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單邊帶

一般使用平衡調製器

單邊帶的英語說法是:Single Side Band,縮寫為SSB。要說明什麼是單邊帶就要先說說什麼是頻譜。頻譜是頻率譜密度的簡稱。它將對信號的研究從時域引申到頻域,從而帶來更直觀的認識。一個規則的非正弦信號,不論是周期性的還是非周期性的,都可以分解為一系列頻率不同的正弦或餘弦分量。如下圖中的非正弦波就可以分解為頻率為1000Hz和3000Hz的正弦波。

基本內容


單邊帶的英語說法是:Single Side Band,縮寫為SSB。要說明什麼是單邊帶就要先說說什麼是頻譜。頻譜是頻率譜密度的簡稱。它將對信號的研究從時域引申到頻域,從而帶來更直觀的認識。一個規則的非正弦信號,不論是周期性的還是非周期性的,都可以分解為一系列頻率不同的正弦或餘弦分量。如下圖中的非正弦波就可以分解為頻率為1000Hz和3000Hz的正弦波。
將分解得到的一系列正弦波的振幅按照頻率的高低排列就可得到信號的振幅頻譜,簡稱幅譜。將各正弦波的初相角按照頻率的順序加以排列就能得到信號的相位頻譜,簡稱相譜。頻譜是幅譜和相譜的總成。絕大多數情況下只要知道信號的幅譜就足夠了,所以習慣說提到的頻譜一般都是指幅譜,除非特別說明。下圖即為上圖中非正弦信號的頻譜。
單邊帶信號從本質上來說也是一種調幅信號,它出自於調幅又區別於調幅。調幅波是一個載波幅度跟隨調製音頻幅度變化而變化的調製方式。只有清楚的知道調幅波的頻譜特徵才能準確的掌握單邊帶。如下圖,1KHz的調製信號對10MHz的載波信號進行調製,將得到一個調幅信號(AM)。
對這個調幅信號進行分解將得到如下的頻譜。頻率低於載頻的譜線為下邊帶(LSB),頻率高於載頻的譜線為上邊帶(USB)
但是,大多數的單邊帶電台都要發送語音信號,情況就要比上面的單頻率調製的情況複雜些。單邊帶電台一般要傳送300到3000赫茲的音頻信號。如果載波信號仍然是10MHz,那麼攜帶這樣語音信號的調幅信號的頻譜就如下圖所示。
由於調幅波要發射出去3個頻率分量(載波,上邊帶,下邊帶),而且不攜帶有用信息(音頻)的載波在發射功率中又佔了大部分功率份額。所以調幅波對電力的利用效率是比較低的。在調幅波頻譜中的上下兩個邊帶都含有相同的信息,而且載波並不含有有用信息。那麼,只傳送一個邊帶也就可以完成信息的傳送,為了提高發射功率的效率,而把其中一個邊帶和載波都消除掉。這個過程就叫做單邊帶調製,而最終輸出的無線電信號就叫做單邊帶信號(SSB)。根據發送邊帶的不同單邊帶信號有可分為上邊帶信號(USB)和下邊帶信號(LSB)。
單邊帶信號的產生一般使用平衡調製器,它的特點是經過調製的信號只包含上邊帶和下邊帶頻率分量,而音頻和載波在調製器內部就被消滅掉了。這樣在調製器的輸出端,我們就得到了兩個邊帶的頻率分量,這種含有兩個邊帶信號同時也沒有載波分量的信號,我們稱它為雙邊帶信號,簡稱DSB。此時,DSB也可以被直接發射出去,但是DSB信號中含有兩個邊帶的信號,這兩個邊帶攜帶著兩個完全相同的信息,我們完全可以只發射其中的一個。這時,我們用濾波器過濾掉其中的一個邊帶就可以得到單邊帶信號(LSB或者USB)。由於這兩個邊帶的頻率都是在很高的高頻波段,而且兩個邊帶的頻譜靠的很近。顯然只能靠Q值極高的機械濾波器或晶體濾波器才能很好的把其中一個邊帶濾除掉。
為了對單邊帶信號能有一個更感性的認識,用一個雙音頻信號調製載波產生的調幅信號和上邊帶信號的波形列於下圖中。