Lecture 13 Single-Sideband Communication (SSB) 单边带通信
章节目录
- 章节目录
- 13-1 从 AM 到 SSB From AM to SSB
- 13-2 SSB 类型与优势 Types and Advantages
- 13-3 SSB 产生方法 SSB Generation
- 13-4 SSB 发射机与接收机 SSB Transmitters and Receivers
- 13-5 例题 Exercises
- Summary
13-1 从 AM 到 SSB From AM to SSB
13-1-1 AM 的冗余 Redundancy in AM
标准 AM 对单音消息会发送三个频率分量：
其中：
- 载波
幅度和频率恒定，不携带消息； - 上边带 USB 和下边带 LSB 携带相同消息；
- 100% 调制时，每个边带的幅度最大只有载波幅度的一半。
因此常规 AM 的功率和带宽都有明显冗余。
13-1-2 SSB 的基本想法 Basic Idea of SSB
单边带通信 Single-Sideband Communication
单边带通信 Single-Sideband Communication, SSB 只发送一个信息边带，通常同时抑制载波和另一个边带。
如果只保留 USB：
如果只保留 LSB：
SSB 仍能恢复消息，因为一个边带已经包含完整消息信息。
13-2 SSB 类型与优势 Types and Advantages
13-2-1 常见边带传输方式 Sideband Transmission Types
| 类型 | 发送内容 | 特点 |
|---|---|---|
| Standard SSB | 一个边带，载波抑制 | 省功率、省带宽 |
| SSBSC / Pilot Carrier | 一个边带 + 很小载波 | 便于 AGC、AFC 和解调 |
| ISB | 两个边带携带不同消息 | 同一频段传两个通道 |
| VSB | 一个完整边带 + 另一边带残余 | 常见于视频传输 |
| ACSSB | 压扩后的 SSB | 改善语音质量 |
Pilot carrier 会消耗少量功率，但能给接收机提供频率参考。
13-2-2 带宽、功率与噪声 Bandwidth Power and Noise
AM 的带宽为
SSB 只保留一个边带，带宽为消息带宽：
语音若取
而普通 AM 约为
噪声功率与接收机带宽近似成正比。SSB 带宽更窄，进入接收机的噪声也更少。
SSB 还有 selective fading 优势。AM 中载波、USB、LSB 可能在电离层传播中受到不同衰落，SSB 只传一个边带，边带间不均衡衰落的问题小很多。
课程里把 SSB 相对 AM 的综合优势估为约
且
同等有效信息下，SSB 把功率集中到一个边带，并且接收带宽更窄。可用
估算优势。语音
13-3 SSB 产生方法 SSB Generation
13-3-1 平衡调制器 Balanced Modulator
SSB 生成通常分两步：
- 抑制载波，得到 DSB-SC；
- 用滤波器去掉一个边带，得到 USB 或 LSB。
双边带抑制载波 Double-Sideband Suppressed Carrier
DSB-SC 是只含上、下边带而不含载波的调制信号。
对单音消息：
则
载波项
13-3-2 二极管环形调制器 Diode Ring Modulator
二极管环形调制器 Diode Ring Modulator
二极管环形调制器 用四个匹配二极管构成开关网络。大幅度载波控制二极管导通组合，使消息信号按载波半周期交替反相，从而产生 DSB-SC。
正半周时，一组对角二极管导通，消息以原极性传到输出。负半周时，另一组对角二极管导通，消息反相传到输出。
载波电流在变压器中相互抵消，因此输出主要剩下两个边带。匹配较好的环形调制器可达到很高的 carrier suppression，课程中给出可到约
13-3-3 边带滤波 Sideband Filtering
DSB-SC 仍有两个边带，SSB 还需要滤波。
滤波器需要：
- 通过目标边带；
- 抑制另一边带；
- 尽量不改变目标边带的幅频和相频特性。
课程给出的 SSB 滤波器
其中：
：滤波中心附近的载波频率； ：边带间最小分隔的一半写法对应的频率间隔，课程例题用 ：所需边带抑制度。
载波频率越高、边带间隔越小，所需
NOTE
以最低消息频率
若所需边带抑制为
这仍然很高，但已经比直接在 MHz 级载波频率滤波实际得多。
13-4 SSB 发射机与接收机 SSB Transmitters and Receivers
13-4-1 滤波法发射机 Filter-Method Transmitter
实际 SSB 发射机常先在固定中频处生成干净 SSB，再混频到最终发射频率。
基本链路：
- Audio amplifier 放大消息；
- Balanced modulator 生成 DSB-SC；
- Sideband filter 选出 USB 或 LSB；
- Mixer / frequency converter 移到目标频段；
- Linear power amplifier 放大发射。
SSB 信号本身有幅度变化，因此最终 RF 功率放大器必须线性。Class C 这类强非线性末级会产生互调和边带失真。
如果最终发射频率附近两个边带相隔较远，功放输出端的简单滤波就容易很多。例如载波
这个
13-4-2 SSB 接收与 BFO SSB Receiver and BFO
普通 AM 二极管包络检波不能直接解调 SSB，因为 SSB 中没有原载波。
SSB 接收机常见流程：
- RF amplifier 放大接收信号；
- Mixer 转换到 IF；
- IF amplifier 选择并放大中频；
- Product detector 与本地产生的载波相乘；
- Audio amplifier 输出语音。
拍频振荡器 Beat Frequency Oscillator
Beat Frequency Oscillator, BFO 在 SSB 接收机中重新插入本地载波，使 product detector 能把边带频率差还原为音频。
若发射端抑制载波为
接收端插入同频载波后，乘法器产生差频
BFO 频率偏差会直接造成音调偏移，所以 SSB 接收对频率稳定性要求更高。
课件例题给出了一条完整频率链。若抑制载波为
若用
接收端 BFO 取
13-5 例题 Exercises
PROBLEM L13-E1
语音信号范围为
SOLUTION
AM 按最高消息频率估算：
SSB 只保留一个语音边带：
PROBLEM L13-E2
载波为
SOLUTION
由课程公式：
代入：
这个
Summary
| 内容 | 公式 / 结论 | 备注 |
|---|---|---|
| AM 冗余 | 载波无消息，两个边带重复 | SSB 去掉载波和一个边带 |
| SSB 带宽 | 约为 AM 的一半 | |
| DSB-SC | 平衡调制器输出 | |
| 环形调制器 | 载波控制二极管开关 | 抑制载波，保留双边带 |
| 滤波器 | 高频直接滤波困难 | |
| SSB 发射机 | balanced modulator → filter → mixer → linear PA | 后级必须线性 |
| SSB 接收机 | RF → mixer → IF → product detector | 需要 BFO 重新插入载波 |