单边带通信的特点

1、单边带通信的特点单边带通信的特点 在业余无线电短波通信中，单边带制(SSB)占据着极其重要的位置。与调幅和调频制相比较， 其主要特点如下：一、节约频带。信道容量可增加一倍，从 而部分的解决了短波通信中电台拥挤的问题。 二、节约功率。 与调幅制相比，在一定条件下，要达到相同的通信效果，单 边带通讯用到的发射功率仅是调幅通讯用到的发射机功率 的 1/16. 三、没有门槛效应。即使是在微弱的信号下，仍可 勉强维持通信。四、各信道间相互干扰小。保密性也稍好。五、网络通信的可能性。不会象调幅制那样出现啸叫声。其 缺点则主要是技术难度大。对频率稳定度、滤波器的选择性 和放大器的线性要求较高。各种调制式都有

2、它的特点和适用 范围，单边带通信和双边带通信相比较也有它突出的特点。下面我们从调制信号占据的带宽，发射机功率的有效利用程 度和抵抗传输失真等主要方面， 来分析单边带制的特点。 (一)、 节约频带由于单边带通信只是利用调幅信号中的一个边带 进行通信，由此能节省频带。设被传偷的声频信号的最高频 率分量为 Fmax ，并用 Bam 、 Bssb 、Bfm 分别表示调幅、单 边带和调频时信号的带宽，则它们分别等于： Bam=2FmaxBssb=FmaxBfm=2(1+mf)FmaxBfm 式中的 mf是调频指数，mf=A / Q等于最大频移与最咼首频角频率 之比，其值一般取 1.6-5 视不同用途而异

3、，以 Fmax=3KHz 为例，可得： Bam=6KHzBssb=3KHzBfm=18KHz( 取 mf=2) 从比较看出，单边带信号频谱占用的频带宽度最小，因而对 高频频谱利用得最经济，在同样的有限高频频段内，就可以 使无线电波道容量比用调幅制时增加一倍，从而部分地解决 了短波波段空中频谱拥挤的问题。 (二 )、功率节约在双边带 通信中，由于调幅波是由三个分量合成的，因此调幅波的功 率就分配在载频和两个边带上。 载波成分电流振幅最大， 而 边频成份电流振幅最小，因此，一个幅调波的总功率的大部 分就消耗在不代表信号意义的载频上，而真正含有信号意义 的每个边频的功率则是很少的。设载波功率 Po=

4、1/2I2cR ， 式中 R 为负载， 每一边带功率：PQ =1/2(Mlc/2)2R=1/8M2l2cR，调幅波的总功率：P=Po+2PQ =1 /2I2cR+2(1/8M2I2cR) =1/2l2cR(1+M2/2)-Po(1+M2/2). 当 M=1 时，调幅波的总功率 是载波功率的 150% ，其中载波功率占全部功率的 2/3 ，二个 边惜共占全部功率的 1/3 ，每个边带只占全部功率的 1/6，也 就是说，在调幅波中， 不代表信号意义的载波分量，白白 地消耗了 2/3 的总功率， 而包含有信号意义的每一个边带只 分配到 1/6 的总功率，上面我们假设调幅度 M=1 ，实际上语 言调制

5、时 M 有大有小，最大等于 1 ，不然就产生过调制，所 以语言调制时 M 只能取其平均值，通常 M 平均=0.3 ，这样每个边带所占有的总功率是很小的，可见，调幅制通信中功 率是很不节省的。单边带通信由于只发射一个边带，这就没 有功率分散现象，这意味着在达到同样的通信效果时，单边 带通信可以比调幅通信发射较少的功率，从这个意义上说是 节省了发信机的功率，降低了电源能量的消耗。反过来说， 当发信机发射相同的功率，则单边带通信将会有较好的效果， 能增加通信距离或改善接收信号的质量。由于调幅制和单边 带制它们两者技术规范各不相同，很难作准确的比较。通常 对调幅发射机我们是按其载波功率来规定其额定容量

6、的，而 对单边带发射机则用峰值包络功率来确定其功率参数，因此 两者的比较是在一定条件下进行的。我们知道，发射机的功 率决定于输出放大器，电子管或晶体管所产生的功率，对于 同一个电子管或晶体管，由于受最大直流电压、最大电流、 功耗等因素的限制，还由于放大调幅信号或单边带信号产生 失真大小的限制，通常这两者的最大输出功率是一定的。我 们设调幅发信机与单边带发信机两者的最大功率相等，看接 收机输出端得到的信号功率的关系。设载波电压为Uo ，凋制度为 M ，话音最强时，最大调制度为 Mmax ，则这时电压 幅度为： UM=Uo(1+Mmax) 接收机解调后的电压振幅 UAM 与 MUo 成正比。故 U

7、AM=KMUo 其中 K 为常数。用最大电 压 UM 表示时： UAM=KM/K+Mmax.UM 单边带电压的振幅 Us 与调制电压成正比，最大调制时单边带电压振幅也设为UM ，两者用调幅时的 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 为调制度。所以 Us=M/Mmax.UM 单边带信号解调后的电压直接与单边带电压成正比例，故 USSB=(KM/Mmax)UM 因此， 当发信机的最大功率一定 (UM 一定 )时， 收信机解调后的功率比 PSSB/PAM 为 PSSB/Pam=(KM/M

8、max)UM/(KM/1+Mmax)UM2=(1+Mma x/Mmax)2 当 Mmax=1 时， 比值 PSSB/PAM=4 说明在发信 机最大功率一定时，单边带收信机解调后的单边带信号的功 率比调幅接收机解调后的调幅信号功率大 4 倍，也即有 6 分 贝的增益。实际上接收机中总是有噪声的，因此衡量通信的 实际效果， 不但要比较解调后的信号强度， 还有噪音的大小。 因信号和噪声的比值 (功率比 )S/N 更能反映实际通信效果。 我们知道，接收机本身的噪声功率的大小是与接收机的带宽 成比例的。由于单边带信号的带宽比调幅的窄一半，因此单 边带收信机的噪声功率比调幅的要小一半 (设收音机带宽与 信

9、号带宽相同 )。这样，仅由于信号带宽不同， 单边带通信比 调幅通信，在功率节省上又有 2 倍即 3 分贝的好处。总之， 在发信机最大功率和收信机输出端的信噪比 S/N 相同的条件 下，可以得出单边带制比调幅制在功率上起码提高了 9 分贝 的增益。 (三 )、受传播条件的影响小短波通信主要是靠电离 层的反射实现天波通信，电离层对幅调波信号中的载频衰落时，对通信影响较大，而对边带中的频率衰落时，对通信影 响较小。由于电离层很不稳定，造成对载频衰落忽大忽小， 这样接收机接收到的信号也是忽大忽小，甚至使信号中断， 不能保证正常通信。载波的衰落还会引起强烈的非线性失真， 图7 是载波衰落，振幅减少时引起

10、过调制而造成接收信号严 重失真的幅调波波形。为进一步理解选择性衰落对幅调波的 影响，假设发射机发出 M=1 的单音幅调波，载波分量与两 个边频分量的大小分别为 1 ， 1/2 ， 1/2. 设由于选择性衰落使 载波振幅达到接收点时，减小1/2 ，两边频幅度不变。没有衰落时，原包络为正弦波信号。如下式所示。u=uo(1+cos Q t)cos 3 o当载波振幅减少 1/2时，上式将变为： u=1/2uo(1+cos Q t)cos 3图8(a)画出了载波减少 1/2后的失 真波形， 可见包络检波后将产生许多 Q 的谐波频率， 图 8(b) 是载波移相 90时的包络失真情况。设由于选择性衰落使载

11、波相位到达接收点时，相对于原来的相位变化了90，两边频相位不变。由于载波移相90 ，则表达式为u=uocos( 3 ot+90 -M)cos Q tcos 3 ot 可见边频相位不变。我 们可以用矢量相加的办法求出其包络(即三个矢量和的长度 )如图9所示，从图9(b)可求出包络 Uon为：Uon=VUo2+Un2 将Un=V2x1/2Uocos Qt代入上式得Uon=VUo2+(Uocos Q t)2=Uo V 1+cos2 Q 根据上面所得的包 络数学表达式，就可得到图 8(b) 所示的载波移相 90时的幅调波波形，可见这个波形经检波后得到的不是角频率为Q的音频信号，而变成了角频率为 2倍Q

12、的音频信号，图10描 述了调幅信号在不同的选择性衰落时所造成的后果，给出解 调输出变坏的情况。第一种情况是轻微的，只是损失些信号 的幅度。第二种情况是载波衰落，振幅减少，引起过调制而 造成接收信号严重失真。第三种情况是载波相位偏移，检波后得到的不是角频率为 Q的音频信号，而变成了角频率为 2 倍Q的音频信号所引起的失真。 在单边带通信中，各信道之 间的相互干扰是比较小的，这是因为保证同样效果通信条件 下，单边带制发射功率小而且在峰值功率相同时单边带的平 均功率也较小，另一个原因是单边带制中，停止讲话就停止 高频发射。单边带制的另个优点是便于多路复用。通常的 调幅制通信中，由于占用的频带宽，载波占用的功率大，一 般只能传送一路话，单边带通信在同样的频带中却可以传送 两路单边带话。单边带制要实现电报及多路电报通信也比较 容易，如用电报信号 （频率很低的脉冲 ），控制一单音频信号 的有无，所产生的音频电报信号搬移到载波的一侧，就构成 “高频”电报