Однополосная модуляция - Single-sideband modulation

Иллюстрация спектра сигналов AM и SSB. Спектр нижней боковой полосы (LSB) инвертирован по сравнению с основной полосой. Например, основной звуковой сигнал частотой 2 кГц, модулированный на несущую 5 МГц, будет давать частоту 5,002 МГц, если используется верхняя боковая полоса (USB), или 4,998 МГц, если используется LSB.

В радио коммуникации однополосная модуляция (SSB) или же однополосная модуляция с подавленной несущей (SSB-SC) является разновидностью модуляция используется для передачи информации, такой как звуковой сигнал, к радиоволны. Уточнение амплитудная модуляция, оно использует передатчик мощность и пропускная способность более эффективно. Амплитудная модуляция создает выходной сигнал, ширина полосы которого в два раза превышает максимальную частоту исходного сигнала. основная полоса сигнал. Однополосная модуляция позволяет избежать увеличения полосы пропускания и потери мощности на несущей за счет увеличения сложности устройства и более сложной настройки на приемнике.

Основная концепция

Радиопередатчики работают, смешивая радиочастота (RF) сигнал определенной частоты, несущая волна, со звуковым сигналом, который будет транслироваться. В передатчиках AM это смешение обычно происходит в конечном усилителе RF (модуляция высокого уровня). Менее распространено и гораздо менее эффективно выполнять микширование при малой мощности, а затем усиливать ее в линейном усилителе. Любой метод создает набор частот с сильным сигналом на несущей частоте и с более слабыми сигналами на частотах выше и ниже несущей частоты на максимальную частоту входного сигнала. Таким образом, результирующий сигнал имеет спектр ширина полосы частот в два раза превышает максимальную частоту исходного входного аудиосигнала.

SSB использует тот факт, что весь исходный сигнал кодируется в каждой из этих "боковых полос". Нет необходимости передавать обе боковые полосы плюс несущую, поскольку подходящий приемник может извлекать весь исходный сигнал из верхней или нижней боковой полосы. Существует несколько методов исключения несущей и одной боковой полосы из передаваемого сигнала. Создание этого сигнала с одной боковой полосой слишком сложно для того, чтобы его можно было выполнить в каскаде оконечного усилителя, как в случае AM. Модуляция SSB должна выполняться на низком уровне и усиливаться в линейном усилителе, где более низкая эффективность частично компенсирует преимущество в мощности, полученное за счет устранения несущей и одной боковой полосы. Тем не менее, SSB-передачи используют доступную энергию усилителя значительно более эффективно, обеспечивая передачу на больший диапазон при той же выходной мощности. Кроме того, занимаемый спектр меньше половины спектра AM-сигнала с полной несущей.

Прием SSB требует стабильности частоты и избирательности, значительно превосходящих возможности недорогих AM-приемников, поэтому вещательные компании редко используют его. В двухточечной связи, где уже широко используются дорогие приемники, их можно успешно настроить для приема любой передаваемой боковой полосы.

История

Первая заявка на патент США на модуляцию SSB была подана 1 декабря 1915 г. Джон Реншоу Карсон.^[1] ВМС США ранее экспериментировали с SSB по своим радиосхемам. Первая Мировая Война.^[2][3] SSB впервые поступил на коммерческую службу 7 января 1927 г. длинноволновый трансатлантический общественный радиотелефонный канал между Нью-Йорком и Лондоном. SSB-передатчики большой мощности располагались в Роки-Пойнт, Нью-Йорк, и Регби, Англия. Приемники находились в очень тихих местах в Хоултон, Мэн, и Купар Шотландия.^[4]

SSB также использовался длинная дистанция телефонные линии, как часть техники, известной как мультиплексирование с частотным разделением (FDM). FDM была впервые использована телефонными компаниями в 1930-х годах. С помощью этой технологии многие одновременные голосовые каналы могут передаваться по одной физической цепи, например, в L-носитель. С SSB каналы могут быть разнесены (обычно) всего на 4000Гц кроме того, предлагая номинальную полосу пропускания речи от 300 Гц до 3400 Гц.

Радиолюбители начал серьезные эксперименты с SSB после Вторая Мировая Война. В Стратегическое воздушное командование установила SSB в качестве стандарта радиосвязи для своих самолетов в 1957 году.^[5] С тех пор он стал де-факто стандартом для голосовых радиопередач на большие расстояния.

Математическая формулировка

Отображение в частотной области математических шагов, которые преобразуют функцию основной полосы частот в однополосный радиосигнал.

Односторонняя полоса имеет математическую форму квадратурная амплитудная модуляция (QAM) в частном случае, когда один из основная полоса формы волны получены из другого, а не являются независимыми сообщениями:

${displaystyle s_{ ext{ssb}}(t)=s(t)cdot cos left(2pi f_{0}tight)-{widehat {s}}(t)cdot sin left(2pi f_{0}tight),,}$

(Уравнение 1)

куда ${displaystyle s(t),}$ это сообщение (с реальной оценкой), ${displaystyle {widehat {s}}(t),}$ это его Преобразование Гильберта, и ${displaystyle f_{0},}$ это радио несущая частота.^[6]

Чтобы понять эту формулу, мы можем выразить ${displaystyle s(t)}$ как действительная часть комплексной функции без потери информации:

${displaystyle s(t)=operatorname {Re} left{s_{mathrm {a} }(t)ight}=operatorname {Re} left{s(t)+jcdot {widehat {s}}(t)ight},}$

куда ${displaystyle j}$ представляет мнимая единица.  ${displaystyle s_{mathrm {a} }(t)}$ это аналитическое представление из ${displaystyle s(t),}$ что означает, что он содержит только компоненты положительной частоты ${displaystyle s(t)}$:

${displaystyle {frac {1}{2}}S_{mathrm {a} }(f)={egin{cases}S(f),&{ ext{for}} f>0,�,&{ ext{for}} f<0,end{cases}}}$

куда ${displaystyle S_{mathrm {a} }(f)}$ и ${displaystyle S(f)}$ - соответствующие преобразования Фурье ${displaystyle s_{mathrm {a} }(t)}$ и ${displaystyle s(t).}$ Следовательно, функция с преобразованием частоты ${displaystyle S_{mathrm {a} }left(f-f_{0}ight)}$ содержит только одну сторону ${displaystyle S(f).}$ Поскольку он также имеет только компоненты с положительной частотой, его обратное преобразование Фурье является аналитическим представлением ${displaystyle s_{ ext{ssb}}(t):}$

${displaystyle s_{ ext{ssb}}(t)+jcdot {widehat {s}}_{ ext{ssb}}(t)={mathcal {F}}^{-1}{S_{mathrm {a} }left(f-f_{0}ight)}=s_{mathrm {a} }(t)cdot e^{j2pi f_{0}t},,}$

и снова действительная часть этого выражения не вызывает потери информации. С Формула Эйлера расширять${displaystyle e^{j2pi f_{0}t},,}$ мы получаем Уравнение 1:

${displaystyle {egin{aligned}s_{ ext{ssb}}(t)&=operatorname {Re} left{s_{mathrm {a} }(t)cdot e^{j2pi f_{0}t}ight}&=operatorname {Re} left{,left[s(t)+jcdot {widehat {s}}(t)ight]cdot left[cos left(2pi f_{0}tight)+jcdot sin left(2pi f_{0}tight)ight],ight}&=s(t)cdot cos left(2pi f_{0}tight)-{widehat {s}}(t)cdot sin left(2pi f_{0}tight).end{aligned}}}$

Когерентная демодуляция ${displaystyle s_{ ext{ssb}}(t)}$ восстановить ${displaystyle s(t)}$ то же самое, что и AM: умножить на ${displaystyle cos left(2pi f_{0}tight),}$ и lowpass, чтобы удалить "двухчастотные" компоненты вокруг частоты ${displaystyle 2f_{0}}$. Если демодулирующая несущая не находится в правильной фазе (здесь косинусная фаза), тогда демодулированный сигнал будет некоторой линейной комбинацией ${displaystyle s(t)}$ и ${displaystyle {widehat {s}}(t)}$, что обычно приемлемо в голосовой связи (если несущая частота демодуляции не совсем правильная, фаза будет циклически дрейфовать, что опять же обычно приемлемо для голосовой связи, если частотная ошибка достаточно мала, а радиолюбители иногда терпимы к даже большие частотные ошибки, вызывающие неестественное смещение высоты тона).

Нижняя боковая полоса

${displaystyle s(t)}$ также может быть восстановлена ​​как действительная часть комплексно-сопряженного, ${displaystyle s_{mathrm {a} }^{*}(t),}$ что представляет собой отрицательную частотную часть ${displaystyle S(f).}$ Когда ${displaystyle f_{0},}$ достаточно большой, чтобы ${displaystyle Sleft(f-f_{0}ight)}$ не имеет отрицательных частот, продукт ${displaystyle s_{mathrm {a} }^{*}(t)cdot e^{j2pi f_{0}t}}$ - еще один аналитический сигнал, действительная часть которого является фактическим нижняя полоса коробка передач:

${displaystyle {egin{aligned}s_{mathrm {a} }^{*}(t)cdot e^{j2pi f_{0}t}&=s_{ ext{lsb}}(t)+jcdot {widehat {s}}_{ ext{lsb}}(t)Rightarrow s_{ ext{lsb}}(t)&=operatorname {Re} left{s_{mathrm {a} }^{*}(t)cdot e^{j2pi f_{0}t}ight}&=s(t)cdot cos left(2pi f_{0}tight)+{widehat {s}}(t)cdot sin left(2pi f_{0}tight).end{aligned}}}$

Сумма двух сигналов боковой полосы составляет:

${displaystyle s_{ ext{usb}}(t)+s_{ ext{lsb}}(t)=2s(t)cdot cos left(2pi f_{0}tight),,}$

которая является классической моделью подавленной несущей двойная боковая полоса ЯВЛЯЮСЬ.

Практические реализации

А Коллинз KWM-1, ранний радиолюбительский приемопередатчик, который имел возможность голоса SSB

Полосовая фильтрация

Один из методов создания SSB-сигнала - удалить одну из боковых полос с помощью фильтрация, оставляя только верхняя боковая полоса (USB), боковая полоса с более высокой частотой или, реже, нижняя боковая полоса (LSB), боковая полоса с более низкой частотой. Чаще всего носитель сокращается или полностью удаляется (подавляется), что полностью обозначается как несущая с подавлением одной боковой полосы (SSBSC). Предполагая, что обе боковые полосы симметричны, что имеет место для нормального ЯВЛЯЮСЬ сигнал, информация не теряется в процессе. Поскольку окончательное РЧ-усиление теперь сосредоточено в одной боковой полосе, эффективная выходная мощность больше, чем в обычном AM (несущая и резервная боковая полоса составляют более половины выходной мощности AM-передатчика). Хотя SSB использует значительно меньшую полосу пропускания и мощность, его нельзя демодулировать простым детектор конверта вроде стандартный AM.

Модулятор Хартли

Альтернативный метод генерации, известный как Модулятор Хартли, названный в честь Р. В. Л. Хартли, использует фазировка для подавления нежелательной боковой полосы. Чтобы сгенерировать SSB-сигнал этим методом, генерируются две версии исходного сигнала, взаимно сдвинутые по фазе на 90 ° для любой отдельной частоты в пределах рабочей полосы пропускания. Затем каждый из этих сигналов модулирует несущие волны (одной частоты), которые также имеют угол 90 °. не в фазе друг с другом. Путем сложения или вычитания результирующих сигналов получается сигнал нижней или верхней боковой полосы. Преимущество этого подхода состоит в том, чтобы дать возможность аналитического выражения для сигналов SSB, которое можно использовать для понимания таких эффектов, как синхронное обнаружение SSB.

Сдвиг сигнала основной полосы частот на 90 ° не в фазе не может быть выполнен просто путем его задержки, поскольку он содержит большой диапазон частот. В аналоговых схемах широкополосная сеть с разностью фаз 90 градусов^[7] используется. Метод был популярен во времена вакуумная труба радиоприемники, но впоследствии приобрели плохую репутацию из-за плохо налаженных коммерческих внедрений. Модуляция с использованием этого метода снова набирает популярность в домашнее пиво и DSP поля. Этот метод, использующий Преобразование Гильберта сдвиг по фазе в основной полосе звука можно сделать с небольшими затратами с помощью цифровых схем.

Модулятор Уивера

Другой вариант, Модулятор Уивера,^[8] использует только фильтры нижних частот и квадратурные смесители, и является предпочтительным методом в цифровых реализациях.

В методе Уивера интересующая нас полоса сначала переводится в центр нуля, концептуально путем модуляции комплексной экспоненциальной ${displaystyle exp(jomega t)}$ с частотой в середине голосового диапазона, но реализуется квадратурной парой синусоидальных и косинусоидальных модуляторов на этой частоте (например, 2 кГц). Этот сложный сигнал или пара реальных сигналов затем фильтруется нижними частотами, чтобы удалить нежелательную боковую полосу, которая не центрирована на нуле. Затем однополосный комплексный сигнал с центром в нуле преобразуется с повышением частоты в реальный сигнал другой парой квадратурных смесителей до желаемой центральной частоты.

SSB с полной, сокращенной и подавленной несущей

Обычные сигналы с амплитудной модуляцией можно считать неэкономичными по мощности и ширине полосы, поскольку они содержат сигнал несущей и две идентичные боковые полосы. Следовательно, передатчики SSB обычно проектируются так, чтобы минимизировать амплитуду несущего сигнала. Когда несущая удаляется из передаваемого сигнала, это называется подавленный носитель SSB.

Однако для того, чтобы приемник воспроизводил передаваемый звук без искажений, он должен быть настроен на точно такую ​​же частоту, что и передатчик. Поскольку на практике этого трудно добиться, передачи SSB могут звучать неестественно, и если ошибка в частоте достаточно велика, это может вызвать плохую разборчивость. Чтобы исправить это, можно передать небольшой объем исходного сигнала несущей, чтобы приемники с необходимой схемой для синхронизации с переданной несущей могли правильно демодулировать звук. Этот способ передачи называется сокращенный перевозчик односторонняя полоса.

В других случаях может быть желательно поддерживать некоторую степень совместимости с простыми приемниками AM, при этом уменьшая полосу пропускания сигнала. Это может быть достигнуто путем передачи односторонней полосы с нормальной или немного уменьшенной несущей. Этот режим называется совместимый (или полный несущий) SSB или же эквивалент амплитудной модуляции (AME). В типичных системах AME гармонические искажения могут достигать 25%, а интермодуляционные искажения могут быть намного выше, чем обычно, но минимизация искажений в приемниках с детекторами огибающей обычно считается менее важной, чем предоставление им возможности воспроизводить разборчивый звук.

Второе и, возможно, более правильное определение «совместимой одинарной боковой полосы» (CSSB) относится к форме амплитудной и фазовой модуляции, при которой несущая передается вместе с серией боковых полос, которые преимущественно находятся выше или ниже несущей. Поскольку при генерации сигнала присутствует фазовая модуляция, энергия удаляется из несущей и перераспределяется в структуру боковой полосы, аналогичную той, которая имеет место при аналоговой частотной модуляции. Сигналы, поступающие на фазовый модулятор и модулятор огибающей, дополнительно сдвигаются по фазе на 90 ° относительно друг друга. Это помещает информационные термины в квадратуру друг к другу; преобразование Гильберта передаваемой информации используется для конструктивного добавления одной боковой полосы и отмены противоположной основной боковой полосы. Поскольку используется фазовая модуляция, также генерируются члены более высокого порядка. Несколько методов были использованы для уменьшения влияния (амплитуды) большинства этих членов более высокого порядка. В одной системе фазово-модулированный член фактически представляет собой логарифм значения уровня несущей плюс сдвинутый по фазе член аудио / информации. Это создает идеальный сигнал CSSB, где на низких уровнях модуляции преобладает только член первого порядка на одной стороне несущей. По мере увеличения уровня модуляции уровень несущей уменьшается, в то время как член второго порядка существенно увеличивается по амплитуде. В точке 100% -ной модуляции огибающей мощность 6 дБ удаляется из члена несущей, и член второго порядка идентичен по амплитуде члену несущей. Уровень боковой полосы первого порядка увеличился и теперь находится на том же уровне, что и ранее немодулированная несущая. В точке 100% модуляции, спектр оказывается идентичным нормальной двойной боковой полосы передачи AM, с термином центра (теперь основной звук термина) при 0 дБ эталонного уровня, и обе точки по обе стороны от первичной боковой полосы на −6 дБ. Разница в том, что то, что кажется несущей, смещено на термин звуковой частоты в сторону «используемой боковой полосы». На уровнях ниже 100% модуляции структура боковой полосы кажется довольно асимметричной. Когда голос передается источником CSSB этого типа, низкочастотные компоненты являются доминирующими, а высокочастотные составляющие ниже на целых 20 дБ на частоте 3 кГц. В результате сигнал занимает примерно половину обычной полосы пропускания DSB-сигнала с полной несущей. Есть одна загвоздка: термин «звук», используемый для фазовой модуляции несущей, генерируется на основе логарифмической функции, которая смещена уровнем несущей. При отрицательной 100% -ной модуляции член приводится к нулю (0), и модулятор становится неопределенным. Для поддержания стабильности системы и предотвращения разбрызгивания необходимо использовать строгий контроль модуляции. Эта система имеет российское происхождение и была описана в конце 1950-х годов. Неясно, был ли он когда-либо развернут.

Вторая серия подходов была разработана и запатентована Леонард Р. Кан. В различных системах Кана устранены жесткие ограничения, налагаемые использованием функции строгого журнала при генерации сигнала. В более ранних системах Кана использовались различные методы для уменьшения члена второго порядка путем введения компонента предыскажения. Один пример этого метода также использовался для генерации одного из стереосигналов AM с независимой боковой полосой (ISB) Кана. Он был известен как метод возбудителя STR-77, который был введен в 1977 году. Позже система была дополнительно усовершенствована за счет использования модулятора на основе арксинуса, который включал член 1-0,52E в знаменателе уравнения генератора арксинуса. E представляет собой член конверта; примерно половина члена модуляции, применяемого к модулятору огибающей, используется для уменьшения члена второго порядка в тракте, модулированном по "фазе" arcsin; таким образом уменьшая член второго порядка в нежелательной боковой полосе. Для генерации точного сигнала arcsin использовался подход с обратной связью с многоконтурным модулятором / демодулятором. Этот подход был представлен в 1984 году и стал известен как метод STR-84. Он был продан Kahn Research Laboratories; позже Kahn Communications, Inc. из Нью-Йорка. Дополнительное устройство обработки звука дополнительно улучшило структуру боковой полосы за счет выборочного применения предыскажения к модулирующим сигналам. Поскольку огибающая всех описанных сигналов остается точной копией информации, подаваемой на модулятор, ее можно без искажений демодулировать с помощью детектора огибающей, такого как простой диод. В практическом приемнике могут присутствовать некоторые искажения, обычно на низком уровне (в радиовещании AM, всегда ниже 5%), из-за резкой фильтрации и нелинейной групповой задержки в фильтрах ПЧ приемника, которые действуют для усечения боковой полосы совместимости. - те члены, которые не являются результатом линейного процесса простой модуляции сигнала огибающей, как это было бы в случае DSB-AM с полной несущей, - и поворот фазы этих членов совместимости таким образом, что они больше не отменяют член квадратурного искажения, вызванный термином SSB первого порядка вместе с перевозчиком. Небольшое искажение, вызванное этим эффектом, обычно довольно мало и приемлемо.

Метод Kahn CSSB также кратко использовался Airphone в качестве метода модуляции, используемого для ранних телефонных звонков потребителей, которые могут передаваться с самолета на землю. Его быстро вытеснили методы цифровой модуляции для достижения еще большей спектральной эффективности.

Хотя CSSB сегодня редко используется в радиовещательных диапазонах AM / MW по всему миру, некоторые радиолюбители все еще экспериментируют с ним.

Демодуляция

Основная статья: Демодуляция

Передняя часть приемника SSB похожа на переднюю часть приемника ЯВЛЯЮСЬ или же FM ресивер, состоящий из супергетеродинный РФ передний конец, который производит версию радиочастотного (RF) сигнала со сдвигом частоты в пределах стандарта промежуточная частота (IF) диапазон.

Чтобы восстановить исходный сигнал из сигнала IF SSB, одиночная боковая полоса должна быть сдвинута вниз по частоте до исходного диапазона основная полоса частот, используя детектор продукта который смешивает его с выходом генератор частоты биений (BFO). Другими словами, это очередной этап гетеродинирования. Чтобы это работало, необходимо точно отрегулировать частоту BFO. Если частота BFO выключена, выходной сигнал будет сдвинут по частоте (вверх или вниз), из-за чего речь будет звучать странно и "Дональд Дак "-подобно или неразборчиво.

Для аудиосвязи существует общепринятое мнение о сдвиге генератора BFO на 1,7 кГц. Голосовой сигнал чувствителен к сдвигу примерно на 50 Гц, при этом допустимая частота до 100 Гц. Некоторые приемники используют восстановление носителя система, которая пытается автоматически зафиксировать точную частоту ПЧ. Восстановление несущей не решает проблему сдвига частоты. Это дает лучшее соотношение сигнал / шум на выходе детектора.^{[нужна цитата ]}

В качестве примера рассмотрим сигнал IF SSB с центром на частоте ${displaystyle F_{ ext{if}},}$ = 45000 Гц. Частота основной полосы частот, на которую необходимо переключиться, равна ${displaystyle F_{b},}$ = 2000 Гц. Форма выходного сигнала BFO ${displaystyle cos left(2pi cdot F_{ ext{bfo}}cdot tight)}$. Когда сигнал умножается на (иначе гетеродинный с) сигнал BFO, он сдвигает сигнал на${displaystyle left(F_{ ext{if}}+F_{ ext{bfo}}ight)}$, и к${displaystyle left|F_{ ext{if}}-F_{ ext{bfo}}ight|}$, который известен как частота биений или же частота изображения. Цель состоит в том, чтобы выбрать ${displaystyle F_{ ext{BFO}}}$ что приводит к${displaystyle left|F_{ ext{if}}-F_{ ext{bfo}}ight|=F_{b},}$ = 2000 Гц. (Нежелательные компоненты на ${displaystyle left(F_{ ext{if}}+F_{ ext{bfo}}ight),}$ может быть удален фильтр нижних частот; для которых выходной преобразователь или человек ухо может служить).

Есть два варианта для ${displaystyle F_{ ext{bfo}}}$: 43000 Гц и 47000 Гц, называемые низкая сторона и высокая сторона инъекция. При инжекции на стороне высокого давления спектральные компоненты, которые были распределены около 45000 Гц, будут распределены около 2000 Гц в обратном порядке, также известном как инвертированный спектр. Это действительно желательно, когда спектр ПЧ также инвертируется, потому что инверсия BFO восстанавливает правильные отношения. Одна из причин этого заключается в том, что спектр ПЧ является выходным сигналом инвертирующего каскада в приемнике. Другая причина заключается в том, что сигнал SSB фактически является нижней боковой полосой, а не верхней боковой полосой. Но если обе причины верны, то спектр ПЧ не инвертируется, и следует использовать неинвертирующий BFO (43000 Гц).

Если ${displaystyle F_{ ext{bfo}},}$ выключен на небольшую величину, то частота биений не совсем ${displaystyle F_{b},}$, что может привести к упомянутому ранее искажению речи.

SSB как метод скремблирования речи

Методы SSB также могут быть адаптированы для сдвига частоты и преобразования частоты в основной полосе частот. формы волны (инверсия голоса ). Этот метод скремблирования голоса был создан путем запуска аудио образца звука, модулированного на одной боковой полосе, через его противоположность (например, запуск образца звука, модулированного LSB, через радиомодуль с модуляцией USB). Эти эффекты использовались вместе с другими методами фильтрации во время Вторая Мировая Война как простой способ речи шифрование. Радиотелефон разговоры между США и Британия были перехвачены и «расшифрованы» немцами; они включали некоторые ранние разговоры между Франклин Д.Рузвельт и Черчилль.^{[нужна цитата ]} Фактически, сигналы могут быть поняты непосредственно обученными операторами. В основном, чтобы обеспечить безопасную связь между Рузвельтом и Черчиллем, СИГСАЛИ разработана система цифрового шифрования.

Сегодня такая простая инверсионная речь шифрование методы легко дешифруются с помощью простых методов и больше не считаются безопасными.

Остаточная боковая полоса (VSB)

Модуляция VSB

Ограничение однополосной модуляции, используемой для голосовых сигналов и недоступной для видео / телевизионных сигналов, приводит к использованию рудиментарная боковая полоса. А рудиментарная боковая полоса (в радио общение) является боковая полоса это было лишь частично отрезано или подавлено. Телевизионные передачи (в аналоговых видеоформатах) используют этот метод, если видео является переданный в ЯВЛЯЮСЬ, из-за большого пропускная способность использовал. Он также может использоваться при цифровой передаче, например Стандартизированный ATSC 8VSB.

Вещательный или транспортный канал для телевидения в странах, где используется NTSC или же ATSC имеет полосу пропускания 6 МГц. Чтобы сохранить полосу пропускания, было бы желательно использовать SSB, но видеосигнал имеет значительную низкочастотную составляющую (среднюю яркость) и имеет прямоугольные синхронизирующие импульсы. Инженерный компромисс - передача с помощью рудиментарной боковой полосы. В рудиментарной боковой полосе передается полная верхняя боковая полоса ширины W2 = 4,0 МГц, но вместе с несущей передается только нижняя боковая полоса W1 = 0,75 МГц. Несущая частота на 1,25 МГц выше нижней границы канала шириной 6 МГц. Это эффективно делает систему AM на низких частотах модуляции и SSB на высоких частотах модуляции. Отсутствие компонентов нижней боковой полосы на высоких частотах необходимо компенсировать, и это делается в Усилитель ПЧ.

Частоты LSB и USB в любительской голосовой радиосвязи

Когда однополосная полоса используется в любительской голосовой радиосвязи, обычно для частот ниже 10 МГц используется нижняя боковая полоса (LSB), а для частот 10 МГц и выше используется верхняя боковая полоса (USB).^[9] Например, в диапазоне 40 м голосовая связь часто осуществляется на частоте около 7,100 МГц в режиме LSB. В диапазоне 20 м на частоте 14.200 МГц будет использоваться режим USB.

Исключение из этого правила применяется к пяти дискретным любительским каналам на 60-метровом диапазоне (около 5,3 МГц), где правила FCC специально требуют USB.^[10]

Расширенная однополосная полоса (eSSB)

Расширенная одинарная боковая полоса - любая J3E (SSB-SC), который превышает полосу пропускания звукового сигнала в стандартных или традиционных режимах SSB J3E 2,9 кГц (ITU 2K90J3E) для поддержки звука более высокого качества.

Расширенные режимы SSB	Пропускная способность	Частотный отклик	Обозначение МСЭ
eSSB (Узкий-1а)	3 кГц	100 Гц ~ 3,10 кГц	3K00J3E
eSSB (Узкий-1b)	3 кГц	50 Гц ~ 3,05 кГц	3K00J3E
eSSB (Узкий-2)	3,5 кГц	50 Гц ~ 3,55 кГц	3K50J3E
eSSB (средний-1)	4 кГц	50 Гц ~ 4,05 кГц	4K00J3E
eSSB (Средний-2)	4,5 кГц	50 Гц ~ 4,55 кГц	4K50J3E
eSSB (широкий-1)	5 кГц	50 Гц ~ 5,05 кГц	5K00J3E
eSSB (широкий-2)	6 кГц	50 Гц ~ 6,05 кГц	6K00J3E

Амплитудно-компандированная однополосная модуляция (ACSSB )

Одинарная боковая полоса с амплитудной компандированием (ACSSB ) - это метод узкополосной модуляции с использованием одной боковой полосы с пилот-тоном, позволяющий расширителю в приемнике восстановить амплитуду, которая была сильно сжата передатчиком. Он предлагает улучшенный эффективный диапазон по сравнению со стандартной модуляцией SSB, одновременно сохраняя обратную совместимость со стандартными радиостанциями SSB. ACSSB также предлагает уменьшенную полосу пропускания и улучшенный диапазон для заданного уровня мощности по сравнению с узкополосной FM-модуляцией.

Однополосная модуляция с контролируемой огибающей (CESSB )

Генерация стандартной SSB-модуляции приводит к большим выбросам огибающей, значительно превышающим средний уровень огибающей для синусоидального тона (даже когда аудиосигнал ограничен по пику). Стандартные пики огибающей SSB обусловлены усечением спектра и нелинейным фазовым искажением из-за ошибок аппроксимации практической реализации требуемого преобразования Гильберта. Недавно было показано, что подходящая компенсация перерегулирования (так называемая однополосная модуляция с контролируемой огибающей или же CESSB ) обеспечивает снижение пикового уровня примерно на 3,8 дБ при передаче речи. Это приводит к увеличению эффективной средней мощности примерно на 140%.^[11]Хотя генерация сигнала CESSB может быть интегрирована в модулятор SSB, возможно отделить генерацию сигнала CESSB (например, в форме внешнего речевого препроцессора) от стандартного радиомодуля SSB. Для этого требуется, чтобы модулятор стандартного радиомодуля SSB был линейно-фазовым и имел достаточную полосу пропускания для передачи сигнала CESSB. Если стандартный модулятор SSB удовлетворяет этим требованиям, то управление огибающей с помощью процесса CESSB сохраняется.^[12]

Обозначения МСЭ

В 1982 г. Международный союз электросвязи (ITU) обозначил виды амплитудной модуляции:

Обозначение	Описание
A3E	Двусторонняя полоса full-carrier - основная схема амплитудной модуляции
R3E	Односторонняя полоса сокращенный перевозчик
H3E	Односторонняя полоса несущей
J3E	Подавленная несущая с одной боковой полосой
B8E	Независимая боковая полоса выброс
C3F	Остаточно-боковая полоса
Lincompex	Связано компрессор и детандер

Смотрите также

• ACSSB, одинарная боковая полоса с амплитудной компановкой
• Независимая боковая полоса
• Модуляция для других примеров методов модуляции
• Боковая полоса для получения более общей информации о боковой полосе

Рекомендации

1. США 1449382  Джон Карсон / AT&T: «Метод и средства передачи сигналов с помощью высокочастотных волн», поданная 1 декабря 1915 года; пожалован 27 марта 1923 г.
2. История модуляции с одной боковой полосой В архиве 2004-01-03 на Wayback Machine, Ing. Питер Вебер
3. IEEE, Ранняя история однополосной передачи, Освальд, А.А.
4. История подводных кабелей, (1927)
5. "Любительское радио и подъем SSB" (PDF). Национальная ассоциация любительского радио.
6. Треттер, Стивен А. (1995). «Глава 7, уравнение 7.9». В Lucky, R.W. (ред.). Проектирование системы связи с использованием алгоритмов DSP. Нью-Йорк: Спрингер. п. 80. ISBN  0306450321.
7. Earthlink.net, перечисляя многочисленные статьи.
8. "Третий метод генерации и обнаружения однополосных сигналов" DK Weaver Jr. Proc. IRE, декабрь 1956 г.
9. "BRATS - Продвинутый курс обучения радиолюбителей". Brats-qth.org. Получено 2013-01-29.
10. "FCC Часть 97 - Правила любительской службы" (PDF). www.fcc.gov.
11. "Контролируемая огибающая с одной боковой полосой" (PDF). www.arrl.org. 2014-11-01. Получено 2017-01-15. Дэвид Л. Хершбергер, W9GR, QEX, выпуск ноябрь / декабрь. 2014. С. 3–13.
12. «Внешняя обработка для одной боковой полосы с контролируемой огибающей» (PDF). www.arrl.org. 2016-01-01. Получено 2017-01-15. Дэвид Л. Хершбергер, W9GR, QEX, выпуск январь / февраль. 2016. С. 9–12.

Источники

• Частично из Федеральный стандарт 1037C в поддержку MIL-STD-188

дальнейшее чтение

• Сгриньоли, Г., У. Бретл, Р. и Читта. (1995). «Модуляция VSB используется для наземного и кабельного вещания». IEEE Transactions on Consumer Electronics. т. 41, вып. 3, с. 367 - 382.
• Дж. Бриттен (1992). «Сканирование прошлого: Ральф В.Л. Хартли», Proc. IEEE, т. 80, с. 463.
• eSSB - расширенная одинарная боковая полоса