Однополосная модуляция

В радиосвязи однополосная модуляция ( SSB ) или однополосная подавленная несущая модуляция ( SSB-SC ) — это тип модуляции , используемый для передачи информации, например, аудиосигнала , с помощью радиоволн . Усовершенствование амплитудной модуляции , она использует мощность передатчика и полосу пропускания более эффективно. Амплитудная модуляция создает выходной сигнал, полоса пропускания которого в два раза превышает максимальную частоту исходного сигнала основной полосы . Однополосная модуляция позволяет избежать этого увеличения полосы пропускания и потери мощности на несущей за счет увеличения сложности устройства и более сложной настройки на приемнике.

Основная концепция

Радиопередатчики работают, смешивая радиочастотный (РЧ) сигнал определенной частоты, несущую волну , с аудиосигналом для трансляции. В АМ-передатчиках это смешивание обычно происходит в конечном РЧ-усилителе (высокоуровневая модуляция). Менее распространено и гораздо менее эффективно выполнять смешивание на низкой мощности, а затем усиливать его в линейном усилителе. Любой из методов создает набор частот с сильным сигналом на несущей частоте и с более слабыми сигналами на частотах, простирающихся выше и ниже несущей частоты на максимальную частоту входного сигнала. Таким образом, результирующий сигнал имеет спектр , ширина полосы которого в два раза превышает максимальную частоту исходного входного аудиосигнала.

SSB использует тот факт, что весь исходный сигнал закодирован в каждой из этих «боковых полос». Поскольку хороший приемник может извлечь полный исходный сигнал либо из верхней, либо из нижней боковой полосы, не обязательно передавать обе боковые полосы плюс несущую. Существует несколько методов устранения несущей и одной боковой полосы из передаваемого сигнала. Создание этого сигнала с одной боковой полосой может быть выполнено на высоком уровне в конечном каскаде усилителя, как и в случае с AM ^[1]^[2], но обычно он производится на низком уровне мощности и линейно усиливается. Более низкая эффективность линейного усиления частично компенсирует преимущество мощности, полученное за счет устранения несущей и одной боковой полосы. Тем не менее, передачи SSB используют имеющуюся энергию усилителя значительно эффективнее, обеспечивая передачу на большие расстояния при той же выходной мощности. Кроме того, занимаемый спектр составляет менее половины спектра сигнала AM с полной несущей.

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

История

Первая заявка на патент США на модуляцию SSB была подана 1 декабря 1915 года Джоном Реншоу Карсоном . ^[3] Военно-морской флот США экспериментировал с SSB в своих радиоцепях до Первой мировой войны . ^[4]^[5] SSB впервые поступил в коммерческую эксплуатацию 7 января 1927 года на длинноволновой трансатлантической общественной радиотелефонной линии между Нью-Йорком и Лондоном. Высокомощные передатчики SSB были расположены в Роки-Пойнт, Нью-Йорк , и Рагби, Англия . Приемники находились в очень тихих местах в Хоултоне, штат Мэн , и Купаре , Шотландия. ^[6]

SSB также использовался на междугородних телефонных линиях как часть технологии, известной как частотное разделение каналов (FDM). FDM был впервые использован телефонными компаниями в 1930-х годах. С помощью этой технологии можно было передавать много одновременных голосовых каналов по одной физической цепи, например, в L-carrier . С SSB каналы могли быть разнесены (обычно) всего на 4000 Гц друг от друга, при этом предлагая номинально полосу пропускания речи от 300 Гц до 3400 Гц.

Радиолюбители начали серьезные эксперименты с SSB после Второй мировой войны . Стратегическое авиационное командование установило SSB в качестве радиостандарта для своих самолетов в 1957 году. ^[7] С тех пор он стал фактическим стандартом для дальних голосовых радиопередач.

Математическая формулировка

Однополосный сигнал имеет математическую форму квадратурной амплитудной модуляции (QAM) в частном случае, когда одна из форм сигналов основной полосы частот выводится из другой, а не является независимыми сообщениями :

где — сообщение (действительное), — его преобразование Гильберта , — несущая частота радиосигнала . ^[8] $s(t)\,$ ${\widehat {s}}(t)\,$ $f_{0}\,$

Чтобы понять эту формулу, мы можем выразить ее как действительную часть комплекснозначной функции, без потери информации: $s(t)$

s(t)=\operatorname {Re} \left\{s_{\mathrm {a} }(t)\right\}=\operatorname {Re} \left\{s(t)+j\cdot {\widehat {s}}(t)\right\},

где представляет мнимую единицу . - аналитическое представление , которое означает, что оно содержит только положительно-частотные компоненты : $j$ $s_{\mathrm {a} }(t)$ $s(t),$ $s(t)$

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

где и являются соответствующими преобразованиями Фурье и Таким образом, функция, преобразованная по частоте, содержит только одну сторону Поскольку она также имеет только положительно-частотные компоненты, ее обратное преобразование Фурье является аналитическим представлением $S_{\mathrm {a} }(f)$ $S(f)$ $s_{\mathrm {a} }(t)$ $s(t).$ $S_{\mathrm {a} }\left(f-f_{0}\right)$ $S(f).$ $s_{\text{ssb}}(t):$

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 приводит к потере информации. Применяя формулу Эйлера для расширения, получаем Ур.1 : $e^{j2\pi f_{0}t},\,$

{\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 такая же, как AM: умножение на и фильтр нижних частот для удаления "двухчастотных" компонентов вокруг частоты . Если демодулирующая несущая находится не в правильной фазе (здесь косинусная фаза), то демодулированный сигнал будет некоторой линейной комбинацией и , что обычно приемлемо в голосовой связи (если несущая частота демодуляции не совсем правильная, фаза будет циклически дрейфовать, что опять же обычно приемлемо в голосовой связи, если ошибка частоты достаточно мала, и радиолюбители иногда терпимы даже к большим ошибкам частоты, которые вызывают неестественно звучащие эффекты смещения высоты тона). $s_{\text{ssb}}(t)$ $s(t)$ $\cos \left(2\pi f_{0}t\right),$ $2f_{0}$ $s(t)$ ${\widehat {s}}(t)$

Нижняя боковая полоса

$s(t)$ также может быть восстановлено как действительная часть комплексно-сопряженного числа, которая представляет собой отрицательную частотную часть Когда достаточно велико, чтобы не иметь отрицательных частот, произведение представляет собой другой аналитический сигнал, действительная часть которого представляет собой фактическую передачу нижней боковой полосы : $s_{\mathrm {a} }^{*}(t),$ $S(f).$ $f_{0}\,$ $S\left(f-f_{0}\right)$ $s_{\mathrm {a} }^{*}(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t}$

{\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:

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

что является классической моделью двухполосной АМ с подавленной несущей.

Практические реализации

Полосовая фильтрация

Одним из методов получения сигнала SSB является удаление одной из боковых полос с помощью фильтрации , оставляя только либо верхнюю боковую полосу ( USB ), боковую полосу с более высокой частотой, либо реже нижнюю боковую полосу ( LSB ), боковую полосу с более низкой частотой. Чаще всего несущая уменьшается или полностью удаляется (подавляется), что полностью называется подавленной несущей с одной боковой полосой ( SSBSC ). Если предположить, что обе боковые полосы симметричны, что имеет место для обычного сигнала AM , то в этом процессе не теряется никакая информация. Поскольку окончательное усиление RF теперь сосредоточено в одной боковой полосе, эффективная выходная мощность больше, чем в обычном AM (несущая и избыточная боковая полоса составляют более половины выходной мощности передатчика AM). Хотя SSB использует существенно меньшую полосу пропускания и мощность, ее нельзя демодулировать простым детектором огибающей, таким как стандартный AM.

модулятор Хартли

Альтернативный метод генерации, известный как модулятор Хартли , названный в честь Р. В. Л. Хартли , использует фазирование для подавления нежелательной боковой полосы. Для генерации сигнала SSB с помощью этого метода генерируются две версии исходного сигнала, сдвинутые на 90° по фазе для любой отдельной частоты в пределах рабочей полосы пропускания. Затем каждый из этих сигналов модулирует несущие волны (одной частоты), которые также сдвинуты по фазе на 90° друг относительно друга. Путем сложения или вычитания полученных сигналов получается сигнал нижней или верхней боковой полосы. Преимущество этого подхода заключается в том, что он позволяет получить аналитическое выражение для сигналов SSB, которое можно использовать для понимания таких эффектов, как синхронное обнаружение SSB.

Сдвиг сигнала основной полосы частот на 90° не может быть выполнен просто путем его задержки, так как он содержит большой диапазон частот. В аналоговых схемах используется широкополосная 90-градусная фазовая разностная сеть ^[9] . Этот метод был популярен во времена ламповых радиоприемников, но позже приобрел плохую репутацию из-за плохо настроенных коммерческих реализаций. Модуляция с использованием этого метода снова набирает популярность в области домашнего производства и DSP . Этот метод, использующий преобразование Гильберта для сдвига фазы аудио основной полосы частот, может быть реализован с низкими затратами с помощью цифровой схемы.

модулятор Уивера

Другая разновидность, модулятор Уивера ^[10] , использует только фильтры нижних частот и квадратурные смесители и является предпочтительным методом в цифровых реализациях.

В методе Уивера интересующая полоса сначала переводится в центр на нуле, концептуально путем модуляции комплексной экспоненты с частотой в середине голосового диапазона, но реализуется квадратурной парой синусоидальных и косинусоидальных модуляторов на этой частоте (например, 2 кГц). Затем этот комплексный сигнал или пара реальных сигналов фильтруется низкочастотным фильтром для удаления нежелательной боковой полосы, которая не центрирована на нуле. Затем комплексный сигнал с одной боковой полосой, центрированный на нуле, преобразуется с повышением частоты в реальный сигнал другой парой квадратурных смесителей до желаемой центральной частоты. $\exp(j\omega t)$

Полная, уменьшенная и подавленная несущая SSB

Обычные амплитудно-модулированные сигналы можно считать расточительными по мощности и полосе пропускания, поскольку они содержат несущий сигнал и две идентичные боковые полосы. Поэтому передатчики SSB обычно проектируются так, чтобы минимизировать амплитуду несущего сигнала. Когда несущая удаляется из передаваемого сигнала, это называется подавленной несущей SSB .

Однако для того, чтобы приемник воспроизводил передаваемый звук без искажений, он должен быть настроен точно на ту же частоту, что и передатчик. Поскольку на практике этого трудно достичь, передачи SSB могут звучать неестественно, и если ошибка в частоте достаточно велика, это может привести к плохой разборчивости. Чтобы исправить это, можно передать небольшое количество исходного несущего сигнала, чтобы приемники с необходимой схемой для синхронизации с передаваемой несущей могли правильно демодулировать звук. Этот режим передачи называется однополосной передачей с уменьшенной несущей .

В других случаях может быть желательно сохранить некоторую степень совместимости с простыми AM-приемниками, при этом все еще уменьшая полосу пропускания сигнала. Это может быть достигнуто путем передачи однополосного сигнала с нормальной или слегка уменьшенной несущей. Этот режим называется совместимым (или полночастотным) SSB или эквивалентом амплитудной модуляции (AME) . В типичных системах AME гармонические искажения могут достигать 25%, а интермодуляционные искажения могут быть намного выше нормы, 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 однополосной» (CSSB) относится к форме амплитудной и фазовой модуляции, в которой несущая передается вместе с серией боковых полос, которые преимущественно выше или ниже несущей. Поскольку фазовая модуляция присутствует в генерации сигнала, энергия извлекается из несущей и перераспределяется в структуру боковой полосы, аналогичную той, которая происходит при аналоговой частотной модуляции. Сигналы, питающие фазовый модулятор и модулятор огибающей, дополнительно сдвинуты по фазе на 90° относительно друг друга. Это помещает информационные члены в квадратуру друг с другом; преобразование Гильберта передаваемой информации используется для того, чтобы вызвать конструктивное добавление одной боковой полосы и отмену противоположной первичной боковой полосы. Поскольку используется фазовая модуляция, также генерируются члены более высокого порядка. Было использовано несколько методов для уменьшения воздействия (амплитуды) большинства этих членов более высокого порядка. В одной системе фазомодулированный член на самом деле является логарифмом значения уровня несущей плюс сдвинутый по фазе звуковой/информационный член. Это создает идеальный сигнал CSSB, где при низких уровнях модуляции преобладает только член первого порядка с одной стороны 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 члена несущей удаляется 6 дБ мощности, а член второго порядка идентичен по амплитуде члену несущей. Боковая полоса первого порядка увеличилась по уровню, пока не оказалась на том же уровне, что и ранее немодулированная несущая. В точке 100% модуляции спектр выглядит идентичным обычной двухполосной AM-передаче, с центральным членом (теперь первичным аудиочленом) на опорном уровне 0 дБ, а оба члена по обе стороны первичной боковой полосы на уровне -6 дБ. Разница в том, что то, что кажется несущей, смещено на звуковой член в сторону «используемой боковой полосы». На уровнях ниже 100% модуляции структура боковой полосы выглядит довольно асимметричной. Когда голос передается источником CSSB такого типа, низкочастотные компоненты доминируют, в то время как высокочастотные термины ниже на целых 20 дБ на 3 кГц. В результате сигнал занимает приблизительно 1/2 нормальной полосы пропускания сигнала DSB с полной несущей. Есть одна загвоздка: звуковой термин, используемый для фазовой модуляции несущей, генерируется на основе логарифмической функции, которая смещена уровнем несущей. При отрицательной 100% модуляции термин приводится к нулю (0), и модулятор становится неопределенным. Для поддержания стабильности системы и избежания разбрызгивания необходимо использовать строгий контроль модуляции . Эта система имеет российское происхождение и была описана в конце 1950-х годов. Неизвестно, была ли она когда-либо развернута.

Вторая серия подходов была разработана и запатентована Леонардом Р. Каном . Различные системы Кана сняли жесткое ограничение, налагаемое использованием строгой логарифмической функции при генерации сигнала. Более ранние системы Кана использовали различные методы для уменьшения члена второго порядка путем вставки компонента предыскажения. Один из примеров этого метода также использовался для генерации одного из стереосигналов AM с независимой боковой полосой (ISB) Кана. Он был известен как метод возбудителя STR-77, представленный в 1977 году. Позже система была дополнительно улучшена за счет использования модулятора на основе арксинуса, который включал член 1-0,52E в знаменателе уравнения генератора арксинуса. E представляет собой член огибающей; примерно половина члена модуляции, применяемого к модулятору огибающей, используется для уменьшения члена второго порядка пути с модулированной «фазой» арксинуса; таким образом уменьшая член второго порядка в нежелательной боковой полосе. Для генерации точного сигнала arcsinus использовался подход с обратной связью многоконтурного модулятора/демодулятора. 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 еще больше улучшило структуру боковой полосы, выборочно применяя предыскажение к модулирующим сигналам. Поскольку огибающая всех описанных сигналов остается точной копией информации, подаваемой на модулятор, ее можно демодулировать без искажений с помощью детектора огибающей, например простого диода. В практическом приемнике могут присутствовать некоторые искажения, обычно на низком уровне (в AM-вещании всегда ниже 5%), из-за резкой фильтрации и нелинейной групповой задержки в фильтрах ПЧ приемника, которые действуют для усечения боковой полосы совместимости — тех членов, которые не являются результатом линейного процесса простой модуляции огибающей сигнала, как это было бы в случае DSB-AM с полной несущей, — и вращения фазы этих членов совместимости таким образом, что они больше не отменяют квадратурный член искажения, вызванный членом SSB первого порядка вместе с несущей. Небольшое количество искажений, вызванных этим эффектом, как правило, довольно низкое и приемлемое.

Метод Kahn CSSB также недолго использовался Airphone в качестве метода модуляции, применявшегося для ранних телефонных звонков потребителей, которые можно было передавать с самолета на землю. Он был быстро вытеснен цифровыми методами модуляции для достижения еще большей спектральной эффективности.

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

Демодуляция

Входной каскад SSB-приемника аналогичен входному каскаду AM- или FM- приемника и состоит из супергетеродинного ВЧ- преобразователя, который вырабатывает смещенную по частоте версию радиочастотного (РЧ) сигнала в стандартном диапазоне промежуточных частот (ПЧ).

Чтобы восстановить исходный сигнал из сигнала IF SSB, одиночная боковая полоса должна быть сдвинута по частоте вниз до ее исходного диапазона частот базовой полосы с помощью детектора продукта , который смешивает ее с выходом генератора частоты биений (BFO). Другими словами, это просто еще один этап гетеродинирования. Чтобы это работало, частота BFO должна быть точно настроена. Если частота BFO выключена, выходной сигнал будет сдвинут по частоте (вверх или вниз), делая речь странной и похожей на « Дональда Дака » или неразборчивой.

Для аудиосвязи существует общее соглашение о сдвиге генератора BFO в 1,7 кГц. Голосовой сигнал чувствителен к сдвигу примерно в 50 Гц, при этом до 100 Гц все еще терпимы. Некоторые приемники используют систему восстановления несущей , которая пытается автоматически зафиксироваться на точной частоте ПЧ. Восстановление несущей не решает проблему сдвига частоты. Оно дает лучшее отношение сигнал/шум на выходе детектора. ^{[ необходима цитата ]}

В качестве примера рассмотрим сигнал IF SSB с центром на частоте = 45000 Гц. Частота базовой полосы, на которую его необходимо сместить, составляет = 2000 Гц. Выходная форма сигнала BFO имеет вид . Когда сигнал умножается на (т. е. гетеродинируется с ) форму сигнала BFO, он сдвигает сигнал на , и на , что известно как частота биений или частота изображения . Цель состоит в том, чтобы выбрать , что приводит к = 2000 Гц. (Нежелательные компоненты при могут быть удалены фильтром нижних частот ; для чего может служить выходной преобразователь или человеческое ухо ). $F_{\text{if}}\,$ $F_{b}\,$ $\cos \left(2\pi \cdot F_{\text{bfo}}\cdot t\right)$ $\left(F_{\text{if}}+F_{\text{bfo}}\right)$ $\left|F_{\text{if}}-F_{\text{bfo}}\right|$ $F_{\text{bfo}}$ $\left|F_{\text{if}}-F_{\text{bfo}}\right|=F_{b}\,$ $\left(F_{\text{if}}+F_{\text{bfo}}\right)\,$

Есть два варианта : 43000 Гц и 47000 Гц, называемые инжекцией на нижней и верхней стороне . При инжекции на верхней стороне спектральные компоненты, которые были распределены около 45000 Гц, будут распределены около 2000 Гц в обратном порядке, также известном как инвертированный спектр. Это на самом деле желательно, когда спектр ПЧ также инвертирован, потому что инверсия BFO восстанавливает правильные соотношения. Одна из причин этого заключается в том, что спектр ПЧ является выходом инвертирующего каскада в приемнике. Другая причина заключается в том, что сигнал SSB на самом деле 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). $F_{\text{bfo}}$

Если отклонение небольшое, то частота биений неточная , что может привести к искажению речи, упомянутому ранее. $F_{\text{bfo}}\,$ $F_{b}\,$

SSB как метод кодирования речи

Методы SSB также могут быть адаптированы для частотного сдвига и инвертирования частоты сигналов основной полосы частот ( инверсия голоса ). Этот метод скремблирования голоса был реализован путем пропускания аудиосигнала с модулированным звуковым образцом с одной боковой полосы через его противоположность (например, пропускание модулированного звукового образца с LSB через радио, работающее с модуляцией USB). Эти эффекты использовались в сочетании с другими методами фильтрации во время Второй мировой войны в качестве простого метода шифрования речи . Радиотелефонные разговоры между США и Великобританией были перехвачены и «расшифрованы» немцами; они включали некоторые ранние разговоры между Франклином Д. Рузвельтом и Черчиллем . ^{[ требуется цитата ]} Фактически, сигналы могли быть поняты напрямую обученными операторами. В основном для обеспечения безопасной связи между Рузвельтом и Черчиллем была разработана система цифрового шифрования SIGSALY .

Сегодня такие простые методы шифрования речи, основанные на инверсии , легко расшифровываются с помощью простых приемов и больше не считаются безопасными.

Рудиментарная боковая полоса (VSB)

Ограничение однополосной модуляции, используемой для голосовых сигналов и недоступной для видео/телевизионных сигналов, приводит к использованию остаточной боковой полосы . Остаточная боковая полоса (в радиосвязи ) — это боковая полоса , которая была лишь частично обрезана или подавлена. Телевизионные передачи (в аналоговых видеоформатах) используют этот метод, если видео передается в AM , из-за большой используемой полосы пропускания . Он также может использоваться в цифровой передаче, такой как стандартизированный ATSC 8VSB .

Канал вещания или транспортировки для телевидения в странах, использующих NTSC или ATSC, имеет полосу пропускания 6 МГц. Для экономии полосы пропускания желательно использовать SSB, но видеосигнал имеет значительный низкочастотный контент (среднюю яркость) и имеет прямоугольные синхронизирующие импульсы. Инженерный компромисс заключается в передаче с остаточной боковой полосой. В остаточной боковой полосе передается вся верхняя боковая полоса полосы пропускания W2 = 4,0 МГц, но передается только W1 = 0,75 МГц нижней боковой полосы вместе с несущей. Несущая частота на 1,25 МГц выше нижнего края канала шириной 6 МГц. Это фактически делает систему AM на низких частотах модуляции и SSB на высоких частотах модуляции. Отсутствие компонентов нижней боковой полосы на высоких частотах должно быть компенсировано, и это делается в усилителе ПЧ .

Частоты для LSB и USB в любительской голосовой радиосвязи

При использовании однополосной связи в любительской голосовой радиосвязи общепринятой практикой является использование нижней боковой полосы (LSB) для частот ниже 10 МГц, а для частот 10 МГц и выше — верхней боковой полосы (USB). ^[11] Например, в диапазоне 40 м голосовая связь часто осуществляется на частоте около 7,100 МГц с использованием режима LSB. В диапазоне 20 м на частоте 14,200 МГц будет использоваться режим USB.

Исключение из этого правила распространяется на пять отдельных любительских каналов в диапазоне 60 метров (около 5,3 МГц), где правила FCC специально требуют USB. ^[12]

Расширенная однополосная связь (eSSB)

Расширенная однополосная передача — это любой режим J3E (SSB-SC), который превышает полосу пропускания аудиосигнала стандартных или традиционных режимов 2,9 кГц SSB J3E (ITU 2K90J3E) для поддержки более высокого качества звука.

Амплитудно-компандированная однополосная модуляция (ACCSB)

Amplitude-companded single sideband ( ACSSB ) — это метод узкополосной модуляции, использующий одну боковую полосу с пилот-тоном, позволяющий экспандеру 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 модуляцией FM.

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 пикам). 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 выброса (так называемая однополосная модуляция с контролируемой огибающей или CESSB ) достигает примерно 3,8 дБ пикового снижения для передачи речи. Это приводит к эффективному увеличению средней мощности примерно на 140%. ^[13] Хотя генерация сигнала CESSB может быть интегрирована в модулятор SSB, возможно отделить генерацию сигнала CESSB (например, в виде внешнего речевого препроцессора) от стандартного радио SSB. Для этого требуется, чтобы модулятор стандартного радио SSB был линейно-фазовым и имел достаточную полосу пропускания для передачи сигнала CESSB. Если стандартный SSB-модулятор соответствует этим требованиям, то управление огибающей с помощью процесса CESSB сохраняется. ^[14]

Обозначения МСЭ

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

Смотрите также

ACSSB , амплитудно-компанированный однополосный
Независимая боковая полоса
Модуляция для других примеров методов модуляции
Боковая полоса для получения более общей информации о боковой полосе

Ссылки

^ Майкл Мюррей Эллиотт (1953). Однополосная передача с устранением и восстановлением огибающей (диссертация). Военно-морская аспирантура. hdl :10945/24839.
^ Леонард Р. Кан (июль 1952 г.). «Однополосная передача с устранением и восстановлением огибающей». Труды IRE . 40 (7): 803–806. doi :10.1109/JRPROC.1952.273844. S2CID 51669401.
^ US 1449382 John Carson/AT&T: «Метод и средства передачи сигналов с помощью высокочастотных волн», подан 1 декабря 1915 г.; удовлетворен 27 марта 1923 г.
^ История однополосной модуляции. Архивировано 3 января 2004 г. на Wayback Machine , инж. Питер Вебер.
^ IEEE, Ранняя история однополосной передачи, Освальд, А.А.
^ История подводных кабелей, (1927)
^ "Amateur Radio and the Rise of SSB" (PDF) . Национальная ассоциация любительского радио.
^ Tretter, Steven A. (1995). "Глава 7, уравнение 7.9". В Lucky, RW (ред.). Проектирование систем связи с использованием алгоритмов DSP . Нью-Йорк: Springer. стр. 80. ISBN 0306450321.
^ Earthlink.net, список многочисленных статей.
^ "Третий метод генерации и обнаружения однополосных сигналов" Д.К. Уивера-младшего. Труды IRE, декабрь 1956 г.
^ "BRATS – Advanced Amateur Radio Tuition Course". Brats-qth.org . Получено 29.01.2013 .
^ «FCC Часть 97 — Правила любительской службы» (PDF) . www.fcc.gov.
^ "Controlled Envelope Single Sideband" (PDF) . www.arrl.org. 2014-11-01 . Получено 2017-01-15 .Дэвид Л. Хершбергер, W9GR, QEX, выпуск ноябрь/декабрь 2014 г., стр. 3–13.
^ "Внешняя обработка для управляемой огибающей с одной боковой полосой" (PDF) . www.arrl.org. 2016-01-01 . Получено 2017-01-15 .Дэвид Л. Хершбергер, W9GR, QEX, выпуск январь/февраль 2016 г., стр. 9–12.

Источники

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

Дальнейшее чтение

Sgrignoli, G., W. Bretl, R. и Citta. (1995). "VSB-модуляция, используемая для наземного и кабельного вещания". IEEE Transactions on Consumer Electronics. т. 41, выпуск 3, стр. 367 - 382.
Дж. Бриттен, (1992). «Сканирование прошлого: Ральф В. Л. Хартли», Proc. IEEE , т. 80, стр. 463.
eSSB — расширенная однополосная связь