[精选]单边带电台通信的特点和优点.docx

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单边带通信的特点来源：中国无线电运动协会作者：不详发表时间：2011-2-24 9:23:27浏览次数：1415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=2Fmax Bssb~=Fmax Bfm~=2(1+mf)Fmax Bfm式中的mf是调频指数，mf=Aω/Ω等于最大频移与最高音频角频率之比，其值一般取1.6-5视不同用途而异，以Fmax=3KHz为例，可得：Bam=6KHz Bssb=3KHz Bfm=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=1/2I2cR，式中R为负载，每一边带功率：PΩ=1/2(MIc/2)2R=1/8M2I2cR，调幅波的总功率：P=Po+2PΩ=1/2I2cR+2(1/8M2I2cR)=1/2I2cR(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UAM=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=UΩ/UΩmax=(KUΩ/Uo)Uo/(KUΩmax/Uo)Uo=M/Mmax M=KUΩ/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/Mmax)UM/[(KM/1+Mmax)UM]2=(1+Mmax/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+cosΩt)cosωot当载波振幅减少1/2时，上式将变为：u=1/2uo(1+cosΩt)cosωot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Ω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=uo[cos(ωot+90°)-McosΩtcosωot]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=√Uo2+Un2将Un=√2x1/2UocosΩt代入上式得Uon=√Uo2+(UocosΩt)2=Uo√1+cos2Ωt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Ω的音频信号，而变成了角频率为2倍Ω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Ω的音频信号，而变成了角频率为2倍Ω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”电报信号，若电报信号交替控制两个音频，便产生移频报，它同样可以进行单边带调制。当两路或多路电报信号控制许多不同音频，再进行单边带调制时，就可以在—个边带话路上传送两路或多路无线电报。单边带制的出现和其他事物—样有它的优点，也有它的缺点，它的缺点主要是载频稳定度要求高，这样，对各级振荡器的频率稳定度提出了更高的要求。另外要求电路性能稳定选择性好，对滤波器的制造和调整也提出了更高的要求。