωct + ?) 這是給出的
等式5。
個(gè)學(xué)期還原基帶譜。第二項(xiàng)產(chǎn)生的基帶光譜的復(fù)制品以載體頻率為中心的兩倍。圖3顯示了我們?cè)趯⒔邮招盘?hào)乘以本地載體后獲得的光譜(假設(shè)調(diào)制信號(hào)光譜如圖1所示)。
信號(hào)的頻譜在乘數(shù)的輸出(解調(diào)圖中的節(jié)點(diǎn)A)。

由于消息信號(hào)的帶寬(b)遠(yuǎn)低于載波頻率(F C),因此我們可以使用低通濾波器來(lái)抑制以2 f c為中心的信號(hào)組件。這使我們?cè)谳敵鎏帗碛谢鶐ёV:
so你t((t) = 12一個(gè)cm((t)cos((?) 等式6。
公式6表明,輸出光譜受到發(fā)射器上使用的載波和在接收器生成的載波之間的相誤差的影響。對(duì)于非零?,輸出信號(hào)的幅度減少了COS(?)的系數(shù)。例如,如果? = 45度,則輸出信號(hào)的幅度降低了約0.7,并且輸出功率降低了一半。當(dāng) = 90度時(shí),輸出信號(hào)將減少為零。
如果相位誤差在信號(hào)接收期間保持恒定,則檢測(cè)器會(huì)產(chǎn)生衰減但準(zhǔn)確的基帶信號(hào)繁殖。但是,由于通道的可變性,通常會(huì)隨著時(shí)間的推移不可預(yù)測(cè)。這導(dǎo)致檢測(cè)器輸出的相應(yīng)隨機(jī)變化,這是不可取的。
為了使本地振蕩器與原始載體完美同步,我們需要比圖2所示的更復(fù)雜的電路。我們將在下一節(jié)中檢查一個(gè)這樣的電路。
科斯塔斯循環(huán)
實(shí)現(xiàn)相位互連接的一種方法是使用相鎖的環(huán)。所得的解調(diào)電路(稱為Costas循環(huán))在圖4中可以看到。
科斯塔斯循環(huán)。
圖4??扑顾寡h(huán)。
該電路包含兩個(gè)檢測(cè)器路徑:
上路徑,稱為同相檢測(cè)器或I通道。
下部路徑,稱為正交檢測(cè)器或Q通道。
像圖2中的基本解調(diào)器一樣,每個(gè)路徑都包含一個(gè)乘數(shù)和低通濾波器。 I通道路徑上的乘數(shù)是由余弦波驅(qū)動(dòng)的:
c我((t) = 2cos((ωct + θr) 等式7。
其中θr是局部振蕩器的相位。
Q通道的乘數(shù)由正弦波驅(qū)動(dòng):
c問(wèn)((t) = 2罪((ωct + θr) 等式8。
另一個(gè)乘數(shù)結(jié)合了相相和正交路徑的輸出,產(chǎn)生了一個(gè)反饋信號(hào),該信號(hào)使電壓控制的振蕩器(VCO)正弦波與原始載波同步。
Costas循環(huán)的操作
讓我們遵循從圖4的輸入到其輸出的信號(hào)。我們從dsb-sc信號(hào)開(kāi)始: r((t) = m((t)cos((ωct + θ我) 等式9。
其中θI是輸入信號(hào)的相位。
信號(hào)通過(guò)I通道通過(guò)節(jié)點(diǎn)C處的輸出。此外,輸入信號(hào)通過(guò)Q通道傳遞到節(jié)點(diǎn)D。我們現(xiàn)在有兩個(gè)不同的信號(hào):
vc = m((t)cos((θe)和vd = m((t)罪((θe) 等式10。
其中θE = θI – θR。
我們將使用這兩個(gè)信號(hào)向VCO提供反饋。我們首先將節(jié)點(diǎn)C和D處的信號(hào)乘以在一起,從而在節(jié)點(diǎn)E處產(chǎn)生以下內(nèi)容:ve = 0.5m2((t)罪((2θe) 等式11。
之后,信號(hào)通過(guò)另一個(gè)低通濾波器,在節(jié)點(diǎn)F處創(chuàng)建反饋信號(hào):vf = r罪((2θe) 等式12。
其中r是0.5 m 2(t )的直流分量。這將應(yīng)用于VCO的輸入,該輸入的靜態(tài)頻率為c。
反饋電路會(huì)自動(dòng)糾正本地振蕩器和原始載體之間的任何相誤差。當(dāng)相誤差為零(θE = 0)時(shí),上臂會(huì)產(chǎn)生消息信號(hào)(M(t)),而下路徑的輸出將減少為零。
VCO相誤差校正
要了解電路如何化相誤差,讓我們假設(shè)局部振蕩器的相位略微偏離理想值。假設(shè)相誤差很小,則可以將節(jié)點(diǎn)E處的信號(hào)近似為:
ve = 0.5m2((t)罪((2θe) ≈ 0.5m2((t) × 2θe = m2((t) × ((θ我 - θr) 等式13。
在上面的公式中,我們看到V e與相誤差成正比。換句話說(shuō),V e的極性和幅度取決于θe的符號(hào)和振幅。通過(guò)通過(guò)低通濾波器將V e傳遞,我們獲得了用于調(diào)整VCO的DC控制信號(hào)。
使用飛行員載體的同步解調(diào)
解決相誤差的另一種方法是將低級(jí)載波納入傳輸信號(hào)。該載流子組件(稱為駕駛器音調(diào))是接收器同步解調(diào)的相位參考。圖5顯示了一個(gè)雙側(cè)發(fā)射器,該發(fā)射器包括傳輸信號(hào)中的試驗(yàn)音調(diào)。
乘數(shù)和加法器創(chuàng)建帶有傳輸載體的DSB信號(hào)。

在上圖中,將載體縮放為K的因子,然后添加到輸出信號(hào)中。縮放系數(shù)使我們能夠控制飛行員音調(diào)相對(duì)于信息帶信號(hào)組件的功率。接收器(圖6)使用窄帶濾波器提取駕駛張音調(diào),然后將其乘以接收的信號(hào)以執(zhí)行解調(diào)。
一個(gè)配置為提取相位交連adododulation的試驗(yàn)音調(diào)的接收器。
圖6。配置的接收器,用于提取相位互聯(lián)解調(diào)的試驗(yàn)音調(diào)。
請(qǐng)注意,這不符合DSB-SC調(diào)制。由于載體存在于調(diào)制信號(hào)頻譜中,因此這不符合抑制載體技術(shù)的資格。
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