單邊帶通信的特點(diǎn)

1、單邊帶通信的特點(diǎn)單邊帶通信的特點(diǎn) 在業(yè)余無(wú)線電短波通信中，單邊帶制(SSB)占據(jù)著極其重要的位置。與調(diào)幅和調(diào)頻制相比較， 其主要特點(diǎn)如下：一、節(jié)約頻帶。信道容量可增加一倍，從 而部分的解決了短波通信中電臺(tái)擁擠的問(wèn)題。 二、節(jié)約功率。 與調(diào)幅制相比，在一定條件下，要達(dá)到相同的通信效果，單 邊帶通訊用到的發(fā)射功率僅是調(diào)幅通訊用到的發(fā)射機(jī)功率 的 1/16. 三、沒(méi)有門(mén)檻效應(yīng)。即使是在微弱的信號(hào)下，仍可 勉強(qiáng)維持通信。四、各信道間相互干擾小。保密性也稍好。五、網(wǎng)絡(luò)通信的可能性。不會(huì)象調(diào)幅制那樣出現(xiàn)嘯叫聲。其 缺點(diǎn)則主要是技術(shù)難度大。對(duì)頻率穩(wěn)定度、濾波器的選擇性 和放大器的線性要求較高。各種調(diào)制式都有

2、它的特點(diǎn)和適用 范圍，單邊帶通信和雙邊帶通信相比較也有它突出的特點(diǎn)。下面我們從調(diào)制信號(hào)占據(jù)的帶寬，發(fā)射機(jī)功率的有效利用程 度和抵抗傳輸失真等主要方面， 來(lái)分析單邊帶制的特點(diǎn)。 (一)、 節(jié)約頻帶由于單邊帶通信只是利用調(diào)幅信號(hào)中的一個(gè)邊帶 進(jìn)行通信，由此能節(jié)省頻帶。設(shè)被傳偷的聲頻信號(hào)的最高頻 率分量為 Fmax ，并用 Bam 、 Bssb 、Bfm 分別表示調(diào)幅、單 邊帶和調(diào)頻時(shí)信號(hào)的帶寬，則它們分別等于： Bam=2FmaxBssb=FmaxBfm=2(1+mf)FmaxBfm 式中的 mf是調(diào)頻指數(shù)，mf=A / Q等于最大頻移與最咼首頻角頻率 之比，其值一般取 1.6-5 視不同用途而異

3、，以 Fmax=3KHz 為例，可得： Bam=6KHzBssb=3KHzBfm=18KHz( 取 mf=2) 從比較看出，單邊帶信號(hào)頻譜占用的頻帶寬度最小，因而對(duì) 高頻頻譜利用得最經(jīng)濟(jì)，在同樣的有限高頻頻段內(nèi)，就可以 使無(wú)線電波道容量比用調(diào)幅制時(shí)增加一倍，從而部分地解決 了短波波段空中頻譜擁擠的問(wèn)題。 (二 )、功率節(jié)約在雙邊帶 通信中，由于調(diào)幅波是由三個(gè)分量合成的，因此調(diào)幅波的功 率就分配在載頻和兩個(gè)邊帶上。 載波成分電流振幅最大， 而 邊頻成份電流振幅最小，因此，一個(gè)幅調(diào)波的總功率的大部 分就消耗在不代表信號(hào)意義的載頻上，而真正含有信號(hào)意義 的每個(gè)邊頻的功率則是很少的。設(shè)載波功率 Po=

4、1/2I2cR ， 式中 R 為負(fù)載， 每一邊帶功率：PQ =1/2(Mlc/2)2R=1/8M2l2cR，調(diào)幅波的總功率：P=Po+2PQ =1 /2I2cR+2(1/8M2I2cR) =1/2l2cR(1+M2/2)-Po(1+M2/2). 當(dāng) M=1 時(shí)，調(diào)幅波的總功率 是載波功率的 150% ，其中載波功率占全部功率的 2/3 ，二個(gè) 邊惜共占全部功率的 1/3 ，每個(gè)邊帶只占全部功率的 1/6，也 就是說(shuō)，在調(diào)幅波中， 不代表信號(hào)意義的載波分量，白白 地消耗了 2/3 的總功率， 而包含有信號(hào)意義的每一個(gè)邊帶只 分配到 1/6 的總功率，上面我們假設(shè)調(diào)幅度 M=1 ，實(shí)際上語(yǔ) 言調(diào)制

5、時(shí) M 有大有小，最大等于 1 ，不然就產(chǎn)生過(guò)調(diào)制，所 以語(yǔ)言調(diào)制時(shí) M 只能取其平均值，通常 M 平均=0.3 ，這樣每個(gè)邊帶所占有的總功率是很小的，可見(jiàn)，調(diào)幅制通信中功 率是很不節(jié)省的。單邊帶通信由于只發(fā)射一個(gè)邊帶，這就沒(méi) 有功率分散現(xiàn)象，這意味著在達(dá)到同樣的通信效果時(shí)，單邊 帶通信可以比調(diào)幅通信發(fā)射較少的功率，從這個(gè)意義上說(shuō)是 節(jié)省了發(fā)信機(jī)的功率，降低了電源能量的消耗。反過(guò)來(lái)說(shuō)， 當(dāng)發(fā)信機(jī)發(fā)射相同的功率，則單邊帶通信將會(huì)有較好的效果， 能增加通信距離或改善接收信號(hào)的質(zhì)量。由于調(diào)幅制和單邊 帶制它們兩者技術(shù)規(guī)范各不相同，很難作準(zhǔn)確的比較。通常 對(duì)調(diào)幅發(fā)射機(jī)我們是按其載波功率來(lái)規(guī)定其額定容量

6、的，而 對(duì)單邊帶發(fā)射機(jī)則用峰值包絡(luò)功率來(lái)確定其功率參數(shù)，因此 兩者的比較是在一定條件下進(jìn)行的。我們知道，發(fā)射機(jī)的功 率決定于輸出放大器，電子管或晶體管所產(chǎn)生的功率，對(duì)于 同一個(gè)電子管或晶體管，由于受最大直流電壓、最大電流、 功耗等因素的限制，還由于放大調(diào)幅信號(hào)或單邊帶信號(hào)產(chǎn)生 失真大小的限制，通常這兩者的最大輸出功率是一定的。我 們?cè)O(shè)調(diào)幅發(fā)信機(jī)與單邊帶發(fā)信機(jī)兩者的最大功率相等，看接 收機(jī)輸出端得到的信號(hào)功率的關(guān)系。設(shè)載波電壓為Uo ，凋制度為 M ，話音最強(qiáng)時(shí)，最大調(diào)制度為 Mmax ，則這時(shí)電壓 幅度為： UM=Uo(1+Mmax) 接收機(jī)解調(diào)后的電壓振幅 UAM 與 MUo 成正比。故 U

7、AM=KMUo 其中 K 為常數(shù)。用最大電 壓 UM 表示時(shí)： UAM=KM/K+Mmax.UM 單邊帶電壓的振幅 Us 與調(diào)制電壓成正比，最大調(diào)制時(shí)單邊帶電壓振幅也設(shè)為UM ，兩者用調(diào)幅時(shí)的 M、Mmax 表示，Us/UM=UQ /U Q max=(KUQ /Uo)Uo/(KU Q max/Uo)Uo=M/M maxM=K /Uo 其中，M 為調(diào)制度。所以 Us=M/Mmax.UM 單邊帶信號(hào)解調(diào)后的電壓直接與單邊帶電壓成正比例，故 USSB=(KM/Mmax)UM 因此， 當(dāng)發(fā)信機(jī)的最大功率一定 (UM 一定 )時(shí)， 收信機(jī)解調(diào)后的功率比 PSSB/PAM 為 PSSB/Pam=(KM/M

8、max)UM/(KM/1+Mmax)UM2=(1+Mma x/Mmax)2 當(dāng) Mmax=1 時(shí)， 比值 PSSB/PAM=4 說(shuō)明在發(fā)信 機(jī)最大功率一定時(shí)，單邊帶收信機(jī)解調(diào)后的單邊帶信號(hào)的功 率比調(diào)幅接收機(jī)解調(diào)后的調(diào)幅信號(hào)功率大 4 倍，也即有 6 分 貝的增益。實(shí)際上接收機(jī)中總是有噪聲的，因此衡量通信的 實(shí)際效果， 不但要比較解調(diào)后的信號(hào)強(qiáng)度， 還有噪音的大小。 因信號(hào)和噪聲的比值 (功率比 )S/N 更能反映實(shí)際通信效果。 我們知道，接收機(jī)本身的噪聲功率的大小是與接收機(jī)的帶寬 成比例的。由于單邊帶信號(hào)的帶寬比調(diào)幅的窄一半，因此單 邊帶收信機(jī)的噪聲功率比調(diào)幅的要小一半 (設(shè)收音機(jī)帶寬與 信

9、號(hào)帶寬相同 )。這樣，僅由于信號(hào)帶寬不同， 單邊帶通信比 調(diào)幅通信，在功率節(jié)省上又有 2 倍即 3 分貝的好處。總之， 在發(fā)信機(jī)最大功率和收信機(jī)輸出端的信噪比 S/N 相同的條件 下，可以得出單邊帶制比調(diào)幅制在功率上起碼提高了 9 分貝 的增益。 (三 )、受傳播條件的影響小短波通信主要是靠電離 層的反射實(shí)現(xiàn)天波通信，電離層對(duì)幅調(diào)波信號(hào)中的載頻衰落時(shí)，對(duì)通信影響較大，而對(duì)邊帶中的頻率衰落時(shí)，對(duì)通信影 響較小。由于電離層很不穩(wěn)定，造成對(duì)載頻衰落忽大忽小， 這樣接收機(jī)接收到的信號(hào)也是忽大忽小，甚至使信號(hào)中斷， 不能保證正常通信。載波的衰落還會(huì)引起強(qiáng)烈的非線性失真， 圖7 是載波衰落，振幅減少時(shí)引起

10、過(guò)調(diào)制而造成接收信號(hào)嚴(yán) 重失真的幅調(diào)波波形。為進(jìn)一步理解選擇性衰落對(duì)幅調(diào)波的 影響，假設(shè)發(fā)射機(jī)發(fā)出 M=1 的單音幅調(diào)波，載波分量與兩 個(gè)邊頻分量的大小分別為 1 ， 1/2 ， 1/2. 設(shè)由于選擇性衰落使 載波振幅達(dá)到接收點(diǎn)時(shí)，減小1/2 ，兩邊頻幅度不變。沒(méi)有衰落時(shí)，原包絡(luò)為正弦波信號(hào)。如下式所示。u=uo(1+cos Q t)cos 3 o當(dāng)載波振幅減少 1/2時(shí)，上式將變?yōu)椋?u=1/2uo(1+cos Q t)cos 3圖8(a)畫(huà)出了載波減少 1/2后的失 真波形， 可見(jiàn)包絡(luò)檢波后將產(chǎn)生許多 Q 的諧波頻率， 圖 8(b) 是載波移相 90時(shí)的包絡(luò)失真情況。設(shè)由于選擇性衰落使載

11、波相位到達(dá)接收點(diǎn)時(shí)，相對(duì)于原來(lái)的相位變化了90，兩邊頻相位不變。由于載波移相90 ，則表達(dá)式為u=uocos( 3 ot+90 -M)cos Q tcos 3 ot 可見(jiàn)邊頻相位不變。我 們可以用矢量相加的辦法求出其包絡(luò)(即三個(gè)矢量和的長(zhǎng)度 )如圖9所示，從圖9(b)可求出包絡(luò) Uon為：Uon=VUo2+Un2 將Un=V2x1/2Uocos Qt代入上式得Uon=VUo2+(Uocos Q t)2=Uo V 1+cos2 Q 根據(jù)上面所得的包 絡(luò)數(shù)學(xué)表達(dá)式，就可得到圖 8(b) 所示的載波移相 90時(shí)的幅調(diào)波波形，可見(jiàn)這個(gè)波形經(jīng)檢波后得到的不是角頻率為Q的音頻信號(hào)，而變成了角頻率為 2倍Q

12、的音頻信號(hào)，圖10描 述了調(diào)幅信號(hào)在不同的選擇性衰落時(shí)所造成的后果，給出解 調(diào)輸出變壞的情況。第一種情況是輕微的，只是損失些信號(hào) 的幅度。第二種情況是載波衰落，振幅減少，引起過(guò)調(diào)制而 造成接收信號(hào)嚴(yán)重失真。第三種情況是載波相位偏移，檢波后得到的不是角頻率為 Q的音頻信號(hào)，而變成了角頻率為 2 倍Q的音頻信號(hào)所引起的失真。 在單邊帶通信中，各信道之 間的相互干擾是比較小的，這是因?yàn)楸ＷC同樣效果通信條件 下，單邊帶制發(fā)射功率小而且在峰值功率相同時(shí)單邊帶的平 均功率也較小，另一個(gè)原因是單邊帶制中，停止講話就停止 高頻發(fā)射。單邊帶制的另個(gè)優(yōu)點(diǎn)是便于多路復(fù)用。通常的 調(diào)幅制通信中，由于占用的頻帶寬，載波占用的功率大，一 般只能傳送一路話，單邊帶通信在同樣的頻帶中卻可以傳送 兩路單邊帶話。單邊帶制要實(shí)現(xiàn)電報(bào)及多路電報(bào)通信也比較 容易，如用電報(bào)信號(hào) （頻率很低的脈沖 ），控制一單音頻信號(hào) 的有無(wú)，所產(chǎn)生的音頻電報(bào)信號(hào)搬移到載波的一側(cè)，就構(gòu)成 “高頻”電報(bào)