MC1-0450-一个语音信号经 USB 发射机调制成为射频信号。从频域观点看,这种调制是
【题目编号】MC1-0450
【题目】一个语音信号经 USB 发射机调制成为射频信号。从频域观点看,这种调制是:
【答案】A
[A]将语音信号的频谱平移到了载波位置上
[B]使频谱各分量的相对幅度发生了有规律的变化
[C]将语音信号的频谱倒置并移动到了载波位置上
[D]一种非线性变换,因而产生了无限多的边带
考点速览
这道题从频域角度考单边带调制的本质:它是把语音信号的频谱整体「搬」到载波位置附近,而不是改变频谱形状。USB 是上边带(upper sideband),取的是载波频率以上的那一段。题目要你在「平移」「幅度规律变化」「倒置」「非线性」四种描述里,认出 USB 属于「频谱平移」。理解这一点,是后面区分 USB 和 LSB 的关键。
原理与依据
调制的数学本质是乘法。把载波和调制信号相乘,会搬出两个频率成分。设调制信号里有一个频率分量 f_m,载波频率为 f_c,则 cos(2πf_c t)·cos(2πf_m t) 用三角恒等式展开,会得到两个分量:和频 f_c + f_m 与差频 f_c − f_m。这两个分量就是上边带和下边带的来源。单边带发射机要做的事,就是只保留其中一个,另一个和载波一起滤掉。USB 发射机保留的是和频那一组,也就是 f_c + f_m 这半边。
从频域看,一段语音信号的频谱是一段连续区间,比如 300 Hz 到 3 kHz。经 USB 调制后,这段频谱整体向右平移了 f_c,落在 f_c + 300 Hz 到 f_c + 3 kHz 的位置上。关键是「平移」二字:原来 300 Hz 的分量还在最低处,3 kHz 的分量还在最高处,各频率分量之间的相对位置、相对幅度都没变,只是整段频谱被搬到了载波之上。频谱的「形状」原样保留,没有上下颠倒,所以选项里「倒置」「相对幅度规律变化」都不符合。
还要澄清一个概念:单边带调制属于「线性调制」(linear modulation),也叫频谱搬移。它的输出频谱是输入频谱的整体平移,不会像强非线性失真那样凭空冒出无穷多的谐波和互调分量。所以「产生无限多边带」的说法是把「调制」和「非线性失真」搞混了。混频器(mixer)在工程上确实靠非线性器件实现乘法,但它的设计目标正是只取和频或差频这一组有用产物,其余分量用滤波器压掉。
逐项辨析
选项 A「将语音信号的频谱平移到了载波位置上」正确,USB 就是把语音频谱整体搬到载波之上,各分量相对关系不变。选项 B「使频谱各分量的相对幅度发生了有规律的变化」错误,平移不改变相对幅度,各分量幅度比例保持原样。选项 C「将语音信号的频谱倒置并移动」错误,倒置是下边带 LSB 的特征,USB 不倒置。选项 D「一种非线性变换,因而产生了无限多的边带」错误,单边带调制是线性频谱搬移,不是产生无限多边带的非线性畸变。
易混淆点
本题的姊妹题就是 LSB。USB 和 LSB 的判据只有一条:看频谱有没有倒置。USB 取和频 f_c + f_m,频率越高的分量搬得越远,但高低顺序不变,是「平移」;LSB 取差频 f_c − f_m,原本频率越高的分量,减去 f_c 后反而落在越低的位置,高低顺序整个颠倒过来,所以是「倒置」。记住一个直观画面:USB 是「原样搬上去」,LSB 是「翻个面再搬下去」。解调时只要收发双方用同一个边带,倒置会被自动纠正回来,语音听起来是正常的。
应试要点
一条判据定乾坤:USB=上边带=频谱平移(不倒置);LSB=下边带=频谱倒置。看到题干出现「USB」或「上边带」,选「平移」;看到「LSB」或「下边带」,选「倒置」。其余「幅度规律变化」「非线性」「无限多边带」的说法一律排除。