Однополосная модуляция

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Однополосная модуляция»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( июль 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

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 связи, однополосная модуляция ( ОБП ) или однополосная подавленные несущая модуляция ( SSB-SC ) представляет собой тип модуляции , используемую для передачи информации, таких как аудио сигнала , с помощью радиоволн . Уточнение амплитудной модуляции , оно более эффективно использует мощность передатчика и полосу пропускания . Амплитудная модуляция создает выходной сигнал, ширина полосы которого в два раза превышает максимальную частоту исходной основной полосы частот.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 [ править ]

Радиопередатчики работают путем смешивания радиочастотного (RF) сигнала определенной частоты, несущей волны , 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 которого в два раза больше максимальной частоты 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 исключения 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 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 [ править ]

Первая заявка на патент США на модуляцию SSB была подана 1 декабря 1915 года Джоном Реншоу Карсоном . ^[1] Перед Первой мировой войной ВМС США экспериментировали с SSB по своим радиосхемам . ^{[2] [3]} SSB впервые вступил в коммерческую эксплуатацию 7 января 1927 года на длинноволновой трансатлантической общественной радиотелефонной сети между Нью-Йорком и Лондоном. SSB-передатчики большой мощности были расположены в Роки-Пойнт, Нью-Йорк , и Регби, Англия . Приемники находились в очень тихих местах в Хоултоне, штат Мэн , и Купар, Шотландия. ^[4]

SSB также использовался на междугородних телефонных линиях как часть метода, известного как мультиплексирование с частотным разделением каналов (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, на L-несущей . С SSB каналы могут быть разнесены (обычно) только на 4000  Гц друг от друга, предлагая номинальную полосу пропускания речи от 300 Гц до 3400 Гц.

Радисты-любители начали серьезные эксперименты с SSB после Второй мировой войны . Стратегическое авиационное командование установлена SSB в качестве стандарта радиосвязи для своих самолетов в 1957 г. ^[5] Он стал стандартом де - факто для дальних передач речевой радиосвязи с тех пор.

Математическая формулировка [ править ]

Однополосная полоса имеет математическую форму квадратурной амплитудной модуляции (QAM) в особом случае, когда одна из форм сигнала основной полосы выводится из другой, а не является независимыми сообщениями :

${\ displaystyle s _ {\ text {ssb}} (t) = s (t) \ cdot \ cos \ left (2 \ pi f_ {0} t \ right) - {\ widehat {s}} (t) \ cdot \ sin \ left (2 \ pi f_ {0} t \ right), \,}$

( Уравнение 1 )

где - сообщение (с действительным знаком), - его преобразование Гильберта и - частота несущей радиосигнала . ^[6]${\ Displaystyle s (т) \,}$${\ Displaystyle {\ widehat {s}} (т) \,}$${\ displaystyle f_ {0} \,}$

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

${\ Displaystyle s (t) = \ OperatorName {Re} \ left \ {s _ {\ mathrm {a}} (t) \ right \} = \ operatorname {Re} \ left \ {s (t) + j \ cdot {\ widehat {s}} (t) \ right \},}$

где представляет собой мнимую единицу .  это аналитическое представление о   что означает , что она содержит только те компоненты , положительно частотные :${\ displaystyle j}$${\ Displaystyle с _ {\ mathrm {а}} (т)}$${\ displaystyle s (t),}$${\ displaystyle s (t)}$

${\ displaystyle {\ frac {1} {2}} S _ {\ mathrm {a}} (f) = {\ begin {cases} S (f), & {\ text {for}} \ f> 0, \ \ 0, & {\ text {for}} \ f <0, \ end {case}}}$

где и - соответствующие преобразования Фурье от и   Следовательно, функция с преобразованием частоты содержит только одну сторону от   Поскольку она также имеет только компоненты с положительной частотой, ее обратное преобразование Фурье является аналитическим представлением${\ Displaystyle S _ {\ mathrm {а}} (е)}$${\ Displaystyle S (е)}$${\ Displaystyle с _ {\ mathrm {а}} (т)}$${\ displaystyle s (t).}$${\displaystyle S_{\mathrm {a} }\left(f-f_{0}\right)}$${\displaystyle S(f).}$${\displaystyle s_{\text{ssb}}(t):}$

${\displaystyle s_{\text{ssb}}(t)+j\cdot {\widehat {s}}_{\text{ssb}}(t)={\mathcal {F}}^{-1}\{S_{\mathrm {a} }\left(f-f_{0}\right)\}=s_{\mathrm {a} }(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t},\,}$

и снова действительная часть этого выражения не вызывает потери информации. С формулой Эйлера для расширения     получает Eq.1 :${\displaystyle e^{j2\pi f_{0}t},\,}$

${\displaystyle {\begin{aligned}s_{\text{ssb}}(t)&=\operatorname {Re} \left\{s_{\mathrm {a} }(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t}\right\}\\&=\operatorname {Re} \left\{\,\left[s(t)+j\cdot {\widehat {s}}(t)\right]\cdot \left[\cos \left(2\pi f_{0}t\right)+j\cdot \sin \left(2\pi f_{0}t\right)\right]\,\right\}\\&=s(t)\cdot \cos \left(2\pi f_{0}t\right)-{\widehat {s}}(t)\cdot \sin \left(2\pi f_{0}t\right).\end{aligned}}}$

Когерентная демодуляция для восстановления аналогична AM: умножение на   и фильтр нижних частот для удаления "двухчастотных" составляющих вокруг частоты . Если демодулирующая несущая имеет неправильную фазу (здесь косинусная фаза), тогда демодулированный сигнал будет представлять собой некоторую линейную комбинацию и , что обычно приемлемо в голосовой связи (если несущая частота демодуляции не совсем правильная, фаза будет дрейфует циклически, что опять-таки обычно допустимо в голосовой связи, если частотная ошибка достаточно мала, а радиолюбители иногда терпимы к еще большим частотным ошибкам, которые вызывают неестественно звучащие эффекты сдвига высоты тона).${\displaystyle s_{\text{ssb}}(t)}$${\displaystyle s(t)}$${\displaystyle \cos \left(2\pi f_{0}t\right),}$${\displaystyle 2f_{0}}$${\displaystyle s(t)}$${\displaystyle {\widehat {s}}(t)}$

Нижняя боковая полоса [ править ]

${\displaystyle s(t)}$также может быть восстановлена ​​как действительная часть комплексно-сопряженной, которая представляет собой отрицательную частотную часть, когда достаточно велика, что не имеет отрицательных частот, продукт представляет собой другой аналитический сигнал, действительная часть которого является фактической передачей нижней боковой полосы :${\displaystyle s_{\mathrm {a} }^{*}(t),}$${\displaystyle S(f).}$${\displaystyle f_{0}\,}$${\displaystyle S\left(f-f_{0}\right)}$${\displaystyle s_{\mathrm {a} }^{*}(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t}}$

${\displaystyle {\begin{aligned}s_{\mathrm {a} }^{*}(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t}&=s_{\text{lsb}}(t)+j\cdot {\widehat {s}}_{\text{lsb}}(t)\\\Rightarrow s_{\text{lsb}}(t)&=\operatorname {Re} \left\{s_{\mathrm {a} }^{*}(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t}\right\}\\&=s(t)\cdot \cos \left(2\pi f_{0}t\right)+{\widehat {s}}(t)\cdot \sin \left(2\pi f_{0}t\right).\end{aligned}}}$

Сумма двух сигналов боковой полосы составляет:

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

которая является классической моделью AM с двумя боковыми полосами с подавленными несущими .

Практические реализации [ править ]

Полосная фильтрация [ править ]

Один из методов создания SSB-сигнала состоит в том, чтобы удалить одну из боковых полос с помощью фильтрации , оставив только верхнюю боковую полосу ( USB ), боковую полосу с более высокой частотой или, реже, нижнюю боковую полосу ( LSB ), боковую полосу с более низкой частотой. . Чаще всего несущая уменьшается или полностью удаляется (подавляется), что полностью называется несущей с подавлением одной боковой полосы ( SSBSC ). Предполагая, что обе боковые полосы симметричны, что имеет место для обычного AMсигнал, 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, он не может быть демодулирован простым детектором огибающей, таким как стандартный AM.

Модулятор Хартли [ править ]

Альтернативный метод генерации, известный как модулятор Хартли , названный в честь Р.В.Л. Хартли , использует фазировку 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 на 90 ° не совпадают по 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 используется широкополосная сеть с разностью фаз 90 градусов ^[7] . Этот метод был популярен во времена ламповых радиоприемников, но позже приобрел плохую репутацию из-за плохо отлаженных коммерческих реализаций. Модуляция с использованием этого метода снова набирает популярность в домашних условиях и в области DSP . Этот метод, использующий преобразование Гильберта для фазового сдвига звука в основной полосе частот, может быть реализован с небольшими затратами с помощью цифровых схем.

Модулятор Уивера [ править ]

Другой вариант, то модулятор Уивер , ^[8] использует только фильтры нижних частот и квадратурные смесители, а также является привилегированным методом в цифровых реализациях.

В методе Уивера интересующая полоса сначала преобразуется в центр нуля, концептуально путем модуляции комплексной экспоненты с частотой в середине диапазона голоса, но реализуется квадратурной парой синусоидальных и косинусоидальных модуляторов на этой частоте (например, 2 кГц ). Этот сложный сигнал или пара реальных сигналов затем фильтруется по нижним частотам, чтобы удалить нежелательную боковую полосу, которая не центрирована на нуле. Затем комплексный сигнал с одной боковой полосой с центром в нуле преобразуется с повышением частоты в реальный сигнал с помощью другой пары квадратурных смесителей до желаемой центральной частоты.${\displaystyle \exp(j\omega t)}$

SSB с полной, сокращенной и подавленной несущей [ править ]

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 SSB с подавленной несущей .

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 несущего сигнала, чтобы приемники с необходимой схемой для синхронизации с переданной несущей могли правильно демодулировать звук. Этот режим передачи называется однополосной передачей с уменьшенной несущей .

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 совместимым (или с полной несущей) SSB или эквивалентом 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 рядом 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 информации, которая должна быть передана, используется, чтобы вызвать конструктивное добавление одной боковой полосы и отмену 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 член с фазовой модуляцией 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% модуляции огибающей из несущей удаляется мощность 6 дБ, а 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, тогда как высокочастотные составляющие ниже на целых 20 дБ на частоте 3 кГц. В результате сигнал занимает примерно 1/2 нормальной полосы пропускания полной несущей,Сигнал DSB. 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. Неизвестно, был ли он когда-либо развернут.Эта система имеет российское происхождение и была описана в конце 1950-х годов. Неизвестно, был ли он когда-либо развернут.Эта система имеет российское происхождение и была описана в конце 1950-х годов. Неизвестно, был ли он когда-либо развернут.

Вторая серия подходов была разработана и запатентована Леонардом Р. Каном.. 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, она может быть демодулирована без искажений 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 сокращают боковую полосу совместимости - те условия, которые не являются результатом линейного процесса простой огибающей модуляции сигнала, как в случае с полной несущей DSB-AM - и поворот фазы этих членов совместимости таким образом, чтобы они больше не отменяли член квадратурного искажения, вызванный членом SSB первого порядка вместе с несущей. Небольшое искажение, вызванное этим эффектом, обычно довольно мало и приемлемо.которые действуют для усечения боковой полосы совместимости - тех терминов, которые не являются результатом линейного процесса простой модуляции сигнала огибающей, как это было бы в случае DSB-AM с полной несущей, - и поворота фазы этих условий совместимости так, чтобы они не дольше устраняют квадратурное искажение, вызванное SSB-членом первого порядка вместе с несущей. Небольшое искажение, вызванное этим эффектом, обычно довольно мало и приемлемо.которые действуют для усечения боковой полосы совместимости - тех терминов, которые не являются результатом линейного процесса простой модуляции сигнала огибающей, как это было бы в случае DSB-AM с полной несущей, - и поворота фазы этих условий совместимости так, чтобы они не дольше устраняют квадратурное искажение, вызванное SSB-членом первого порядка вместе с несущей. 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 можно было передавать 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 [ править ]

Передняя часть приемника SSB аналогична входной части приемника AM или FM , состоящей из супергетеродинного входного каскада RF, который производит версию радиочастотного (RF) сигнала со сдвигом частоты в стандартном диапазоне промежуточных частот (IF).

Чтобы восстановить исходный сигнал из сигнала ПЧ SSB, одиночная боковая полоса должна быть сдвинута вниз до исходного диапазона частот основной полосы с помощью детектора продукта, который смешивает его с выходным сигналом генератора 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), что сделает речь странной, похожей на « Дональда Дака » или неразборчивой.

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 систему восстановления несущей , которая пытается автоматически зафиксировать точную частоту ПЧ. Восстановление несущей не решает проблему сдвига частоты. Это дает лучшее соотношение сигнал / шум на выходе детектора. ^{[ необходима цитата ]}

В качестве примера рассмотрим сигнал IF SSB с центром на частоте 45000 Гц. Частота основной полосы частот, на которую он должен быть сдвинут, составляет = 2000 Гц. Форма выходного сигнала BFO - . Когда сигнал умножается на ( так называемый гетеродине с ) форма сигнала БФО, он сдвигает сигнал   ,  и к  , который известен как частоты биений или частоты изображения . Задача состоит в том, чтобы выбрать такой, который дает   = 2000 Гц. (Нежелательные компоненты могут быть удалены с помощью фильтра нижних частот , для которого может служить выходной преобразователь или человеческое ухо ).${\displaystyle F_{\text{if}}\,}$${\displaystyle F_{b}\,}$${\displaystyle \cos \left(2\pi \cdot F_{\text{bfo}}\cdot t\right)}$${\displaystyle \left(F_{\text{if}}+F_{\text{bfo}}\right)}$${\displaystyle \left|F_{\text{if}}-F_{\text{bfo}}\right|}$${\displaystyle F_{\text{BFO}}}$${\displaystyle \left|F_{\text{if}}-F_{\text{bfo}}\right|=F_{b}\,}$${\displaystyle \left(F_{\text{if}}+F_{\text{bfo}}\right)\,}$

Есть два варианта : 43000 Гц и 47000 Гц, называемые инжекцией на стороне низкого и высокого давления. 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).${\displaystyle F_{\text{bfo}}}$

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

SSB как метод скремблирования речи [ править ]

Методы SSB также могут быть адаптированы для сдвига частоты и преобразования частоты сигналов основной полосы частот ( речевой инверсии ). Этот метод скремблирования голоса был реализован путем запуска аудио образца звука с модуляцией одной боковой полосы через его противоположность (например, запуск образца звука с модуляцией LSB через радиомодуль, работающий с модуляцией USB). Эти эффекты использовались вместе с другими методами фильтрации во время Второй мировой войны как простой метод шифрования речи . Радиотелефонные разговоры между США и Великобританией были перехвачены и «расшифрованы» немцами; они включали некоторые ранние разговоры между Франклином Д. Рузвельтом и Черчиллем. ^{[ необходима цитата ]} Фактически, сигналы могли быть поняты непосредственно обученными операторами. В основном, чтобы обеспечить безопасную связь между Рузвельтом и Черчиллем, была разработана система цифрового шифрования SIGSALY .

Сегодня такие простые методы шифрования речи на основе инверсии легко дешифруются с помощью простых методов и больше не считаются безопасными.

Остаточная боковая полоса (VSB) [ править ]

Ограничение однополосной модуляции, используемой для голосовых сигналов и недоступной для видео / ТВ сигналов, приводит к использованию рудиментарной боковой полосы . Подавленной боковой (в радио связи) представляет собой боковую полосу , которая была лишь частично обрезана или подавлены. Телевизионные передачи (в аналоговом формате видео) используют этот метод , если видео будет передано в AM , из - за большой ширины полосы , используемой. Он также может использоваться в цифровой передаче, например, в стандартизированном ATSC 8VSB .

Вещательный или транспортный канал для телевидения в странах, которые используют NTSC или ATSC.имеет полосу пропускания 6 МГц. Чтобы сохранить полосу пропускания, было бы желательно использовать SSB, но видеосигнал имеет значительную низкочастотную составляющую (среднюю яркость) и 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 усилителе ПЧ .

Частоты для LSB и USB в любительской голосовой радиосвязи [ править ]

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 в районе 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 одинарная боковая полоса (eSSB) [ править ]

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

Амплитудно-компандированная однополосная модуляция ( ACSSB ) [ править ]

Одна боковая полоса с амплитудной компенсацией ( ACSSB ) - это метод узкополосной модуляции, использующий одну боковую полосу 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 ) [ править ]

Генерация стандартной SSB-модуляции приводит к большим выбросам огибающей, намного превышающим средний уровень огибающей для синусоидального тона (даже когда аудиосигнал ограничен по пиковым значениям). Стандартные пики огибающей SSB связаны с 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 управляемой огибающей или CESSB ) обеспечивает снижение пикового уровня примерно на 3,8 дБ для передачи 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 [ править ]

В 1982 году Международный союз электросвязи (ITU) обозначил типы амплитудной модуляции:

См. Также [ править ]

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

Ссылки [ править ]

Источники [ править ]

• Частично из Федерального стандарта 1037C в поддержку MIL-STD-188

Дальнейшее чтение [ править ]

• 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 , том 80, стр. 463.
• eSSB - расширенная одинарная боковая полоса