Однополосная модуляция: принцип и применение.

Введение

Тип модуляции

В радиосвязи однополосная модуляция (SSB) или однополосная модуляция с подавленной несущей (SSB SC) — это тип модуляции, используемый для передачи информации, такой как аудиосигнал, посредством радиоволн. Являясь усовершенствованием амплитудной модуляции, она более эффективно использует мощность передатчика и полосу пропускания. Амплитудная модуляция создает выходной сигнал, полоса пропускания которого вдвое превышает максимальную частоту исходного сигнала в базовой полосе. Однополосная модуляция позволяет избежать этого увеличения полосы пропускания и потерь мощности на несущую, но требует большей сложности аппаратуры и более сложной настройки приемника.

Основная концепция

Радиопередатчики работают путем смешивания радиочастотного (РЧ) сигнала определенной частоты, несущей волны, с аудиосигналом, предназначенным для передачи. В AM-передатчиках это смешивание обычно происходит в конечном RF-усилителе (высокоуровневая модуляция). Смешивание на низкой мощности с последующим усилением в линейном усилителе встречается реже и гораздо менее эффективно. Любой из этих методов создает набор частот с сильным сигналом на несущей частоте и более слабыми сигналами на частотах, отстоящих выше и ниже несущей частоты на величину максимальной частоты входного сигнала. Таким образом, результирующий сигнал имеет спектр, ширина полосы которого вдвое превышает максимальную частоту исходного входного аудиосигнала. SSB использует тот факт, что вся исходная информация закодирована в каждой из этих "боковых полос". Нет необходимости передавать обе боковые полосы и несущую, поскольку подходящий приемник может извлечь всю исходную информацию либо из верхней, либо из нижней боковой полосы. Существует несколько методов подавления несущей и одной боковой полосы в передаваемом сигнале. Формирование этого сигнала с одной боковой полосой может осуществляться на высоком уровне в конечной ступени усилителя, как и в AM, но обычно это делается на низкой мощности с последующим линейным усилением. Низкая эффективность линейного усиления частично компенсирует выигрыш в мощности, полученный за счет подавления несущей и одной боковой полосы. Тем не менее, SSB-передачи используют доступную энергию усилителя значительно эффективнее, обеспечивая большую дальность передачи при той же выходной мощности. Кроме того, занимаемая полоса спектра меньше половины полосы стандартного AM-сигнала с несущей. Прием SSB требует частотной стабильности и избирательности, значительно превосходящей возможности недорогих AM-приемников, поэтому вещательные компании редко используют его. В каналах связи точка-точка, где уже широко используются дорогие приемники, их можно успешно настроить на прием любой передаваемой боковой полосы.

История

Первая патентная заявка на модуляцию SSB была подана 1 декабря 1915 года Джоном Реншоу Карсоном. ВМС США экспериментировали с SSB в своих радиосетях до Первой мировой войны. SSB впервые был введен в коммерческую эксплуатацию 7 января 1927 года на длинноволновой трансатлантической общественной радиотелефонной линии связи между Нью-Йорком и Лондоном. Высокомощные передатчики SSB располагались в Рокки-Пойнте, штат Нью-Йорк, и в Рэгби, Англия. Приемники находились в очень тихих местах в Хоултоне, штат Мэн, и Купаре, Шотландия. SSB также использовался на линиях дальней телефонной связи как часть метода, известного как мультиплексирование с частотным разделением (FDM). FDM был разработан телефонными компаниями в 1930-х годах. С помощью этой технологии можно было передавать множество одновременных голосовых каналов по одной физической линии связи, например, в системе L-несущей. С SSB каналы можно было размещать (обычно) на расстоянии всего 4000 Гц друг от друга, обеспечивая при этом полосу пропускания речи номинально от 300 Гц до 3400 Гц. Радиолюбители начали серьезные эксперименты с SSB после Второй мировой войны. В 1957 году Стратегическое авиационное командование установило SSB в качестве стандартной радиосвязи для своих самолетов. С тех пор он стал де-факто стандартом для голосовой радиосвязи на большие расстояния.

Фильтрация полосы пропускания

Один из способов формирования сигнала SSB — удаление одной из боковых полос с помощью фильтрации, оставляя только верхнюю боковую полосу (USB), боковую полосу с более высокой частотой, или реже — нижнюю боковую полосу (LSB), боковую полосу с более низкой частотой. Чаще всего несущая уменьшается или полностью подавляется, что в полном виде называется однополосной модуляцией с подавленной несущей (SSBSC). Если обе боковые полосы симметричны, что характерно для обычного AM-сигнала, то при этом не теряется информация. Поскольку конечное усиление ВЧ теперь сосредоточено в одной боковой полосе, эффективная выходная мощность оказывается выше, чем в обычной AM (на несущую и избыточную боковую полосу приходится более половины выходной мощности AM-передатчика). Несмотря на то, что SSB требует существенно меньшей полосы пропускания и мощности, его нельзя демодулировать простым огибающим детектором, 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 SSB-сигнала этим методом создаются две версии исходного сигнала, с фазовым сдвигом 90° друг относительно друга для любой частоты в пределах рабочей полосы. Каждый из этих сигналов затем модулирует несущие волны (одной частоты), которые также сдвинуты по фазе на 90° друг относительно друга. Сложение или вычитание полученных сигналов приводит к формированию сигнала верхней или нижней боковой полосы. Преимущество этого подхода заключается в возможности получения аналитического выражения для SSB-сигналов, что позволяет понять такие эффекты, как синхронное детектирование SSB. Сдвиг базового сигнала на 90° по фазе нельзя осуществить простой задержкой, поскольку он содержит широкий диапазон частот. В аналоговых схемах для этого используется широкополосная цепь с фазовым сдвигом 90°. Этот метод был популярен в эпоху вакуумных ламп, но позже получил негативную репутацию из-за некачественной настройки коммерческих реализаций. Модуляция, использующая этот метод, вновь набирает популярность в любительских разработках и в области цифровой обработки сигналов (DSP). Этот метод, использующий преобразование Гильберта для фазового сдвига базового аудиосигнала, может быть реализован недорого с помощью цифровой схемотехники.

Модулятор ткацкого

Другая разновидность, модулятор Уивера, использует только фильтры нижних частот и квадратурные смесители и является предпочтительным методом в цифровых реализациях. В методе Уивера полоса частот, представляющая интерес, сначала сдвигается так, чтобы её центр приходился на ноль, концептуально посредством модуляции комплексной экспоненты с частотой, находящейся в середине речевого диапазона, но на практике реализуется квадратурной парой синусных и косинусных модуляторов на этой частоте (например, 2 кГц). Затем этот комплексный сигнал или пара вещественных сигналов фильтруется фильтрами нижних частот для удаления нежелательной боковой полосы, не центрированной на нуле. После этого комплексный сигнал с одной боковой полосой, центрированный на нуле, преобразуется в вещественный сигнал посредством другой квадратурной пары смесителей на требуемую центральную частоту.

SSB с полным, уменьшенным и подавленным носителем

Обычные сигналы с амплитудной модуляцией могут считаться неэффективными с точки зрения использования энергии и полосы пропускания, поскольку они содержат несущую и две идентичные боковые полосы. Поэтому передатчики SSB обычно проектируются для минимизации амплитуды несущей. Если несущая удалена из передаваемого сигнала, это называется SSB с подавленной несущей. Однако для того, чтобы приемник воспроизводил переданный звук без искажений, он должен быть настроен на точно такую же частоту, как и передатчик. Поскольку это сложно реализовать на практике, передачи SSB могут звучать неестественно, а при значительной ошибке частоты – быть трудноразличимыми. Для исправления этого небольшая часть исходной несущей может передаваться, чтобы приемники с необходимой схемой синхронизации с несущей могли правильно демодулировать звук. Этот режим передачи называется однополосной модуляцией с уменьшенной несущей. В других случаях может потребоваться обеспечить некоторую совместимость с простыми AM-приемниками, одновременно уменьшая полосу пропускания сигнала. Это достигается передачей одной боковой полосы с нормальной или слегка уменьшенной несущей. Этот режим называется совместимой (или полнонесущей) SSB или эквивалентной амплитудной модуляцией (AME). В типичных системах AME гармонические искажения могут достигать 25%, а интермодуляционные искажения могут быть значительно выше нормы, но минимизация искажений в приемниках с огибающими детекторами обычно считается менее важной, чем обеспечение их разборчивости. Второе, возможно, более точное определение "совместимой однополосной модуляции" (CSSB) относится к форме амплитудно-фазовой модуляции, в которой несущая передается вместе с серией боковых полос, преимущественно расположенных выше или ниже частоты несущей. Поскольку при генерации сигнала присутствует фазовая модуляция, энергия отнимается от несущей и перераспределяется в структуру боковых полос, аналогично тому, как это происходит при аналоговой частотной модуляции. Сигналы, подаваемые на фазовый и огибающий модуляторы, дополнительно сдвигаются по фазе на 90° относительно друг друга. Это помещает информационные составляющие в квадратуру; для конструктивного сложения одной боковой полосы и подавления противоположной основной боковой полосы используется преобразование Гильберта передаваемой информации. Поскольку используется фазовая модуляция, генерируются также высшие гармоники. Для уменьшения влияния (амплитуды) большинства этих высших гармоник применяются различные методы. В одной из систем фазомодулированная составляющая фактически представляет собой логарифм уровня несущей плюс фазосдвинутая аудио/информационная составляющая. Это создает идеальный сигнал CSSB, при котором на низких уровнях модуляции преобладает только первая гармоника с одной стороны от несущей. С увеличением уровня модуляции уровень несущей уменьшается, а амплитуда второй гармоники существенно возрастает. При 100% модуляции огибающей 6 дБ мощности отнимается от несущей, а амплитуда второй гармоники становится равной амплитуде несущей. Уровень первой боковой полосы возрастает до уровня ранее немодулированной несущей. При 100% модуляции спектр становится идентичным нормальной двухполосной AM-передаче, при этом центральная составляющая (теперь основная аудиосоставляющая) находится на уровне 0 дБ, а обе составляющие по обе стороны от основной боковой полосы – на уровне -6 дБ. Отличие состоит в том, что кажущаяся несущая смещается на частоту аудиосигнала в сторону "используемой боковой полосы". При уровнях модуляции ниже 100% структура боковых полос выглядит довольно асимметричной. При передаче голоса источником CSSB такого типа доминируют низкочастотные компоненты, в то время как высокочастотные компоненты на 3 кГц ниже на целых 20 дБ. В результате сигнал занимает примерно половину полосы пропускания полнонесущей DSB-системы. Однако есть один нюанс: аудиосигнал, используемый для фазовой модуляции несущей, генерируется на основе логарифмической функции, зависящей от уровня несущей. При отрицательной 100% модуляции эта составляющая стремится к нулю, и модулятор становится неопределенным. Для обеспечения стабильности системы и предотвращения растекания сигнала необходимо строго контролировать модуляцию. Эта система российского происхождения и была описана в конце 1950-х годов. Неизвестно, была ли она когда-либо внедрена. Вторая серия подходов была разработана и запатентована Леонардом Р. Каном. Различные системы Кана устранили жесткое ограничение, накладываемое использованием строгой логарифмической функции при генерации сигнала. Более ранние системы Кана использовали различные методы для уменьшения второй гармоники путем введения предварительного искажения. Один из примеров этого метода также использовался для генерации одного из стереосигналов Kahn Independent Sideband (ISB) AM. Он был известен как метод возбудителя STR 77, представленный в 1977 году. Позже система была дополнительно улучшена за счет использования модулятора на основе арксинуса, включающего член 1/0.52E в знаменателе уравнения генератора арксинуса. E представляет собой огибающую; примерно половина модуляционного сигнала, приложенного к огибающему модулятору, используется для уменьшения второй гармоники фазомодулирующего пути, тем самым уменьшая вторую гармонику в нежелательной боковой полосе. Для генерации точного сигнала арксинуса использовался многоконтурный подход обратной связи модулятора/демодулятора. Этот подход был представлен в 1984 году и стал известен как метод STR 84. Он продавался Kahn Research Laboratories, а затем Kahn Communications, Inc. из Нью-Йорка. Дополнительное устройство обработки звука еще больше улучшило структуру боковых полос путем селективного применения предварительного акцентирования к модулирующим сигналам. Поскольку огибающая всех описанных сигналов остается точной копией информации, приложенной к модулятору, она может быть демодулирована без искажений с помощью огибающего детектора, такого как простой диод. На практике в приемнике могут присутствовать некоторые искажения, обычно низкого уровня (в AM-вещании всегда ниже 5%), из-за резкой фильтрации и нелинейной групповой задержки в промежуточных фильтрах приемника, которые усекают совместимую боковую полосу – те члены, которые не являются результатом линейного процесса простой огибающей модуляции сигнала, как это происходит при полнонесущей DSB AM – и вращения фазы этих совместимых членов, в результате чего они больше не компенсируют квадратурные искажения, вызванные первой гармоникой SSB вместе с несущей. Небольшие искажения, вызванные этим эффектом, обычно невелики и допустимы. Метод Kahn CSSB также ненадолго использовался Airphone в качестве метода модуляции для ранних потребительских телефонных звонков, которые можно было совершать с самолета на землю. Вскоре он был заменен методами цифровой модуляции для достижения еще большей спектральной эффективности. Хотя CSSB редко используется сегодня в AM/MW-диапазонах вещания во всем мире, некоторые радиолюбители все еще экспериментируют с ним.

Conventional amplitude modulated signals can be considered wasteful of power and bandwidth because they contain a carrier signal and two identical sidebands. Therefore, SSB transmitters are generally designed to minimize the amplitude of the carrier signal. When the carrier is removed from the transmitted signal, it is called suppressed carrier SSB. However, in order for a receiver to reproduce the transmitted audio without distortion, it must be tuned to exactly the same frequency as the transmitter. Since this is difficult to achieve in practice, SSB transmissions can sound unnatural, and if the error in frequency is great enough, it can cause poor intelligibility. In order to correct this, a small amount of the original carrier signal can be transmitted so that receivers with the necessary circuitry to synchronize with the transmitted carrier can correctly demodulate the audio. This mode of transmission is called reduced carrier single sideband. In other cases, it may be desirable to maintain some degree of compatibility with simple AM receivers, while still reducing the signal's bandwidth. This can be accomplished by transmitting single sideband with a normal or slightly reduced carrier. This mode is called compatible (or full carrier) SSB or amplitude modulation equivalent (AME). In typical AME systems, harmonic distortion can reach 25%, and intermodulation distortion can be much higher than normal, but minimizing distortion in receivers with envelope detectors is generally considered less important than allowing them to produce intelligible audio. A second, and perhaps more correct, definition of "compatible single sideband" (CSSB) refers to a form of amplitude and phase modulation in which the carrier is transmitted along with a series of sidebands that are predominantly above or below the carrier term. Since phase modulation is present in the generation of the signal, energy is removed from the carrier term and redistributed into the sideband structure similar to that which occurs in analog frequency modulation. The signals feeding the phase modulator and the envelope modulator are further phase shifted by 90° with respect to each other. This places the information terms in quadrature with each other; the Hilbert transform of information to be transmitted is utilized to cause constructive addition of one sideband and cancellation of the opposite primary sideband. Since phase modulation is employed, higher order terms are also generated. Several methods have been employed to reduce the impact (amplitude) of most of these higher order terms. In one system, the phase modulated term is actually the log of the value of the carrier level plus the phase shifted audio/information term. This produces an ideal CSSB signal, where at low modulation levels only a first order term on one side of the carrier is predominant. As the modulation level is increased, the carrier level is reduced while a second order term increases substantially in amplitude. At the point of 100% envelope modulation, 6 dB of power is removed from the carrier term, and the second order term is identical in amplitude to carrier term. The first order sideband has increased in level until it is now at the same level as the formerly unmodulated carrier. At the point of 100% modulation, the spectrum appears identical to a normal double sideband AM transmission, with the center term (now the primary audio term) at a 0 dB reference level, and both terms on either side of the primary sideband at −6 dB. The difference is that what appears to be the carrier has shifted by the audio frequency term towards the "sideband in use". At levels below 100% modulation, the sideband structure appears quite asymmetric. When voice is conveyed by a CSSB source of this type, low frequency components are dominant, while higher frequency terms are lower by as much as 20 dB at 3 kHz. The result is that the signal occupies approximately 1/2 the normal bandwidth of a full carrier, DSB signal. There is one catch: the audio term utilized to phase modulate the carrier is generated based on a log function that is biased by the carrier level. At negative 100% modulation, the term is driven to zero (0), and the modulator becomes undefined. Strict modulation control must be employed to maintain stability of the system and avoid splatter. This system is of Russian origin and was described in the late 1950s. It is uncertain whether it was ever deployed. A second series of approaches was designed and patented by Leonard R. Kahn. The various Kahn systems removed the hard limit imposed by the use of the strict log function in the generation of the signal. Earlier Kahn systems utilized various methods to reduce the second order term through the insertion of a predistortion component. One example of this method was also used to generate one of the Kahn independent sideband (ISB) AM stereo signals. It was known as the STR 77 exciter method, having been introduced in 1977. Later, the system was further improved by use of an arcsine based modulator that included a 1 0.52E term in the denominator of the arcsin generator equation. E represents the envelope term; roughly half the modulation term applied to the envelope modulator is utilized to reduce the second order term of the arcsin "phase" modulated path; thus reducing the second order term in the undesired sideband. A multi loop modulator/demodulator feedback approach was used to generate an accurate arcsin signal. This approach was introduced in 1984 and became known as the STR 84 method. It was sold by Kahn Research Laboratories; later, Kahn Communications, Inc. of NY. An additional audio processing device further improved the sideband structure by selectively applying pre emphasis to the modulating signals. Since the envelope of all the signals described remains an exact copy of the information applied to the modulator, it can be demodulated without distortion by an envelope detector such as a simple diode. In a practical receiver, some distortion may be present, usually at a low level (in AM broadcast, always below 5%), due to sharp filtering and nonlinear group delay in the IF filters of the receiver, which act to truncate the compatibility sideband – those terms that are not the result of a linear process of simply envelope modulating the signal as would be the case in full carrier DSB AM – and rotation of phase of these compatibility terms such that they no longer cancel the quadrature distortion term caused by a first order SSB term along with the carrier. The small amount of distortion caused by this effect is generally quite low and acceptable. The Kahn CSSB method was also briefly used by Airphone as the modulation method employed for early consumer telephone calls that could be placed from an aircraft to ground. This was quickly supplanted by digital modulation methods to achieve even greater spectral efficiency. While CSSB is seldom used today in the AM/MW broadcast bands worldwide, some amateur radio operators still experiment with it.

Демодуляция

Передняя часть SSB-приемника аналогична передней части AM- или FM-приемника и состоит из супергетеродинного RF-каскада, который создает частотно-смещенную версию радиочастотного (RF) сигнала в пределах стандартной полосы промежуточных частот (IF). Для восстановления исходного сигнала из IF SSB-сигнала одиночная боковая полоса должна быть сдвинута по частоте вниз к исходному диапазону базовых частот с помощью продуктового детектора, который смешивает ее с выходом биений-генератора (BFO). Другими словами, это еще одна ступень гетеродинирования. Для этого частота BFO должна быть точно настроена. Если частота BFO отклоняется, выходной сигнал будет сдвинут по частоте (вверх или вниз), из-за чего речь будет звучать странно и «как у Дональда Дака» или станет неразборчивой. Для звуковой связи существует общепринятое соглашение о сдвиге генератора BFO в 1,7 кГц. Голосовой сигнал чувствителен к сдвигу примерно в 50 Гц, при этом сдвиг до 100 Гц все еще приемлем. Некоторые приемники используют систему восстановления несущей, которая пытается автоматически зафиксироваться на точной частоте IF. Восстановление несущей не решает проблему сдвига частоты, но обеспечивает лучшее отношение сигнал/шум на выходе детектора. В качестве примера рассмотрим IF SSB-сигнал, центрированный на частоте = 45000 Гц. Частота базовой полосы, на которую необходимо его сдвинуть, равна = 2000 Гц. Выходная форма сигнала BFO – Когда сигнал умножается (или гетеродинируется) с формой сигнала BFO, он сдвигает сигнал на , и на , что известно как частота биений или частота зеркального изображения. Цель состоит в том, чтобы выбрать , в результате чего = 2000 Гц. (Нежелательные компоненты можно удалить с помощью фильтра нижних частот, в качестве которого может служить выходной преобразователь или человеческое ухо). Есть два варианта для : 43000 Гц и 47000 Гц, называемые инжекцией нижней и верхней стороны. При инжекции верхней стороны спектральные компоненты, распределенные вокруг 45000 Гц, будут распределены вокруг 2000 Гц в обратном порядке, что также известно как инвертированный спектр. Это желательно, когда спектр IF также инвертирован, поскольку инверсия BFO восстанавливает правильные соотношения. Одна из причин этого заключается в том, что спектр IF является выходом инвертирующего каскада в приемнике. Другая причина заключается в том, что SSB-сигнал на самом деле является нижней боковой полосой, а не верхней. Но если обе причины верны, то спектр IF не инвертирован, и следует использовать неинвертирующий BFO (43000 Гц). Если отклоняется даже на небольшую величину, частота биений не будет точно равна , что может привести к искажению речи, упомянутому ранее.

The front end of an SSB receiver is similar to that of an AM or FM receiver, consisting of a superheterodyne RF front end that produces a frequency shifted version of the radio frequency (RF) signal within a standard intermediate frequency (IF) band. To recover the original signal from the IF SSB signal, the single sideband must be frequency shifted down to its original range of baseband frequencies, by using a product detector which mixes it with the output of a beat frequency oscillator (BFO). In other words, it is just another stage of heterodyning. For this to work, the BFO frequency must be exactly adjusted. If the BFO frequency is off, the output signal will be frequency shifted (up or down), making speech sound strange and "Donald Duck" like, or unintelligible. For audio communications, there is a common agreement about the BFO oscillator shift of 1.7 kHz. A voice signal is sensitive to about 50 Hz shift, with up to 100 Hz still bearable. Some receivers use a carrier recovery system, which attempts to automatically lock on to the exact IF frequency. The carrier recovery doesn't solve the frequency shift. It gives better S/N ratio on the detector output. As an example, consider an IF SSB signal centered at frequency = 45000 Hz. The baseband frequency it needs to be shifted to is = 2000 Hz. The BFO output waveform is When the signal is multiplied by (aka heterodyned with) the BFO waveform, it shifts the signal to , and to , which is known as the beat frequency or image frequency. The objective is to choose an that results in = 2000 Hz. (The unwanted components at can be removed by a lowpass filter; for which an output transducer or the human ear may serve). There are two choices for : 43000 Hz and 47000 Hz, called low side and high side injection. With high side injection, the spectral components that were distributed around 45000 Hz will be distributed around 2000 Hz in the reverse order, also known as an inverted spectrum. That is in fact desirable when the IF spectrum is also inverted, because the BFO inversion restores the proper relationships. One reason for that is when the IF spectrum is the output of an inverting stage in the receiver. Another reason is when the SSB signal is actually a lower sideband, instead of an upper sideband. But if both reasons are true, then the IF spectrum is not inverted, and the non inverting BFO (43000 Hz) should be used. If is off by a small amount, then the beat frequency is not exactly , which can lead to the speech distortion mentioned earlier.

SSB как техника шифрования речи

SSB-технологии также могут быть адаптированы для частотной инверсии и сдвига базовых сигналов (инвертирование голоса). Этот метод маскировки голоса достигался путем пропускания аудио одного боковой полосы модулированного аудиосигнала через его противоположный (например, пропуск аудиосигнала с LSB-модуляцией через радиостанцию с USB-модуляцией). Эти эффекты, в сочетании с другими методами фильтрации, использовались во время Второй мировой войны как простой способ шифрования речи. Радиотелефонные переговоры между США и Великобританией перехватывались и "расшифровывались" немцами, включая некоторые ранние беседы между Франклином Д. Рузвельтом и Черчиллем. Фактически, обученные операторы могли понимать эти сигналы напрямую. В значительной степени 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 техник и больше не считаются надежными.

Вестигиальная боковая лента (VSB)

Ограничение использования однополосной модуляции для голосовых сигналов и её недоступность для видео/телевизионных сигналов приводит к применению остаточной боковой полосы. Остаточная боковая полоса (в радиосвязи) – это боковая полоса, которая была лишь частично отсечена или подавлена. Телевизионное вещание (в аналоговых видеоформатах) использует этот метод, если видео передается в AM, из-за большой требуемой полосы пропускания. Он также может применяться в цифровой передаче, например, в стандартизированном ATSC 8VSB. Вещательный или транспортный канал для телевидения в странах, использующих NTSC или ATSC, имеет полосу пропускания 6 МГц. Для экономии полосы пропускания однополосная модуляция (SSB) была бы предпочтительна, но видеосигнал содержит значительную низкочастотную составляющую (среднюю яркость) и имеет прямоугольные синхронизирующие импульсы. Инженерным решением является передача с остаточной боковой полосой. В передаче с остаточной боковой полосой передается полная верхняя боковая полоса шириной W2 = 4,0 МГц, но только W1 = 0,75 МГц нижней боковой полосы, вместе с несущей. Частота несущей на 1,25 МГц выше нижнего края 6-мегагерцового канала. Это фактически делает систему амплитудной модуляцией (AM) на низких частотах модуляции и однополосной модуляцией (SSB) на высоких частотах модуляции. Отсутствие нижних боковых компонентов на высоких частотах необходимо компенсировать, что осуществляется в усилителе промежуточной частоты (IF).

Частоты для LSB и USB в любительской голосовой радиосвязи

При использовании односторонней полосы в любительской голосовой радиосвязи, общепринятой практикой является использование нижней боковой полосы (LSB) для частот ниже 10 МГц и верхней боковой полосы (USB) для частот 10 МГц и выше. Например, в 40-метровом диапазоне голосовая связь часто ведется в районе 7,100 МГц в режиме LSB. На 20-метровом диапазоне на частоте 14,200 МГц используется режим USB. Исключением из этого правила являются пять отдельных любительских каналов в 60-метровом диапазоне (около 5,3 МГц), где правила FCC предписывают использование именно USB.

Расширенная односторонняя полоса (eSSB)

Расширенная однополосная связь – это любой режим J3E (SSB SC), который превышает полосу пропускания звукового сигнала стандартных или традиционных режимов SSB J3E с полосой 2,9 кГц (ITU 2K90J3E) для обеспечения более высокого качества звука. Расширенные SSB режимы Полоса пропускания Частотная характеристика Обозначение ITU eSSB (Узкий 1a) 3 кГц 100 Гц ~ 3,10 кГц 3K00J3E eSSB (Узкий 1b) 3 кГц 50 Гц ~ 3,05 кГц 3K00J3E eSSB (Узкий 2) 3,5 кГц 50 Гц ~ 3,55 кГц 3K50J3E eSSB (Средний 1) 4 кГц 50 Гц ~ 4,05 кГц 4K00J3E eSSB (Средний 2) 4,5 кГц 50 Гц ~ 4,55 кГц 4K50J3E eSSB (Широкий 1) 5 кГц 50 Гц ~ 5,05 кГц 5K00J3E eSSB (Широкий 2) 6 кГц 50 Гц ~ 6,05 кГц 6K00J3E

Модуляция односторонней полосы с амплитудой (ACSSB)

Амплитудно-сжатая однополосная модуляция (ACSSB) — это узкополосный метод модуляции, использующий одну боковую полосу с несущей частотой (пилотным тоном), позволяющий расширителю в приемнике восстановить амплитуду, которая была сильно сжата передатчиком. Она обеспечивает увеличенную эффективную дальность связи по сравнению со стандартной SSB-модуляцией, сохраняя при этом обратную совместимость со стандартными SSB-радиостанциями. ACSSB также обеспечивает уменьшенную полосу пропускания и увеличенную дальность для заданной мощности по сравнению с узкополосной FM-модуляцией.

Контролируемая односторонняя модуляция (CESSB)

Создание стандартной SSB-модуляции приводит к значительным превышениям огибающей, намного выходящим за пределы среднего уровня огибающей для синусоидального тона (даже при пиковом ограничении аудиосигнала). Пики стандартной огибающей SSB обусловлены усечением спектра и нелинейными фазовыми искажениями, возникающими из-за погрешностей аппроксимации при практической реализации требуемого преобразования Гильберта. Недавно было показано, что подходящая компенсация превышений (так называемая модуляция с контролируемой огибающей или CESSB) обеспечивает снижение пикового значения примерно на 3,8 дБ при передаче речи. Это приводит к увеличению эффективной средней мощности примерно на 140%. Хотя генерация сигнала CESSB может быть интегрирована в SSB-модулятор, возможно разделение генерации сигнала CESSB (например, в виде внешнего речевого препроцессора) от стандартного SSB-радиоприемника. Для этого требуется, чтобы SSB-модулятор стандартного радиоприемника имел линейную фазовую характеристику и достаточную полосу пропускания для передачи сигнала CESSB. Если стандартный SSB-модулятор соответствует этим требованиям, то управление огибающей процессом CESSB сохраняется.