Einseitenbandmodulation (SSB) oder unterdrücktes Transportunternehmen des Einzelnen Seitenfrequenzbandes (SSB-SC) sind eine Verbesserung der Umfang-Modulation, die effizienter elektrische Leistung und Bandbreite verwendet.

Umfang-Modulation erzeugt ein abgestimmtes Produktionssignal, das zweimal die Bandbreite des ursprünglichen Basisband-Signals hat. Einseitenbandmodulation vermeidet diese Bandbreite-Verdoppelung und die Macht, die an ein Transportunternehmen, auf Kosten der etwas vergrößerten Gerät-Kompliziertheit und schwierigeren Einstimmung am Empfänger vergeudet ist.

Geschichte

Um das erste amerikanische Patent für die SSB Modulation wurde am 1. Dezember 1915 von John Renshaw Carson beworben. Die amerikanische Marine hat mit SSB über seine Radiostromkreise vor dem Ersten Weltkrieg experimentiert. SSB ist zuerst in kommerziellen Dienst am 7. Januar 1927 auf dem longwave transatlantischen öffentlichen Sprechfunkgerät-Stromkreis zwischen New York und London eingegangen. Die hohe Macht SSB Sender wurde an Felsigem Punkt, New York und Rugby, England gelegen. Die Empfänger waren in sehr ruhigen Positionen in Houlton, Maine und dem Cupar Schottland.

SSB wurde auch über lange Entfernungstelefonverbindungen als ein Teil einer als gleichzeitig sendende Frequenzabteilung (FDM) bekannten Technik verwendet. Für FDM wurde von Telefongesellschaften in den 1930er Jahren den Weg gebahnt. Das hat vielen Stimmenkanälen ermöglicht, unten ein einzelner physischer Stromkreis zum Beispiel im L-Transportunternehmen gesandt zu werden. SSB hat Kanälen erlaubt (gewöhnlich) gerade 4,000 Hz entfernt unter Drogeneinfluss zu sein, während er eine Rede-Bandbreite von nominell 300-3.400 Hz angeboten hat.

Amateurbordfunker haben ernstes Experimentieren mit SSB nach dem Zweiten Weltkrieg begonnen. Der Strategische Luftbefehl hat SSB als der Radiostandard für sein Flugzeug 1957 gegründet. Es ist ein De-Facto-Standard für Langstreckenstimmenradioübertragungen seitdem geworden.

Mathematische Formulierung

SSB und restliches Seitenband (VSB) können auch mathematisch als spezielle Fälle der analogen Quadratur-Umfang-Modulation betrachtet werden.

Lassen Sie, die zu übersendende Basisband-Wellenform zu sein. Sein Fourier verwandelt sich, ist über die Achse symmetrischer Hermitian, weil reellwertig ist. Doppelte Seitenfrequenzband-Modulation zu einer Radioübertragungsfrequenz bewegt die Achse der Symmetrie zu, und die zwei Seiten jeder Achse werden Seitenfrequenzbänder genannt.

Lassen Sie vertreten Hilbert verwandeln sich davon. Dann

:

ist ein nützliches mathematisches Konzept, genannt ein analytisches Signal. Der Fourier verwandelt sich dessen ist weil gleich, aber es hat keine Bestandteile der negativen Frequenz. So kann es zu einer Radiofrequenz abgestimmt werden und gerade ein einzelnes Seitenfrequenzband erzeugen.

Die analytische Darstellung dessen ist:

: (die Gleichheit ist die Formel von Euler)

dessen Fourier umgestalten, ist.

Wenn abgestimmt (d. h. multipliziert wird) dadurch, werden alle Frequenzbestandteile dadurch ausgewechselt, also gibt es noch keine Bestandteile der negativen Frequenz. Deshalb ist das komplizierte Produkt eine analytische Darstellung des einzelnen Seitenfrequenzband-Signals:

:

wo die reellwertige, einzelne Seitenfrequenzband-Wellenform ist. Deshalb:

:

Die Anwesenheit von zwei gegenphasigen (Quadratur) Transportunternehmen-Wellen ist jetzt offensichtlich.

Niedrigeres Seitenfrequenzband

vertritt das obere Seitenfrequenzband des Signals des Basisbandes. Es ist auch möglich, und nützlich, um die Basisband-Information mit seinem niedrigeren Seitenfrequenzband zu befördern, der ein Spiegelimage über das f=0 Hz ist. Durch ein allgemeines Eigentum des Fouriers verwandeln sich, diese Symmetrie bedeutet, dass es der Komplex ist, der verbunden ist:

:

Bemerken Sie dass:

:

Der Gewinn 2 ist ein Ergebnis, das analytische Signal (ein Seitenfrequenzband) zu definieren, um dieselbe Gesamtenergie wie (beide Seitenfrequenzbänder) zu haben.

Wie zuvor wird das Signal dadurch abgestimmt. Das typische ist groß genug, dass das übersetzte niedrigere Seitenfrequenzband (LSB) keine Bestandteile der negativen Frequenz hat. Dann ist das Ergebnis ein anderes analytisches Signal, dessen echter Teil die wirkliche Übertragung ist.

:

Bemerken Sie, dass die Summe der zwei Seitenfrequenzband-Signale ist

:

der das klassische Modell des unterdrückten Transportunternehmens doppeltes Seitenfrequenzband AM ist.

Praktische Durchführungen

Entstörung von Bandpass

Ein Signal an der Frequenz, die auf eine Transportunternehmen-Welle daran Umfang-abgestimmt ist, kann als einfache Multiplikation von zwei Kosinus-Wellen ausgedrückt werden: wo. Eine einfache trigonometrische Identität anwendend, können wir den obengenannten Ausdruck ändern, um zu sein. Jeder Kosinus-Begriff in der Gleichung ist als ein Seitenfrequenzband bekannt.

Eine Methode, ein SSB-Signal zu erzeugen, ist, eines der Seitenfrequenzbänder über die Entstörung zu entfernen, nur entweder das obere Seitenfrequenzband (USB), das Seitenfrequenzband mit der höheren Frequenz, oder weniger allgemein das niedrigere Seitenfrequenzband (LSB), das Seitenfrequenzband mit der niedrigeren Frequenz verlassend. Meistenteils wird das Transportunternehmen reduziert oder völlig (unterdrückt) entfernt, auf vollständig verwiesen, weil einzelnes Seitenfrequenzband Transportunternehmen (SSBSC) unterdrückt hat. Das Annehmen beide Seitenfrequenzbänder sind symmetrisch, der für ein normales Signal von AM, keine Information der Fall ist, wird im Prozess verloren. Da die RF Enderweiterung jetzt in einem einzelnen Seitenfrequenzband konzentriert wird, ist die wirksame Macht-Produktion größer als in normalem AM (das Transportunternehmen und die überflüssige Seitenfrequenzband-Rechnung für gut mehr als Hälfte der Macht-Produktion eines Senders von AM). Obwohl SSB wesentlich weniger Bandbreite und Macht verwendet, kann es nicht durch einen einfachen Umschlag-Entdecker wie normaler AM demoduliert werden.

Modulator von Hartley

Eine abwechselnde Methode der Generation, die als ein Modulator von Hartley bekannt ist, genannt nach R. V. L. Hartley, Gebrauch, der aufeinander abstimmt, um das unerwünschte Seitenfrequenzband zu unterdrücken. Um ein SSB-Signal mit dieser Methode zu erzeugen, werden zwei Versionen des ursprünglichen Signals, gegenseitig 90 ° gegenphasige für jede einzelne Frequenz innerhalb der Betriebsbandbreite erzeugt. Jedes dieser Signale stimmt dann Transportunternehmen-Wellen ab (einer Frequenz), die auch 90 ° gegenphasig mit einander sind. Entweder durch das Hinzufügen oder durch Abziehen der resultierenden Signale resultiert ein niedrigeres oder oberes Seitenfrequenzband-Signal. Ein Vorteil dieser Annäherung soll einen analytischen Ausdruck für SSB-Signale erlauben, die verwendet werden können, um Effekten wie gleichzeitige Entdeckung von SSB zu verstehen.

Die Verschiebung des Basisband-Signals 90 ° gegenphasig kann einfach durch die Verzögerung davon nicht getan werden, weil es eine große Reihe von Frequenzen enthält. In analogen Stromkreisen wird ein Breitband-90-Grade-Netz des Phase-Unterschieds verwendet. Die Methode war in den Tagen von Vakuumtube-Radios populär, aber hat später einen schlechten Ruf wegen schlecht angepasster kommerzieller Durchführungen gewonnen. Die Modulation mit dieser Methode gewinnt wieder Beliebtheit im selbst gebrauten Bier und den DSP Feldern. Diese Methode, Hilbert verwertend, gestaltet in die Phase-Verschiebung das Audio-Basisband um, kann an niedrigen Kosten mit dem Digitalschaltsystem getan werden.

Weber-Modulator

Eine andere Schwankung, der Weber-Modulator, verwendet nur lowpass Filter und Quadratur-Mixer, und ist eine begünstigte Methode in Digitaldurchführungen.

In der Methode des Webers wird das Band von Interesse zuerst übersetzt, um an der Null begrifflich in den Mittelpunkt gestellt zu werden, indem es einen Komplex abstimmt, der mit der Frequenz in der Mitte des voiceband Exponential-ist, aber von einem Quadratur-Paar des Sinus und der Kosinus-Modulatoren an dieser Frequenz (z.B 2 Kilohertz) durchgeführt. Dieses komplizierte Signal oder Paar von echten Signalen sind dann lowpass gefiltert, um das unerwünschte Seitenfrequenzband zu entfernen, das an der Null nicht in den Mittelpunkt gestellt wird. Dann ist das an der Null in den Mittelpunkt gestellte Komplex-Signal des einzelnen Seitenfrequenzbandes upconverted zu einem echten Signal durch ein anderes Paar von Quadratur-Mixern zur gewünschten Zentrum-Frequenz.

Volles, reduziertes und unterdrücktes Transportunternehmen SSB

Im herkömmlichen (doppeltes Seitenfrequenzband) AM, wie man betrachtet, vertritt das Transportunternehmen-Signal eine Verschwendung der Übertragungsmacht, und deshalb versucht SSB Übertragung allgemein, (Umfang) Niveau des Transportunternehmen-Signals zu reduzieren, als als möglich zur Null zu schließen. Das ist als unterdrücktes Transportunternehmen SSB bekannt.

Jedoch, um sicherzustellen, dass das übersandte Audio beim richtigen Wurf aufgelöst wird, ist es notwendig, dass der Empfänger auf genau dieselbe Frequenz abgestimmt wird, wie funktioniert der Sender darauf, und es ist häufig schwierig, das notwendige Niveau der Präzision zu erreichen. Infolgedessen Audio-übersandt durch SSB kann unnatürlich klingen (oder in strengen Fällen leiden unter der schlechten Verständlichkeit), der ist, warum es mehr passend für die Rede betrachtet wird als Musik-Übertragung.

Um dieses Problem zu überwinden, wird ein kleiner Betrag des Transportunternehmen-Signals übersandt, damit Empfänger mit dem notwendigen Schaltsystem mit dem übersandten Signal gleichzeitig sein können. Diese Übertragungsart ist als einzelnes Seitenfrequenzband reduziert (oder Pilot) Transportunternehmen bekannt.

In anderen Fällen kann es wünschenswert sein, etwas Grad der Vereinbarkeit mit älteren Empfängern von AM aufrechtzuerhalten, während man noch den Vorteil der reduzierten Übertragungsbandbreite behält. Das kann vollbracht werden, indem es nur das Transportunternehmen durch einen kleinen Betrag reduziert wird (oder überhaupt nicht) ist das als vereinbar (oder volles Transportunternehmen) SSB bekannt.

Demodulation

Das Vorderende eines SSB Empfängers ist diesem von AM oder FM-Empfänger ähnlich, aus einem superheterodyne RF Vorderende bestehend, das eine frequenzausgewechselte Version des Signals der Radiofrequenz (RF) innerhalb eines Standardbandes der Zwischenfrequenz (IF) erzeugt.

Um das ursprüngliche Signal von wieder zu erlangen, WENN SSB signalisieren, muss das einzelne Seitenfrequenzband unten zu seiner ursprünglichen Reihe von Basisband-Frequenzen, durch das Verwenden eines Produktentdeckers frequenzausgewechselt werden, der es mit der Produktion eines geschlagenen Frequenzoszillators (BFO) mischt. Mit anderen Worten ist es gerade eine andere Bühne von heterodyning. (sich unten vermischend, um Band zu stützen). Dafür, um zu arbeiten, muss die BFO Frequenz genau angepasst werden.

Wenn die BFO Frequenz aus ist, wird das Produktionssignal (oder unten) frequenzausgewechselt, Sprachlaut sonderbar und "Donald Duck" artig, oder unverständlich machend.

Für Audiokommunikationen gibt es eine allgemeine Abmachung über die BFO Oszillator-Verschiebung von 1.7 Kilohertz. Ein Stimmensignal ist zu ungefähr 50 Hz Verschiebung mit noch tragbaren bis zu 100 Hz empfindlich. Einige Empfänger verwenden ein Transportunternehmen-Wiederherstellungssystem, das versucht, sich auf dem genauen WENN Frequenz automatisch schließen zu lassen. Die Transportunternehmen-Wiederherstellung löst die Frequenzverschiebung nicht. Es gibt besser S/N Verhältnis auf der Entdecker-Produktion.

Als ein Beispiel, ziehen Sie in Betracht, WENN SSB-Signal an der Frequenz = 45000 Hz im Mittelpunkt gestanden hat. Die Basisband-Frequenz, zu der es ausgewechselt werden muss, ist = 2000 Hz. Die BFO Produktionswellenform ist. Wenn das Signal mit (auch bekannt als 'heterodyned mit') die BFO Wellenform multipliziert wird, wechselt es das Signal zu dazu aus, der als die geschlagene Frequenz oder Spiegelfrequenz bekannt ist. Das Ziel ist, zu wählen, der = 2000 Hz hinausläuft. (Die unerwünschten Bestandteile daran können durch einen lowpass Filter entfernt werden (für den ein Produktionswandler oder das menschliche Ohr dienen können)).

Bemerken Sie, dass es zwei Wahlen gibt für: 43000 Hz und 47000 Hz, a.k.a. niedrige Seite und Einspritzung der hohen Seite. Mit der Einspritzung der hohen Seite werden die geisterhaften Bestandteile, die ungefähr 45000 Hz verteilt wurden, 2000 Hz in der Rückordnung, auch bekannt als einem umgekehrten Spektrum verteilt. Das ist tatsächlich wünschenswert, wenn, WENN Spektrum auch umgekehrt wird, weil die BFO Inversion die richtigen Beziehungen wieder herstellt. Ein Grund dafür besteht darin, wenn, WENN Spektrum die Produktion einer Umkehren-Bühne im Empfänger ist. Ein anderer Grund besteht darin, wenn das SSB-Signal wirklich ein niedrigeres Seitenfrequenzband statt eines oberen Seitenfrequenzbandes ist. Aber wenn beide Gründe wahr sind, dann, WENN Spektrum in nicht umgekehrt, und das Nichtumkehren BFO (43000 Hz) verwendet werden sollte.

Wenn durch einen kleinen Betrag aus ist, dann ist die geschlagene Frequenz nicht genau, der zur Rede-Verzerrung erwähnt früher führen kann.

SSB als eine Rede zusammenraffende Technik

SSB Techniken können auch an die Frequenzverschiebung und Basisband-Wellenformen der frequenz angepasst werden.

Diese Effekten wurden in Verbindung mit anderen durchscheinenden Techniken während des Zweiten Weltkriegs als eine einfache Methode für die Rede-Verschlüsselung verwendet. Sprechfunkgerät-Gespräche zwischen den Vereinigten Staaten und Großbritannien wurden abgefangen und von den Deutschen "entschlüsselt"; sie haben einige frühe Gespräche zwischen Franklin D. Roosevelt und Churchill eingeschlossen. Tatsächlich konnten die Signale direkt von erzogenen Maschinenbedienern verstanden werden. Größtenteils, um sichere Kommunikationen zwischen Roosevelt und Churchill zu erlauben, wurde das SIGSALY System der Digitalverschlüsselung ausgedacht.

Heute werden solche einfachen Inversionsbasierten Rede-Verschlüsselungstechniken mit einfachen Techniken leicht entschlüsselt und werden als sicher nicht mehr betrachtet.

Restliches Seitenfrequenzband (VSB)

Ein restliches Seitenfrequenzband (in der Radiokommunikation) ist ein Seitenfrequenzband, das nur teilweise abgeschnitten oder unterdrückt worden ist. Fernsehsendungen (in analogen Videoformaten) verwenden diese Methode, wenn das Video in AM wegen der großen verwendeten Bandbreite übersandt wird. Es kann auch in der Digitalübertragung, wie der ATSC standardisiert 8-VSB verwendet werden. Der Milgo 4400/48 Modem (um 1967) hat restliches Seitenfrequenzband und Texteingabe der Phase-Verschiebung verwendet, um 4800-bit/s Übertragung über einen 1600-Hz-Kanal zur Verfügung zu stellen.

Das Videobasisband-Signal hat im Fernsehen in Ländern verwendet, die NTSC verwenden oder ATSC eine Bandbreite von 6 MHz hat. Um Bandbreite zu erhalten, würde SSB wünschenswert sein, aber das Videosignal hat bedeutenden niedrigen Frequenzinhalt (durchschnittliche Helligkeit) und hat rechteckige gleichzeitig seiende Pulse. Der Technikkompromiss ist restliche Seitenfrequenzband-Modulation. Im restlichen Seitenfrequenzband das volle obere Seitenfrequenzband der Bandbreite W2 = werden 4 MHz übersandt, aber nur W1 = 1.25 MHz des niedrigeren Seitenfrequenzbandes wird zusammen mit einem Transportunternehmen übersandt. Das macht effektiv das System AM an niedrigen Modulationsfrequenzen und SSB an hohen Modulationsfrequenzen. Die Abwesenheit der niedrigeren Seitenfrequenzband-Bestandteile an hohen Frequenzen muss für ersetzt werden, und das wird durch den RF und WENN Filter getan.

Siehe auch

• ACSSB, Umfang-companded einzelnes Seitenfrequenzband
• Unabhängiges Seitenfrequenzband

Modulation für andere Beispiele von Modulationstechniken

• Seitenfrequenzband für die allgemeinere Information über ein Seitenfrequenzband

Allgemeine Verweisungen

• Teilweise vom Bundesstandard 1037C zur Unterstutzung MIL-STD-188

Weiterführende Literatur

• Sgrignoli, G., W. Bretl, R. und Citta. (1995). "VSB Modulation für Land- und Kabelsendungen verwendet." IEEE Transaktionen auf Consumer Electronics. v. 41, Ausgabe 3, p. 367 - 382.
• J. Brittain, (1992). "Abtastung der Vergangenheit: Ralph V.L. Hartley", Proc. IEEE, vol.80, p. 463.