在无线电通信中,单边带调制(SSB)或单边带抑制载波(SSB-SC),是一种可以更加有效的利用电能和带宽的调幅技术。原始幅度调制技术输出的调制信号带宽为源信号的两倍。单边带调制技术可以避免带宽翻倍,同时避免将能量浪费在载波上,不过因为设备变得复杂,成本也会增加。边带调制广泛用于双向无线电通信的无线电频谱的高频部分或短波部分,边带调制的用户很多。边带(英语:Sideband)是比载波频率更高或更低的频率带,所含功率为调制的结果。边带由载波外的调制信号的所有傅里叶分析组成。所有形式的调制都产生边带。
受单边带调制的启发,根据各种应用场合的需要,也有一些单边带调制的变体:
使用的单边带调制有许多变体,并且它们有几种不同的缩写。下面对此进行解释。
单边带调制通常与 AM 相比较,它是 AM 的衍生物。它对于双向无线电通信具有多个优点,这些优点远远超过了其接收和传输所需的 SSB 接收器和 SSB 发射器所需的额外复杂性。
总而言之,SSB 调制为双向无线电通信提供了一种更有效的解决方案,因为它显着提高了效率。
许多需要双向无线电通信的用户将使用单边带,其范围包括海洋应用(通常是高频点对点传输)、军事以及无线电业余爱好者或无线电爱好者。
单边带调制或 SSB 源自幅度调制 (AM),SSB 调制克服了 AM 的许多缺点。单边带调制通常用于语音传输,但从技术上讲,它可以用于需要使用模拟信号的双向无线电通信的许多其他应用。由于其广泛使用,有许多无线电通信设备被设计为使用单边带无线电,包括:SSB 接收器、SSB 发射器和 SSB 收发器设备。
通过查看信号频谱可以了解如何改进 AM 信号。当用音频信号(例如 1 kHz 的音调)调制稳态载波时,会在主载波上方和下方 1 kHz 的频率处看到两个较小的信号。
如果稳态音调被替换为像音乐语音中遇到的那样的音频,则这些音调包括许多不同的频率并且可以看到具有在频带上的频率的音频频谱。当调制到载波上时,可以在载波上方和下方看到这些频谱。
可以看出,如果调制到载波上的顶部频率为6 kHz,则顶部频谱将延伸到信号上方和下方的6 kHz。换句话说,AM信号所占用的带宽是用于调制载波的信号的最大频率的两倍,即它是要承载的音频信号的带宽的两倍。
从两点来看,幅度调制的效率非常低。第一个是它占用最大音频频率带宽的两倍,第二个是它在使用功率方面效率低下。
载波是稳态信号,本身不携带任何信息,仅为解调过程提供参考。单边带调制通过去除一些不必要的元素来提高传输效率。
在第一种情况下,载波被移除——它可以被重新引入接收器中,其次,一个边带被移除——两个边带是彼此的镜像并且携带相同的信息。这样就只剩下一个边带 - 因此称为“单边带/SSB”。
单边带调制的专利由约翰·伦肖·卡森于1915年12月1日在美国获得。美国海军在一战以前就曾在它的无线电电路试验过单边带调制。从1927年1月7日从纽约到伦敦的长波跨大西洋公共无线电话电路开始,单边带调制第一次进入商业服务。大功率单边带发射机位于纽约罗基波因特和英国拉格比。接收机位于缅因州霍尔顿和苏格兰库珀的僻静之处。
单边带调制一般使用在长途电话线路上,是FDM(分频多工)技术的一部分。FDM首先在20世纪30年代被电话公司使用,这一技术使得多路语音信号可以通过一条物理电路进行传输。单边带调制技术通过将信道分为4000Hz的等份,每一份传输频宽为300–3,400Hz的语音信号。
业余无线电爱好者在二战之后开始试验单边带调制。从那时起,它就成为了事实上的长距离语音无线电通信的标准。
虽然使用单边带调制的信号对于双向无线电通信更有效并且比普通 AM 更有效,但它们确实会增加接收器的复杂性。由于 SSB 调制已删除载波,因此需要在接收器中重新引入载波才能重建原始音频。这是通过使用称为拍频振荡器 (BFO) 或载波插入振荡器 (CIO) 的内部振荡器来实现的。
BFO 生成可与传入的 SSB 信号混合的载波信号,从而能够在检测器中恢复所需的音频。通常,SSB 检测器本身使用混频器电路来组合 SSB 调制和 BFO 信号。该电路通常称为乘积检测器,因为(与任何 RF 混频器一样)输出是两个输入的乘积。
有必要在相对于SSB信号的相同频率上使用BFO/CIO引入载波作为原始载波。任何偏离此值都会导致恢复的音频的音调发生变化。虽然对于包括业余无线电在内的通信应用来说,高达约 100 Hz 的误差是可以接受的,但如果要传输音乐,则必须以完全正确的频率重新引入载波。
因此可以通过传输少量的载波并使用接收器中的电路来锁定它来实现,也就是单边带减少载波传输。
通常需要定义单边带发射机或单边带传输的输出功率。例如,有必要了解用于双向无线电通信的发射机的功率,以便能够针对特定应用判断其有效性。
SSB 信号的功率测量不像许多其他类型的传输那样容易,因为实际输出功率取决于调制信号的电平。
为了克服这个问题,使用了一种称为峰值包络功率 (PEP) 的测量方法。这需要传输的射频包络的功率,并使用任何时刻信号的峰值电平,并且它包括可能存在的任何分量。显然,这包括正在使用的边带,但也包括可以发送的任何剩余载波。
峰值包络功率的水平可以用瓦特表示,或者现在可以使用以 dBW 或 dBm 引用的数字。
这些只是分别相对于 1 瓦或 1 毫瓦的功率水平。例如,10 瓦峰值包络功率的信号比 1 瓦信号高 10 dB,因此其功率为 10 dBW。类似的逻辑可用于确定以 dBm 为单位的功率。