Ssb модуляция что это. Однополосная модуляция (SSB): принцип работы, преимущества и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое однополосная модуляция. Как работает SSB модуляция. В чем преимущества SSB перед обычной амплитудной модуляцией. Где применяется однополосная модуляция.

Содержание

Что такое однополосная модуляция (SSB)

Однополосная модуляция (SSB — Single Side Band) — это разновидность амплитудной модуляции, при которой передается только одна боковая полоса частот. SSB позволяет более эффективно использовать выделенную полосу частот и мощность передатчика по сравнению с обычной амплитудной модуляцией.

При обычной амплитудной модуляции формируются две боковые полосы частот, симметричные относительно несущей частоты. Каждая из этих боковых полос содержит полную информацию о модулирующем сигнале. Поэтому при однополосной модуляции достаточно передать только одну боковую полосу, а вторую и несущую частоту подавить.

Принцип работы однополосной модуляции

Как формируется SSB сигнал? Существует два основных метода получения однополосного сигнала:

Фильтровый метод
Фазовый метод

При фильтровом методе сначала формируется обычный АМ сигнал с двумя боковыми полосами. Затем с помощью узкополосного фильтра выделяется только одна боковая полоса, а вторая подавляется.

Фазовый метод основан на сложении двух балансно-модулированных сигналов со сдвигом фаз 90°. При этом одна боковая полоса усиливается, а вторая подавляется.

Преимущества однополосной модуляции

Какие преимущества дает использование SSB по сравнению с обычной амплитудной модуляцией?

Экономия полосы частот в два раза
Повышение энергетической эффективности передатчика
Увеличение дальности связи при той же мощности передатчика
Снижение уровня помех от соседних каналов

За счет передачи только одной боковой полосы ширина спектра SSB сигнала в два раза меньше, чем у АМ сигнала. Это позволяет более эффективно использовать выделенный частотный диапазон.

При SSB вся мощность передатчика расходуется на передачу полезного сигнала, а не на излучение несущей частоты, как при обычной АМ. Это повышает энергетическую эффективность.

Применение однополосной модуляции

Где применяется однополосная модуляция SSB?

Профессиональная и любительская радиосвязь на коротких волнах
Морская и авиационная радиосвязь
Военные системы связи
Аналоговые системы уплотнения телефонных каналов

SSB широко используется в КВ диапазоне для дальней радиосвязи. Это позволяет обеспечить устойчивую связь при меньшей мощности передатчика.

В морской и авиационной радиосвязи применение SSB дает возможность увеличить дальность связи и снизить уровень помех.

Особенности приема SSB сигналов

Какие особенности имеет прием сигналов с однополосной модуляцией?

Необходимость точной настройки частоты гетеродина приемника

Требуется восстановление несущей частоты
Повышенные требования к стабильности частоты

Для качественного приема SSB сигналов требуется очень точная настройка частоты гетеродина приемника. Даже небольшая расстройка приводит к искажению принимаемого звука.

В приемнике необходимо восстановить подавленную несущую частоту для правильной демодуляции сигнала. Для этого используются специальные схемы восстановления несущей.

Разновидности однополосной модуляции

Какие существуют разновидности SSB модуляции?

USB — передача верхней боковой полосы
LSB — передача нижней боковой полосы
SSB-SC — с полностью подавленной несущей
SSB-RC — с частично восстановленной несущей

USB и LSB отличаются тем, какая из боковых полос передается — верхняя или нижняя. В профессиональной связи чаще используется USB.

При SSB-SC несущая подавляется полностью. В режиме SSB-RC передается небольшая часть несущей для облегчения настройки приемника.

Однополосная модуляция в любительской радиосвязи

Как используется SSB в любительской радиосвязи?

Основной вид модуляции на КВ диапазонах
Позволяет проводить дальние радиосвязи при малой мощности
На разных диапазонах применяются USB и LSB

SSB является самым распространенным видом модуляции в любительской радиосвязи на коротких волнах. Это позволяет радиолюбителям проводить дальние связи при ограниченной мощности передатчиков.

На низкочастотных диапазонах (до 10 МГц) обычно используется нижняя боковая полоса (LSB), а на более высоких частотах — верхняя (USB).

Заключение

Однополосная модуляция SSB обеспечивает высокую эффективность использования выделенной полосы частот и мощности передатчика. Это позволяет организовывать дальнюю радиосвязь в условиях ограниченного частотного ресурса. Несмотря на более сложную схему формирования и приема сигналов, SSB остается одним из основных видов модуляции в профессиональной и любительской радиосвязи на коротких волнах.

Однополосная амплитудная модуляция(single side band SSB)

Содержание

Введение

Однополосная АМ с верхней и нижней боковыми полосами

Структурные схемы SSB модуляторов

Спектр SSB сигнала

Выводы

Список литературы

DSPL-2.0 — свободная библиотека алгоритмов цифровой обработки сигналов

Распространяется под лицензией LGPL v3

Страница проекта на SourceForge

Обнаружили ошибку? Выделите ее мышью и нажмите

Введение

Однополосная амплитудная модуляция (single side band SSB) нашла очень широкое распространение в системах связи. Это обусловлено тем, что SSB модуляция позволяет получить минимальную ширину спектра из всех способов модуляции. В данной статье мы рассмотрим принцип формирования сигналов с однополосной модуляцией.

Предполагается, что читатель знаком с понятием полосового радиосигнала, аналитического сигнала, а также преобразованием Гильберта.

Однополосная АМ с верхней и нижней боковыми полосами

Ранее при рассмотрении амплитудной модуляции было показано, что спектр АМ сигнала симметричен относительно несущей частоты сигнала, как это показано на рисунке 1.

Рисунок1: Спектры исходного модулирующего сигнала, сигнала с АМ и SSB сигналов с верхней и нижней боковой частотой

На верхнем графике рисунка 1 представлен спектр исходного модулирующего сигнала . Исходный модулирующий сигнал имеет полосу АМ сигнал имеет спектр представленный на втором графике рисунка 1. При этом спектр АМ сигнала симметричен относительно несущей и занимает полосу . Поскольку спектр АМ сигнала при вещественном модулирующем сигнале всегда симметричен, то можно передавать лишь одну из его половин (верхнюю или нижнюю относительно несущей), тем самым уменьшить занимаемую полосу в два раза относительно полосы АМ сигнала. Подавив одну из половин спектра АМ получим спектр однополосного АМ сигнала .

Если подавить левую половину АМ спектра (синюю), то получим сигнал с верхней боковой полосой, а если подавить правую (красную) половину АМ спектра, то получим сигнал с нижней боковой полосой. Примечательно, что гармоника несущей частоты также подавляется, что позволяет максимально использовать мощность передатчика, в отличии от АМ сигнала.

Нам осталось понять как можно подавить одну из боковых полос. Первое что приходит в голову — полосовой фильтр. Однако для обеспечения требуемого подавления боковой полосы и несущей требуется фильтр с низким уровнем боковых лепестков, и очень узкой переходной полосой, что сказывается на порядке фильтра. Поэтому при формировании SSB сигнала прибегают к аппарату преобразования Гильберта и понятию аналитического сигнала.

Ранее говорилось, что полосовой радиосигнал может быть представлен в виде реальной части комплексного сигнала:

(1)

где — комплексная огибающая сигнала . Тогда любой полосовой сигнал может быть сформирован при помощи универсального квадратурного модулятора. В случае АМ сигнала — чисто вещественно, а значит спектр комплексной огибающей симметричен относительно нуля и умножение на комплексную экспоненту в выражении (1) переносит симметричный спектр на несущую, в результате получается симметричный относительно несущей спектр АМ. Для подавления одной боковой полосы требуется переносить на несущую комплексную огибающую, в спектре которой уже нет одной из боковых полос, тогда получим сигнал SSB как это показано на рисунке 2.

Рисунок2: Формирование SSB сигнала с верхней боковой полосой

На первом графике рисунка 2 показан симметричный относительно нулевой частоты спектр исходного вещественного модулирующего сигнала . Из исходного модулирующего сигнала формируется аналитический сигнал :

(2)

где — ортогональное дополнение , рассчитанное через преобразование Гильберта. Ранее при рассмотрении преобразования Гильберта и аналитического сигнала было показано, что спектр аналитического сигнала не имеет составляющих в отрицательной области частот (второй график рисунка 2). После чего, путем умножения комплексной огибающей на получаем комплексный сигнал , спектр которого представляет собой перенесенный на несущую частоту спектр аналитического сигнала (третий график рисунка 2, серыми стрелочками показан перенос спектра аналитического сигнала на несущую частоту). Взятие реальной части от комплексного сигнала приводит к вещественному SSB сигналу с верхней боковой полосой:

(3)

с симметричным относительно нуля спектром (нижний график рисунка 2, зелеными стрелочками показано уменьшение сигнала по амплитуде и появление симметрии относительно нулевой частоты).

Структурные схемы SSB модуляторов

Сравнивая выражение (3) с выражением полосового сигнала полученного при помощи универсального квадратурного модулятора:

(4)

можно записать:

(5)

Таким образом, для формирования SSB сигнала с верхней боковой полосой можно использовать универсальный квадратурный модулятор, как это показано на рисунке 3.

Рисунок3: Формирование SSB сигнала с верхней боковой полосой на основе универсального квадратурного модулятора

Здесь ПГ — преобразователь Гильберта, который может быть реализован в виде фильтра с частотной характеристикой вида:

(6)

или же в цифровым способом при помощи быстрого преобразования Фурье, что подробно описано здесь.

Мы рассмотрели SSB сигнал с верхней боковой полосой. Теперь рассмотрим SSB сигнал с нижней боковой полосой. Для формирования SSB с нижней боковой полосой достаточно исходный модулирующий сигнал и его ортогональное дополнение поменять местами:

(7)

тогда спектр сигнала будет иметь вид:

(8)

Таким образом, сигнал (7) не имеет составляющих в положительной области частот, и при умножении на получим сигнал, спектр которого расположен ниже несущей частоты. SSB сигнал с нижней боковой полосой можно представить следующим образом:

(9)

Таким образом, схема SSB модулятора с нижней боковой полосой представлена на рисунке 4.

Рисунок 4: Модулятор SSB сигнала с нижней боковой полосой

Таким образом, мы рассмотрели способы формирования SSB сигнала с нижней и верхней боковыми полосами.

Спектр SSB сигнала

Теперь рассмотрим простейший случай — однотональный SSB сигнал. Пусть исходный модулирующий сигнал имеет вид:

(10)

где- амплитуда модулирующего сигнала, — частота модулирующего сигнала, — начальная фаза. Ортогональное дополнение модулирующего сигнала равно:

(11)

Рассмотрим однотональный SSB сигнал с верхней боковой полосой. Подставляя в (3) выражения (10) и (11) получим:

(12)

Аналогично для однтонального SSB сигнала с нижней боковой полосой. Подставляя в (9) выражения (10) и (11) получим:

(13)

На рисунке 5 показан амплитудный и фазовый спектры для однотонального SSB сигнала с верхней и нижней боковыми полосами.

Рисунок5: Амплитудный и фазовый спектры SSB сигнала

Ну и в конце приведем пример SSB сигнала и его спектра. На рисунке 6 приведена осциллограмма исходного модулирующего сигнала состоящего из трех гармоник:

(14)

Несущая частота выбрана равной 5 кГц. На рисунке 7 показана осциллограмма SSB сигнала с верхней боковой полосой и его амплитудный спектр, а на рисунке 8 осциллограмма SSB сигнала с нижней боковой полосой и его амплитудный спектр.

Рисунок 6: Исходный модулирующий сигнал и его спектр

Рисунок 7: SSB сигнал с верхней боковой полосой и его амплитудный спектр

Рисунок 8: SSB сигнал с нижней боковой полосой и его амплитудный спектр

Выводы

Таким образом, в статье рассмотрена однополосная амплитудная модуляция. Приведены структурные схемы SSB модуляторов с верхней и нижней боковой полосой на базе универсального квадратурного модулятора. Показано, что для формирования SSB сигнала необходимо использовать в качестве комплексной огибающей полосового радиосигнала аналитический сигнал. Приведен амплитудный и фазовый спектр однотональной SSB модуляции, а также осциллограммы SSB сигнала при модулирующем сигнале, состоящим из трех гармоник.

Информация была полезна? Поделитесь с друзьями!

Список литературы

[1] Баскаков, С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Москва, ЛЕНАНД, 2016, 528 c. ISBN 978-5-9710-2464-4

[2] Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы Москва, Советское радио, 1977, 608 c.

[3] Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов СПб, Питер, 2002.

Последнее изменение страницы: 12.05.2022 (19:43:42)

Страница создана Latex to HTML translator ver. 5.20.11.14

Однополосная модуляция | это… Что такое Однополосная модуляция?

Однополосная модуляция (Амплитудная модуляция с одной боковой полосой) (ОМ, англ. Single-sideband modulation, SSB) — разновидность амплитудной модуляции (AM), широко применяемая в аппаратуре каналообразования для эффективного использования спектра канала и мощности передающей радиоаппаратуры.

Содержание

1 Принцип
2 Применение
3 Другие обозначения
4 Примечания
5 Литература
6 Ссылки

Принцип

В радиосигнале с АМ 70 % мощности передатчика расходуется на излучение сигнала несущей частоты, который не содержит никакой информации о модулирующем сигнале. Остальные 30 % делятся поровну между двумя боковыми частотными полосами, которые представляют собой точное зеркальное отображение друг друга. Таким образом, без всякого ущерба для передаваемой информации можно исключить из спектра сигнала несущую и одну из боковых полос, и расходовать всю мощность передатчика для излучения только информативного сигнала.
В детекторе приемника для декодирования однополосного сигнала приходится восстанавливать несущую, то есть смешивать однополосный сигнал и частоту специального гетеродина. В супергетеродине для этого ставится отдельный гетеродин, работающий на частоте, равной последней ПЧ; в приемнике прямого преобразования несущую восстанавливает единственный гетеродин приемника; приемники прямого усиления для приема ОМ, вообще говоря, непригодны.

Сигнал с однополосной модуляцией занимает в радиоэфире полосу частот вдвое уже, чем амплитудно-модулированный, что позволяет более эффективно использовать частотный ресурс и повысить дальность связи. Кроме того, когда на близких частотах работают несколько станций с ОМ, они не создают друг другу помех в виде биений, что происходит при применении амплитудной модуляции с неподавленной несущей частотой.
Недостатком метода являются относительная сложность аппаратуры и повышенные требования к частотной точности и стабильности.

Для формирования сигнала ОМ используются различные методы:

Фильтровый (наиболее распространенный): на выходе смесителя ставится высокодобротный полосовой фильтр с шириной полосы пропускания, равной одной боковой полосе. С этой целью применяются, например, лестничные фильтры на кварцевых резонаторах или электромеханические фильтры.
Фазоинверсионный (фазокомпенсационный): одна из боковых полос инвертируется по фазе и складывается сама с собой (компенсируется). Несущая при этом подавляется фильтром или балансным модулятором.

Применение

ОМ (SSB) ввиду своей эффективности широко используется в профессиональной и любительской радиосвязи на коротких волнах. АМ в этой сфере уже почти не применяется.

ОМ используется в аналоговой аппаратуре уплотнения телефонных каналов, например, в таких распространённых аналоговых системах передачи, как К-60П, К-300 и других. В телефонных сетях общего пользования аналоговые системы были вытеснены цифровыми системами передачи на основе ИКМ, однако в ряде ведомственных и военных систем как минимум на территории бывшего СССР применяется до сих пор.

Использование ОМ (SSB) приводит к существенному усложнению и удорожанию приёмной радиоаппаратуры, поэтому в бытовом радиовещании вещание на однополосной модуляции не получило широкого распространения и было окончательно вытеснено цифровым вещанием в стандарте DRM. Одной из причин отказа от SSB в радиовещании также является требование к высокой стабильности и точности опорных генераторов как передатчика, так и приёмника. В случае невыполнения этого требования возникает характерное искажение звукового сигнала, некая «синтетичность» голоса. Это в меру допустимо для речевой информации, но совершенно неприемлимо для передачи музыки.

Как правило, в ведомственных, военных и морских коротковолновых радиосетях используется верхняя боковая полоса (USB).

В любительской радиосвязи принято использовать нижнюю полосу на низкочастотных диапазонах (ниже 10 МГц, что соответствует диапазонам до 40-метрового включительно), и верхнюю — на всех остальных, в том числе на УКВ и СВЧ. Многие приемо-передающие устройства как профессионального, так и любительского назначения имеют переключатель, позволяющий выбрать любую боковую полосу. Иногда в непрофессиональной аппаратуре ради упрощения схемы подавляют только несущую (такой способ называется DSB — англ. double side band)^[1], что позволяет удовлетворительно принимать однополосные сигналы и передавать, хотя и с меньшей эффективностью, сигналы, которые могут быть приняты на приёмник в режиме ОМ. Однако излучать такой вид сигнала разрешено не во всех странах.

В ведомственных, морских и военных сетях иногда применяется передача разной информации на верхней и нижней боковых полосах или даже дуплексная работа на одной несущей частоте.

Другие обозначения

Нижнюю боковую полосу частот (НБП) в англоязычной терминологии обозначают аббревиатурой LSB (Lower Sideband), верхнюю полосу (ВБП) — USB (Upper Sideband).
В советской аппаратуре:

A3J-A₁ — ОМ с верхней боковой и несущей не более 3%;
A3J-B₁ — ОМ с нижней боковой и несущей не более 3%;
A3A-A₁ — ОМ с верхней боковой и 10 % несущей для автоматической подстройки частоты (АПЧ) для борьбы с эффектом Допплера при связи с быстродвижущимися объектами;
A3A-B₁ — ОМ с нижней боковой и 10 % несущей для автоматической подстройки частоты (АПЧ) борьбы с эффектом Допплера при связи с быстродвижущимися объектами;
A3H-A₁ — ОМ с верхней боковой и 70 % несущей для возможности приема сигнала с ОМ обычными приемниками с двухполосной модуляцией;
A3H-B₁ — ОМ с нижней боковой и 70 % несущей для возможности приема сигнала с ОМ обычными приемниками с двухполосной модуляцией.

Примечания

↑ JUMA-TRX1 Direct Conversion HF Transceiver

Литература

Бунин С. Г., Яйленко Л. П. Техника любительской однополосной радиосвязи. — М.:Издательство ДОСААФ, 1970

Ссылки

Однополосная модуляция (single side band SSB)

Что такое однополосная модуляция (SSB)? определение, генерация, преимущества, недостатки и применение модуляции с одной боковой полосой

Определение : модуляция с одной боковой полосой (SSB) представляет собой схему амплитудной модуляции, в которой по каналу передается только одна боковая полоса. Он также известен как SSB-SC , что является аббревиатурой от Single Sideband Suppressed Carrier , поскольку позволяет полностью подавить одну боковую полосу и несущую.

Как мы знаем, метод модуляции DSB-SC генерирует выходную волну с вдвое большей шириной полосы, чем у исходного модулирующего сигнала. Таким образом, для того, чтобы избежать удвоения коэффициента полосы пропускания в такой системе модуляции, был введен метод модуляции SSB-SC.

Почему разрешено подавление боковой полосы при модуляции SSB?

Был принят метод модуляции с одной боковой полосой, так как подавление одной из двух боковых полос вместе с несущей не приводит к потере информации.

Это так, потому что две боковые полосы модулированного сигнала особенно связаны друг с другом. Другими словами, мы можем сказать, что две боковые полосы несут одинаковую информацию. Таким образом, для передачи информации нам нужна только одна боковая полоса. Таким образом, при подавлении одной боковой полосы вместе с несущей никакая информация не теряется.

Следовательно, требования к полосе пропускания также уменьшаются вдвое, и есть шансы разместить удвоенное количество каналов с использованием метода модуляции SSB.

Математическое выражение

Пусть модулирующий сигнал равен 002 и несущий сигнал

c(t) = A _c cos (2πf _c t)

Как мы уже обсуждали аналогичное выражение в модуляции DSB-SC. Итак, здесь мы можем написать,

Это комбинация 2 боковых полос,

Однако мы знаем, что DSB-SC амплитудно-модулированная волна требует полосы пропускания 2f _м . Но из-за наличия одной боковой полосы в модуляции SSB требования к полосе пропускания снижаются вдвое. Следовательно, ширина полосы в случае SSB-SC волны амплитудной модуляции составляет f _m .

Метод частотной дискриминации (метод фильтрации)
Метод фазового сдвига

Давайте теперь подробно обсудим два:

1 . Метод частотной дискриминации

Сначала взгляните на блок-схему метода фильтрации для подавления одной боковой полосы.

Балансный модулятор, используемый здесь, генерирует амплитудно-модулированную волну DSB-SC на выходе.

Поскольку выходной сигнал DSB содержит две боковые полосы, и подавляется только несущая составляющая, то для устранения одной из 2 боковых полос необходим дополнительный фильтр подавления боковой полосы.

Характеристики фильтра должны быть такими, чтобы он имел плоскую полосу пропускания и должен обладать высоким затуханием за пределами полосы пропускания. Итак, чтобы иметь такой отклик, настроенная схема должна иметь очень высокая добротность .

Чтобы иметь такую высокую добротность, необходимо, чтобы разница между частотой модуляции и несущей частотой была высокой. Нет никакого практического способа достичь такого высокого значения.

Таким образом, модуляция на начальном этапе осуществляется на низкой частоте около 100 кГц балансным модулятором. После этого одна боковая полоса подавляется фильтром. Но так как частота сигнала SSB очень низкая по сравнению с частотой передатчика. Так, в схеме используются сбалансированный смеситель и кварцевый генератор для повышения частоты SSB-сигнала до уровня частоты передатчика.

Затем сигнал SSB подается на линейный усилитель для дальнейшего усиления. Процесс повышения частоты иногда также называют Up-conversion .

В основном для устранения нежелательных боковых полос используются LC, керамические, кристаллические или механические фильтры. Хотя керамические или кристаллические фильтры недороги, они дают лучшие результаты на рабочей частоте выше 1 МГц. Среди всех этих механические фильтры обладают лучшими характеристиками, поэтому широко используются.

Преимущества метода фильтрации :

Он обеспечивает достаточно ровную и широкую полосу пропускания.
С помощью этого метода мы можем получить подходящее подавление боковой полосы.

Недостатки метода фильтрации :

В конце необходимо повышающее преобразование частоты, так как система не генерирует SSB на высоких частотах.
Дорогой фильтр увеличивает общую стоимость системы.

2. Метод фазового сдвига

На рисунке ниже показана блок-схема метода фазового сдвига, используемого для генерации сигнала SSB.

Несущий сигнал, генерируемый источником несущей, подается на балансный модулятор 1 или БМ ₁ после фазового сдвига на 90⁰. Кроме того, на BM ₁ подается модулирующий или модулирующий сигнал.

Кроме того, несущая подается непосредственно на Балансный модулятор 2 или BM ₂ , при этом на него также подается модулирующий сигнал со сдвигом по фазе на 90⁰. Таким образом, на выходе двух балансных модуляторов получаются сигналы, состоящие из 2-х боковых полос. BM ₁ генерирует USB и LSB , но оба со сдвигом фазы из +90⁰ .

Аналогично, BM ₂ также генерирует сигнал с обеими боковыми полосами, но USB сдвинут на +90⁰ , а LSB сдвинут на -90⁰ 9 0004 .

Далее суммирующий усилитель суммирует выход двух балансных модуляторов. Поскольку два балансных модулятора сдвигают USB на +90⁰ каждый, это генерирует сигнал двойной амплитуды. Однако 2 балансных модулятора смещают LSB на +90⁰ и -90⁰, таким образом компенсируя друг друга.

Значит на выходе суммирующего усилителя имеем только USB из SSB сигнал .

Преимущества метода фазового сдвига :

Он не требует каскада преобразования частоты с повышением частоты.
Модулирующий сигнал может быть низкочастотным звуковым сигналом.
Упрощено переключение между боковыми полосами.

Недостатки метода фазового сдвига :

Разработка схемы фазового сдвига сложна.
Для точности требуется фазовый сдвиг, что является сложной задачей.

Преимущества модуляции SSB

Позволяет передавать несколько сигналов.
Метод SSB требует меньшей пропускной способности по сравнению с методом DSB.
Потребляется меньше энергии.
Позволяет передавать сигнал высокой мощности.
Обеспечивает меньшие помехи шуму за счет уменьшения полосы пропускания.

Недостатки модуляции SSB

Реализация SSB носит сложный характер.
Это дорого.
Метод SSB требует, чтобы передатчик и приемник были высокостабильными по частоте. Так как незначительное изменение частоты приведет к ухудшению качества сигнала.

Применение модуляции SSB

Требуется во всех таких приложениях, где требуется энергосбережение и низкая пропускная способность.
Этот метод используется для двухточечной связи.
Также используется в наземной и воздушной мобильной связи.
Он также находит применение в телеметрии и радиолокационной связи.

Кристаллы кварца в основном используются в производстве фильтров, используемых в системе модуляции SSB.

Однополосная модуляция и ее измерение

Самая основная форма амплитудной модуляции известна как двухполосная АМ, названная так потому, что зеркальные боковые полосы формируются выше и ниже несущей частоты. Ранние исследователи обнаружили, что они могут использовать простые полосовые фильтры для устранения одной из боковых полос и даже несущего сигнала, улучшая отношение мощности, несущей информацию, к общей передаваемой мощности, улучшая использование полосы пропускания и уменьшая количество энергии, потребляемой ретрансляторами. Эти методы стали известны как модуляция с одной боковой полосой (SSB) или модуляция с подавленной несущей с одной боковой полосой (SSB-SC).

При АМ-модуляции весь сигнал кодируется в каждой боковой полосе. Приемник SSB может обрабатывать любую боковую полосу без несущей, извлекая исходный сигнал основной полосы в том виде, в каком он существует в передатчике до модуляции.

Приемник SSB.
В передатчике SSB только одна из боковых полос подается на оконечный усилитель. Сниженное энергопотребление и пропускная способность позволили SSB играть важную роль в текущей общей картине передачи. Однако он не используется в современном радиовещании из-за дороговизны и сложности SSB на стороне приемника, но остается повсеместным в двухточечной связи, где может быть оправдано использование более сложного и дорогого передающего оборудования.
SSB был запатентован в 1915 году, и после взрыва электроники после Второй мировой войны радиолюбители широко использовали SSB, и к середине 1950-х годов он доминировал в авиационной связи. Сигнал SSB можно получить, отфильтровав несущую и одну из боковых полос. Предпочтительным методом является устранение нижней боковой полосы. SSB работает, потому что в обычном AM две исходные боковые полосы симметричны, поэтому при демодуляции только одной из них не теряется информация. Преимущество в SSB, помимо экономии полосы пропускания, заключается в большей мощности SSB после окончательного усиления RF. Это связано с тем, что в обычном АМ для передачи несущей и одной из боковых полос требуется более половины мощности передатчика. Единственным недостатком является то, что SSB нельзя демодулировать с помощью простого детектора огибающей. Это увеличивает стоимость каждого приемника, поэтому SSB не используется в стандартном AM-вещании.
Модулятор Hartley устраняет нежелательную боковую полосу с помощью метода, известного как фазирование. Он работает, генерируя две версии исходного сигнала, сдвинутые по фазе на 90° друг относительно друга для каждой частотной составляющей. Каждый из этих сигналов модулирует две несущие, которые также сдвинуты по фазе на 90° друг относительно друга. Когда эти сигналы затем добавляются или вычитаются, остается более низкая или более высокая боковая полоса.
Некоторые самодельные экспериментаторы сочли недостатком модулятора Хартли тот факт, что сдвиг модулирующего сигнала 90 ° не в фазе нельзя сделать просто задержав его, потому что сигнал основной полосы частот содержит диапазон частот, которые будут сдвинуты на разную величину. Требуется широкополосная сеть с разностью фаз 90°. Эта схема использует преобразование Гильберта для фазового сдвига звука основной полосы частот, и это можно сделать недорого.
Математически преобразование Гильберта применяет свертку с функцией 1/(πt) к исходному сигналу. Свертка — это интеграл произведения двух функций после того, как одна из них поменялась местами и сдвинулась. Интеграл оценивается для всех значений сдвига, создавая функцию свертки.
Другой модулятор SSB известен как модулятор Weaver. Широко используемый в цифровых реализациях, он состоит исключительно из фильтров нижних частот и квадратурных смесителей. Используемая боковая полоса сначала центрируется на нуле с использованием квадратурных синусоидальных и косинусоидальных модуляторов на этой частоте. Затем этот сложный сигнал проходит через фильтр нижних частот, удаляя лишнюю боковую полосу. Наконец, комплексный сигнал SSB преобразуется в реальный сигнал другой парой квадратурных смесителей до желаемой центральной частоты. Все это происходит внутри передатчика.
Точно так же приемники SSB отличаются от обычных приемников AM. Типичным демодулятором в AM-приемнике является детектор огибающей. Напротив, в приемниках SSB используются детекторы продукта. Вместо того, чтобы преобразовывать огибающую сигнала в декодированную форму волны, как в детекторе огибающей, детектор произведения пропускает модулированный сигнал и локальный генератор через микшер, чтобы сформировать их произведение, отсюда и название. Таким образом, детектор продукта также является частотным смесителем. Он создает аудиочастотную копию исходного аудиосигнала и продукт микшера на удвоенной исходной частоте RF или IF. Затем этот высокочастотный компонент можно отфильтровать, оставив исходный звуковой сигнал.
Если вы исследуете модулированный РЧ-сигнал, вы увидите огибающую сигнала — в основном крайние значения модулированного сигнала, — которые относятся к звуковому сигналу или сигналу основной полосы частот, модулируемому самим РЧ-сигналом. Наибольшее отклонение наибольшей величины этой огибающей называется пиком огибающей. Этот фактор важен, потому что измерение мощности сигнала SSB часто определяется его пиковой мощностью огибающей.
Обсуждение ВЧ-мощности часто касается среднеквадратичного значения напряжения, которое можно рассчитать, взглянув на пиковое напряжение, деленное на квадратный корень из двух. В большинстве ВЧ-приложений напряжение измеряется в импедансе 50 Ом. Таким образом, мощность на нагрузке 50 Ом просто вычисляется путем возведения в квадрат среднеквадратичного значения напряжения и деления его на 50 Ом, т. е. P=V _СКЗ ² /50. Таким образом, для расчета пиковой мощности огибающей мы смотрим на пиковое отклонение напряжения огибающей в определенное время, а затем вычисляем мощность из P=V _rms ² /50 при отклонении ВЧ-сигнала. В случае конверта RF
для SSD полезно просмотреть несколько конвертов RF AM. При обычном AM без аудиовхода огибающая несущей AM не равна нулю. Это половина максимального размаха напряжения. Это делается для того, чтобы минимальные значения огибающей при 100% модуляции не достигали нуля вольт, что может привести к искажению звука. Таким образом, идеальная амплитуда несущей AM составляет половину напряжения, возникающего при максимальном пиковом отклонении, что означает, что это четверть мощности, возникающей при максимальной пиковой мощности огибающей. Например, для передатчика AM мощностью 100 Вт идеальная амплитуда несущей должна составлять 25 Вт. Напротив, SSB не имеет выхода, когда нет аудиовхода и, следовательно, нет огибающей.
Если к AM-передатчику подается один тон, результатом является РЧ-огибающая, в которой верхняя и нижняя огибающие по существу обратны друг другу и соответствуют амплитуде модулирующего сигнала или аудиосигнала. В случае SSB, одна звуковая частота даст РЧ-огибающую постоянной амплитуды и постоянной частоты. Следовательно, применение одного тона к передатчику SSB обеспечивает способ измерения пиковой мощности огибающей непосредственно с помощью измерителя мощности РЧ.
Однако иногда коммерческие SSB-передатчики не рассчитаны на непрерывную передачу полной пиковой мощности огибающей, как это происходит при передаче одного тона. Поэтому часто для измерения мощности используется двухтональное измерение. Обычный подход состоит в том, чтобы настроить два звуковых тона таким образом, чтобы каждый из них создавал одинаковое отклонение РЧ. Одним интересным свойством двухтонального модулированного сигнала SSB является то, что измерение мощности с помощью обычного ваттметра, реагирующего на среднее значение, даст показание, равное половине пиковой мощности огибающей.