В радиосвязи боковая полоса — это полоса частот выше или ниже несущей частоты , которые являются результатом процесса модуляции . Боковые полосы несут информацию, передаваемую радиосигналом. Боковые полосы содержат все спектральные компоненты модулированного сигнала, кроме несущей. Компоненты сигнала выше несущей частоты составляют верхнюю боковую полосу ( USB ), а компоненты сигнала ниже несущей частоты составляют нижнюю боковую полосу ( LSB ). Все формы модуляции создают боковые полосы.
Мы можем проиллюстрировать создание боковых полос одним тригонометрическим тождеством :
Добавляем в обе стороны :
Замена (например) и где представляет время :
Добавление большей сложности и изменения во времени к амплитудной модуляции также добавляет ее к боковым полосам, заставляя их расширять полосу пропускания и изменяться со временем. По сути, боковые полосы «переносят» информационное содержание сигнала. [1]
В приведенном выше примере взаимная корреляция модулированного сигнала с чистой синусоидой равна нулю при всех значениях, кроме 1100, 1000 и 900. А ненулевые значения отражают относительную силу трех компонентов. График этой концепции, называемый преобразованием Фурье (или спектром ), представляет собой обычный способ визуализации боковых полос и определения их параметров.
Амплитудная модуляция несущего сигнала обычно приводит к образованию двух зеркальных боковых полос. Компоненты сигнала выше несущей частоты составляют верхнюю боковую полосу (USB), а компоненты сигнала ниже несущей частоты составляют нижнюю боковую полосу (LSB). Например, если несущая 900 кГц модулируется по амплитуде аудиосигналом 1 кГц, в сгенерированном радиочастотном спектре будут компоненты на частотах 899 кГц и 901 кГц, а также 900 кГц; поэтому полоса пропускания звука (скажем) 7 кГц потребует полосы радиоспектра 14 кГц. При обычной AM- передаче , используемой радиовещательными AM-станциями, исходный аудиосигнал может быть восстановлен («обнаружен») либо с помощью схем синхронного детектора , либо с помощью простых детекторов огибающей , поскольку присутствуют несущая и обе боковые полосы. Иногда это называют двухполосной амплитудной модуляцией ( DSB-AM ), но не все варианты DSB совместимы с детекторами огибающей.
В некоторых формах AM несущая может быть уменьшена для экономии энергии. Термин DSB с уменьшенной несущей обычно подразумевает, что в передаче остается достаточно несущей, чтобы схема приемника могла регенерировать сильную несущую или, по крайней мере, синхронизировать систему фазовой автоподстройки частоты , но существуют формы, в которых несущая удаляется полностью, создавая двойную боковую полосу с подавленной несущей . (ДСБ-СК). Системы с подавленной несущей требуют более сложных схем в приемнике и какого-либо другого метода определения исходной несущей частоты. Примером является информация о стереофонической разнице (LR), передаваемая в стереофоническом FM-вещании на поднесущей 38 кГц , где маломощный сигнал на половине несущей частоты 38 кГц вставляется между частотами монофонического сигнала (до 15 кГц) и нижней частотой. поднесущей стереоинформации (вплоть до 38–15 кГц, т.е. 23 кГц). Приемник локально восстанавливает поднесущую путем удвоения специального пилот-тона частотой 19 кГц . В другом примере, квадратурной модуляции , исторически используемой для информации о цветности в телевизионных передачах PAL , сигнал синхронизации представляет собой короткий пакет из нескольких циклов несущей во время «задней части» каждой строки сканирования, когда изображение не передается. Но в других системах DSB-SC несущая может быть регенерирована непосредственно из боковых полос с помощью петли Костаса или петли возведения в квадрат. Это часто встречается в системах цифровой передачи, таких как BPSK , где сигнал присутствует постоянно.
Если часть одной боковой полосы и вся другая остаются, это называется рудиментарной боковой полосой , используемой в основном при телевещании , которая в противном случае занимала бы неприемлемую часть полосы пропускания . Передача, при которой передается только одна боковая полоса, называется однополосной модуляцией или SSB. SSB является преобладающим голосовым режимом на коротковолновом радио , за исключением коротковолнового радиовещания . Поскольку боковые полосы являются зеркальными отражениями, то, какая боковая полоса используется, является вопросом соглашения.
В SSB подавляется несущая , что значительно снижает электрическую мощность (до 12 дБ), не затрагивая информацию в боковой полосе. Это позволяет более эффективно использовать мощность передатчика и полосу пропускания РЧ, но для восстановления несущей на приемнике необходимо использовать генератор частоты биений . Если восстановленная несущая частота неверна, то на выходе приемника будут неправильные частоты, но для речи небольшие ошибки частоты не представляют проблемы для разборчивости. Другой способ взглянуть на приемник SSB — это на преобразователь RF-аудиочастоты : в режиме USB частота набора вычитается из каждого радиочастотного компонента для создания соответствующего аудиокомпонента, тогда как в режиме LSB каждый входящий радиочастотный компонент вычитается из частоты набора.
Частотная модуляция также генерирует боковые полосы, потребляемая полоса пропускания зависит от индекса модуляции , часто требуя значительно большей полосы пропускания, чем DSB. Функции Бесселя можно использовать для расчета требований к полосе пропускания FM-передач. Правило Карсона является полезным приближением ширины полосы пропускания в нескольких приложениях.
Боковые полосы могут создавать помехи соседним каналам . Часть боковой полосы, которая будет перекрывать соседний канал, должна подавляться фильтрами до или после модуляции (часто и того, и другого). При частотной модуляции диапазона радиовещания (FM) поднесущие выше 75 кГц ограничены небольшим процентом модуляции и полностью запрещены выше 99 кГц, чтобы защитить нормальное отклонение ± 75 кГц и границы канала ± 100 кГц . FM-передатчики любительского радио и общественных служб обычно используют отклонение ± 5 кГц.
Чтобы точно воспроизвести форму модулирующего сигнала, весь путь обработки сигнала в системе передатчика, пути распространения и приемника должен иметь достаточную полосу пропускания, чтобы можно было использовать достаточное количество боковых полос для воссоздания модулированного сигнала с желаемой степенью точности.
В нелинейной системе, такой как усилитель, боковые полосы частотных составляющих исходного сигнала могут генерироваться из-за искажений. Обычно это минимизируется, но может быть сделано намеренно для музыкального эффекта фуззбокса .
Эта статья включает общедоступные материалы из Федерального стандарта 1037C. Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 г. (в поддержку MIL-STD-188 ).
![{\displaystyle \cos(A)\cdot [1+\cos(B)]={\tfrac {1}{2}}\cos(A+B)+\cos(A)+{\tfrac {1} {2}}\cos(AB)}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e74535a5163ade273c2ea320dc59dc9714790cfb)
![{\displaystyle \underbrace {\cos(1000\t)} _{\text{несущая волна}}\cdot \underbrace {[1+\cos(100\t)]} _{\text{амплитудная модуляция}}= \underbrace {{\tfrac {1}{2}}\cos(1100\ t)} _ {\text{верхняя боковая полоса}}+\underbrace {\cos(1000\ t)} _{\text{несущая волна} }+\underbrace {{\tfrac {1}{2}}\cos(900\ t)} _{\text{нижняя боковая полоса}}.}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/acfd1bddb1316e0f98379c1d0e558d7c3e1ad847)
