幅度调制与单边带传输的信息内容

电器工程 沟通 调制
2022-01-14 09:44:09

载波频率为 C 的调幅无线电信号(包括从 0 到 F 的频率)将使用 CF 到 C+F 范围内的输出频率,或总带宽为 2F。一种称为单边带调制的调制方法忽略了低于 C 或高于 C 的频率,并简单地传输其他频率,基于 C 另一侧的频率是“冗余的”。

不过,在看似“冗余”的频率中似乎存在信息内容。例如,如果要在 1MHz 载波上调制的信号是 100Hz 的正弦波,则 AM 信号将包含两个频率:999,900Hz 和 1,000,100Hz。接收两个频率并解调它们将得到一个 100Hz 的信号,其相位与原始信号相匹配。

如果信号是单边带调制的(让我们假设上限),那么调制信号将只是一个连续的 1,000,100Hz 信号。尽管精确调谐到 1,000,000Hz 的接收器能够检测到该信号是 100Hz 信号,但我看不出它可以确定任何关于它的相位的方法。

另一方面,如果载波相位相差 90 度,则似乎可以在相同带宽内对两个信号进行幅度调制,前提是接收器可以识别哪个载波是哪个载波。如果要调制的信号没有直流成分,则可以通过使一个载波的基本电平大大超过另一个载波的基本电平来获得这样的结果。当主(0度)载波强度最大时,接收器将锁相到第一个信号。

如果可以同时使用两个模拟通信通道,那么载波频率相差 90 度的两个信号的幅度调制是否会提供与单边带调制相同水平的带宽效率?还存在哪些技巧?

(顺便说一句,我正在考虑通过在 ~900Mhz 载波上对中频信号(例如 100,000-250,000Hz)进行幅度调制来执行扩频传输的概念。我见过的大多数“扩频”接收器都是有限的一次接收单个通道,但我认为使用模拟调制和解调将允许 DSP 同时处理多个通道)。然而,为了获得最佳结果,人们可能必须能够准确地确定所接收信号的相对相位。

3个回答

您完美的单边带抑制载波调制正弦曲线当然具有可以测量的相位。但是,您无法判断音频输入和射频振荡器的测量相位的贡献是什么。

还有另一种形式的单边带调制,其中不仅传输一个边带而且还传输载波分量。这提供了一个参考,可用于将接收 LO 与发送 LO 同步 - 通常这样做是为了确保精确调谐,但它也可以让您恢复原始音频相位。

也很有可能,特别是使用现代 DSP 设备,传输两个独立的音频通道,每个边带一个。这通常称为独立边带调制 (ISB)。

许多扩频实现是基于 DSP 的,并且能够同时接收多个信道 - GPS 就是一个很好的例子。

你不是“只是”描述正交(I/Q)调制吗?OTOH,我很佩服您自己得出结论,而没有(有意识地)考虑 I/Q。

来自维基百科的文章

与所有调制方案一样,QAM 通过改变载波信号或载波(通常是正弦波)的某些方面来响应数据信号来传送数据。在 QAM 的情况下,两个相位相差 90 度(正交)的波的幅度被改变(调制或键控)以表示数据信号。正交幅度调制两个载波可以等效地视为对单个载波进行幅度调制和相位调制。

在标准幅度调制中,第二边带中没有附加信息;您可以在没有理论上的损失的情况下抑制其中任何一个。这是因为用于调制载波的信号是实值的。实值信号具有关于零频率厄米对称的傅里叶变换;因此,仅给定一侧频谱,您就可以轻松计算出另一边带将包含的内容。

在您的问题中,您似乎担心通过观察 1 MHz + 100 Hz 的上变频分量的相位来确定调制信号的相位。在这种情况下没有任何关系;顾名思义,幅度调制会产生一个幅度根据调制信号而变化的载波。在任何给定时刻,基带音频信号的相位和传输的载波相位之间没有关系。

您还正确推断出正交调制有效;两个正交载波(即相位相差 90 度)可以承载可以相互独立检测的调制信号。这经常用于相移键控技术(如 QPSK),以及幅度和相移键控方法(如各种风格的 QAM)。

关于您提出的项目(我假设您建议使用直接序列扩频系统),扩频系统通常使用相移键控而不是幅移来实现。对于恒定包络信号,同步更容易,并且在这种情况下,功率放大通常更有效。发现可以同时从多个同信道发射器接收数据的扩频接收器也很常见,例如在CDMA中。