希尔伯特变换与SSB调制

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最近因为一些契机,在补一些通信原理的知识,接下来的博客不求达到“一语惊醒梦中人”的效果,只求各位读完以后,能直观的理解频谱如何搬移?将课本的公式转化为自我的“ 直觉”。 全篇没有一个公式推导~后续有了一些别的收获或者体会,也会博客更新的。

1、什么是希尔伯特变换

最开始了解到这个术语,是在《通信原理》中讲SSB时接触到的,当时课本以一系列的公式推导了要实现SSB调制,应该如何?——即对信号及其希尔伯特变换分别进行正交调制。

那么什么是正交呢?
几何的正交是最简单,最直观的理解——就是垂直,垂直即为正交;
代数里向量正交是:内积为0
线性代数的正交是:分量乘积求和为0

上面都对,只是正交的不同表达方式。

1、几何正交——投影为0,或者叫投影降维。比如:X轴和Y轴正交,X轴在Y的投影为:;两平面正交——则投影为线而点没有长度,线没有面积。

2、在代数里如何描述投影呢?——内积
内积为0就是正交。

1、那什么叫内积呢?

1、离散元素的内积:分量乘积求和;
2、连续元素的内积:两者乘积求积分;

1、正弦和余弦函数就是正交的 2、sinωt与sin nωt也是正交的(n≠1) 2、cosωt与cos nωt也是正交的(n≠1)

内积有什么用?——为了正交
正交有什么用?——为了“正交基”
正交基有什么用?——为了拆解,拆解看到本质

时域信号经过傅里叶变换后可以将信号转换到频域。

1、为什么要转换到频域?——直观
2、为什么可以转换到频域?——因为正余弦函数正交(正余弦函数就是频域世界的正交基,而且完备!!)

只要是连续时间信号,就可以用正余弦函数将其表达出来。这是傅里叶变换的底气。

回归正题讲希尔伯特变换

根据信号与系统的知识:任何一个实信号的傅里叶变换:实部是ω偶函数,关于Y轴对称虚部是ω奇函数

假设一个实信号m(t)的频谱如下:

希尔伯特变换与SSB调制
那么该信号的希尔伯特变换的频谱为
希尔伯特变换与SSB调制
由此可见,实信号的希尔伯特变换也是实信号。(之前这里表述错误)

如果将实信号及其希尔伯特变换的频谱放在一起,是什么样子呢?

希尔伯特变换与SSB调制
!!!注意!!!
其频谱带宽完全重叠,但频谱分量完全正交!

总结一下:什么是信号的希尔伯特变换呢?
——正频率部分顺时针旋转,负频率部分逆时针旋转;
——或者正频率部分逆时针旋转,负频率部分顺时针旋转;

留个小问题:读者去看看sinωt和cosωt的频谱分布

2、SSB信号是如何产生的呢?

1、m(t)×cosωct的频谱如何?
希尔伯特变换与SSB调制

2、m ̂(t)×sinωct的频谱如何?
希尔伯特变换与SSB调制
注意其频谱旋转

希尔伯特变换与SSB调制
则m(t)×cosωct+m ̂(t)×sinωct的频谱如下:
希尔伯特变换与SSB调制
下边带抵消了,结果就是只剩下一个边带了!!!

同理可得下边带的SSB。

SSB信号就这么得到了~文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-406075.html

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