单边带(SSB)工作模式和原理

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单边带的概念: 提到SSB就不得不谈谈AM,SSB从本质上来说也是一种调幅信号,它出自于调幅又区别于调幅。 调幅波是一个载波幅度跟随调制音频幅度变化而变化的...

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单边带的概念:

提到SSB就不得不谈谈AM,SSB从本质上来说也是一种调幅信号,它出自于调幅又区别于调幅。

调幅波是一个载波幅度跟随调制音频幅度变化而变化的调制方式。只有清楚的知道调幅波的频谱特征才能准确的掌握SSB的产生方法,我觉得可以根据混频的原理来说明调幅波的频谱特征:

由于非线性元件的特点,两个不同频率的信号频率1和频率2通过非线性元件会出现4个频率:两个频率的和,两个频率的差,频率1,频率2。通常无线电通信要传送的有用信号是音频,假设要传送的音频有两个,500HZ和3KHZ,载波频率为10MHZ,那这三个信号被同时送到调制器中后将产生 7个频率:

10MHz+500Hz=10.0005MHz;

10MHz+3KHz=10.003MHz;

10MHz-500Hz=9.9995MHz;

10MHz-3KHz=9.997MHz

10MHz

500Hz

3KHz

在这些频率当中,我们把和频率(10.0005MHz, 10.003MHz)称为上边带,简称USB;而把差频率(9.9995MHz,9.997MHz)称为下边带,简称LSB。这两个边带都是比较高的频率和10MHz的载波频率一样很容易被发射出去,也只有这两个边带的无线电信号包含着我们需要传送的信息,而且这两个边带中携带的信息完全一样。

single side band

由于调幅波要发射出去3个频率分量(载波,上边带,下边带),而且不携带有用信息(音频)的载波在发射功率中又占了大部分功率份额。所以调幅波对电力的利用效率是比较低的。

前面说过了,在调幅波频谱中的上下两个边带都含有相同的信息,而且载波并不含有有用信息。那么,只传送一个边带也就可以完成信息的传送,为了提高发射功率的效率,而把其中一个边带和载波都消除掉。这个过程就叫做单边带调制,而最终输出的无线电信号就叫做单边带信号(SSB)。

单边带信号的产生:

aa-ssb

幸好我们有一种调制器叫平衡调制器,它的特点是经过调制的信号只包含上边带和下边带频率分量,而音频和载波在调制器内部就被消灭掉了。这样在调制器的输出端,我们就得到了两个边带的频率分量,这种含有两个边带信号同时也没有载波分量的信号,我们称它为双边带信号,简称DSB。此时,DSB也可以被直接发射出去,但是DSB信号中含有两个边带的信号,这两个边带携带着两个完全相同的信息,我们完全可以只发射其中的一个。这时,我们用滤波器过滤掉其中的一个边带就可以得到单边带信号(LSB或者USB)。由于这两个边带的频率都是在很高的高频波段,而且两个边带的频谱靠的很近。显然只能靠Q值极高的机械滤波器或晶体滤波器才能很好的把其中一个边带滤除掉。

单边带接收机的工作程式:

对于简单的直接解调式单边带接收机来说(别告诉我你不知道什么是直接解调式接收机,如果当真不知道的话,你就别往下看了,把6CR的PIXIE找出来看明白)。由于接收到的LSB或者USB信号中不包含载波信号,所以必须在接收机里把缺失的载波补上 (这个过程其实就是把SSB信号恢复成调幅波),否则就不能得到我们想要的有用信息。

比如:对于10.003MHz的单音调制(指的调制信号只有3KHz这一个频率分量,实际的调制信号是300~3KHz的音频频带分量)USB信号来说,它缺失的是10.000MHz的载波,如果在接收机里不把这个10MHz的载波补上的话,那对于检波器来说,检波器面对的将是一个 10.003MHz的单一频率分量。如果在本地人为的产生一个10.000MHz的频率(对于直接解调接收机来说,这个10.000MHz就是本振频率,或者称为BFO),那么送入检波器的将是两个频率分量:

10.003MHz

10.000MHz

那么这两个频率经过非线性检波器将会产生4个频率分量:

10.003MHz-10.000MHz=3KHz

10.003MHz+10.000MHz=20.003KHz

10.003MHz

10.000MHz

显然我们需要的是第一个频率分量10.003MHz-10.000MHz=3KHz。其余的频率分量因为都是高频信号,使用简单的低通滤波器就可以完全消除它。

上面的推导过程也同样适用于下边带(LSB),但是需要注意的一点就是由于上下边带处在频谱上不同的位置,所以,对于10.003的下边带信号来说,它的载波点就在10.006MHz。如果读者头脑比较清楚的话,应该不难理解。

超外差式单边带接收机的工作程式:

对于超外差接收机来说,就不能不谈到频谱倒置的问题,至于其他的变频中放和普通的超外差原理上是一样的,这里就不赘述了。

超外差接收机的工作程式有两种,差频变频方式与和频变频方式。对于和频变频器产生的中频来说,数学关系比较单纯,它不会改变信号的特征。简单的说,接收到的LSB信号,经过和频变频器后产生的中频仍然是LSB信号。

但是对于本振频率高于接收频率的差频变频方式的电路来说,情况就完全不同了。经过差频变频器产生的中频信号将是和接收到的信号边带相反的,即所谓的频谱倒置。简单的说,接收到的LSB信号,经过变频后产生的中频将是USB信号。那么在进行单边带解调时,就必须按照USB信号的特点来进行选择BFO的频率才能正确解调出我们希望的有用信号。

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