VSBSC 调制
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。理论上,我们可以通过使用理想带通滤波器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,我们选择了一种技术,它是 DSBSC 和 SSBSC 之间的折衷。这种技术被称为残留边带抑制载波 (VSBSC)技术。"vestige"一词的意思是"一部分",这个名字就是由此而来的。
VSBSC 调制是一种过程,其中称为残留的信号的一部分与一个边带一起进行调制。 VSBSC 波的频谱如下图所示。

除了上边带,该技术还传输下边带的一部分。同样,我们可以将下边带与上边带的一部分一起传输。为了避免干扰,在 VSB 的两侧铺设了一个非常小的保护带。VSB 调制主要用于电视传输。
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成分以及另一个边带的痕迹,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 = $f_m + f_v$
优点
以下是VSBSC调制的优点。
效率高。
与AM和DSBSC波相比,带宽减少。
滤波器设计很容易,因为不需要高精度。
可以毫无困难地传输低频分量。
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。
解调复杂。
应用
VSBSC 最突出和标准的应用是传输电视信号。此外,考虑到带宽使用情况,这是最方便和最有效的技术。
现在,让我们逐一讨论生成 VSBSC 波的调制器和解调 VSBSC 波的解调器。
VSBSC 的生成
VSBSC 波的生成与 SSBSC 波的生成类似。 VSBSC 调制器如下图所示。

在此方法中,首先我们将借助乘积调制器生成 DSBSC 波。然后,将此 DSBSC 波作为边带整形滤波器的输入。此滤波器产生一个输出,即 VSBSC 波。
调制信号 $mleft ( t ight )$ 和载波信号 $A_c cos left ( 2 pi f_ct ight )$ 作为乘积调制器的输入。因此,乘积调制器产生的输出是这两个输入的乘积。
因此,乘积调制器的输出为
$$pleft ( t ight )=A_c cosleft ( 2 pi f_ct ight )mleft ( t ight )$$
对两边应用傅里叶变换
$$Pleft ( f ight )=ffrac{A_c}{2}left [ Mleft ( f-f_c ight )+Mleft ( f+f_c ight ) ight ]$$
上述等式表示DSBSC频谱方程。
设边带整形滤波器的传递函数为$Hleft ( f ight )$。该滤波器的输入为$pleft ( t ight )$,输出为VSBSC调制波$sleft ( t ight )$。 $pleft ( t ight )$和$sleft ( t ight )$的傅里叶变换分别为$Pleft ( t ight )$和$Sleft ( t ight )$。
从数学上讲,我们可以将$Sleft ( f ight )$写为
$$Sleft ( t ight )=Pleft ( f ight )Hleft ( f ight )$$
将$Pleft ( f ight )$值代入上述等式中。
$$Sleft ( f ight )=ffrac{A_c}{2}left [ Mleft ( f-f_c ight )+Mleft ( f+f_c ight ) ight ]Hleft ( f ight )$$
上述等式表示VSBSC 频谱方程。
VSBSC 解调
VSBSC 波解调类似于 SSBSC 波解调。在这里,使用相同的载波信号(用于生成 VSBSC 波)来检测消息信号。因此,此检测过程称为相干或同步检测。VSBSC 解调器如下图所示。

在此过程中,可以通过将消息信号与载波相乘来从 VSBSC 波中提取消息信号,该载波具有与 VSBSC 调制中使用的载波相同的频率和相位。然后将得到的信号通过低通滤波器。该滤波器的输出是所需的消息信号。
假设 VSBSC 波为 $sleft ( t ight )$,载波信号为 $A_c cos left ( 2 pi f_ct ight )$。
从图中,我们可以将乘积调制器的输出写为
$$vleft ( t ight )= A_c cosleft ( 2 pi f_ct ight )sleft ( t ight )$$
对两边应用傅里叶变换
$$Vleft ( f ight )= ffrac{A_c}{2}left [ Sleft ( f-f_c ight )+Sleft ( f+f_c ight ) ight ]$$
我们知道$Sleft ( f ight )=ffrac{A_c}{2}left [ Mleft ( f-f_c ight ) + Mleft ( f+f_c ight ) ight ]Hleft ( f ight )$
从上面的等式中,我们找出$Sleft ( f-f_c ight )$和$Sleft ( f+f_c ight )$。
$$Sleft ( f-f_c ight )=ffrac{A_c}{2}left [ Mleft ( f-f_c-f_c ight ) + Mleft ( f-f_c+f_c ight ) ight ]Hleft ( f-f_c ight )$$
$Rightarrow Sleft ( f-f_c ight )=ffrac{A_c}{2}left [ Mleft ( f-2f_c ight )+Mleft ( f ight ) ight ] Hleft ( f-f_c ight )$
$$Sleft ( f+f_c ight )=ffrac{A_c}{2}left [ Mleft ( f+f_c-f_c ight ) +Mleft ( f+f_c+f_c ight ) ight ] Hleft ( f+f_c ight )$$
$Rightarrow Sleft ( f+f_c ight )=ffrac{A_c}{2}left [ M left ( f ight )+M left ( f+2f_c ight ) ight ] H left ( f+f_c ight )$
将 $Sleft ( f-f_c ight )$ 和 $Sleft ( f+f_c ight )$ 值代入 $Vleft ( f ight )$ 中。
$V(f) = ffrac{A_c}{2}[ffrac{A_c}{2}[M(f-2f_c)+M(f)]H(f-f_c)+$
$ffrac{A_c}{2}[M(f)+M(f+2f_c)]H(f+f_c)]$
$Rightarrow Vleft ( f ight )=ffrac{{A_{c}}^{2}}{4} Mleft ( f ight )left [ Hleft ( f-f_c ight )+H left ( f+f_c ight ) ight ]$
$+ ffrac{{A_{c}}^{2}}{4}left [ Mleft ( f-2f_c ight )Hleft ( f-f_c ight )+Mleft ( f+2f_c ight )Hleft ( f+f_c ight ) ight ]$
在上述等式中,第一项表示所需消息信号频谱的缩放版本。可以通过将上述信号通过低通滤波器来提取它。
$$V_0left ( f ight )=ffrac{{A_{c}}^{2}}{4} Mleft ( f ight )left [ Hleft ( f-f_c ight )+Hleft ( f+f_c ight ) ight ]$$