יסודות של Analog Modulation ו- Spectrum Constraints

בתקשורת אנלוגית, ספקטרום תדר רדיו הוא משאב סופי ומבוקר מאוד. Amplitude Modulation (AM) משדר גל נושא יחד עם שני פסים תמונת מראה, כל אחד המכיל את הקול המלא או מידע נתונים.סידור זה צורך פעמיים רוחב הפס הדרוש ופסולת כוח משמעותי על נושאת, אשר אין צורך במידע.כפי שביקוש לערוצי קול ונתונים גדל לאורך כל המאה ה-20, מהנדסים חיפשו שיטות לאותה רוחב פס משותף (סעיף) כמעט לכל דרישות הכוח הישר (סעיף יחיד) וספקית) כפתרון בפועל.

הבנת SSB מתחילה במתמטיקה של AM. כאשר אות נושא הוא מתואם על ידי טון אודיו, שלושה מרכיבים מופיעים בתחום התדר: המוביל בתדירות המרכז, צד עליון בנשא פלוס תדירות הטון, ופס צד נמוך יותר ב- נושא פחות את התדירות הטון.שני הצדדים לשאת מידע זהה. ב סטנדרטי AM, המוביל צורכת בערך שני שליש מהכוח המועבר באופן יעיל, בעוד שני צד אדום פחות או יותר של צד אחד בלבד מעביר את רוחב הפס העליון.

התוצאה היא תוכנית מודולציה המספקת כלכלה ספקטרלית יוצאת דופן וטווח, מה שהופך אותו הכרחי עבור יישומים שבו כל קילהרץ וכל וואט נושאים. מפעילי רדיו חובבניים, אנשי תקשורת צבאיים ושירותים ימיים התבססו על SSB במשך עשרות שנים, ועקרונותיה ממשיכים להשפיע על מצבים דיגיטליים מודרניים.

אדריכלות טכנית של הדור ה-SSB

יצירת אות SSB נקי דורש סינון מדויק או phasing טכניקות. שתי השיטות העיקריות הן שיטת סינון ואת שיטת phasing, כל אחד עם שינויים מסחריים נפרדים המורכבות וביצועים.

שיטת המסנן

גישה זו מתחילה עם סטנדרט כפול-sideband מדוכא-carrier (DSB-SC) אות המיוצר על ידי מודולטור מאוזן.הפלט DSB-SC מכיל שני פסים אבל אין נושאת מסנן חד של פסים לאחר מכן בוחר או את פס הצד העליון או התחתון בעוד מגביר את השני על ידי 40DB או יותר מוקדם SSBters השתמש מסנן מכני או גבישי לאחור כדי להשיג מסנן זמן קבוע, אבל נדרש כדי להפעיל מסנן טמפרטורה יציבה.

שיטת ה-Phasing

ידוע גם בשם ה-Harley Modulator (לאחר ראלף V.L. Hartley, שהפטנט על הרעיון ב-1928), שיטת הphasHz מונעת את הצורך במסננים חדים.זה משתמש בשני מודולים מאוזנים המונעים על ידי אות השמע והנושא, עם אותות אודיו ונושאית לעבור 90 מעלות בדרך אחת.

תפעול מדכא-Carrier ודרישות אוספיטור מקומיות

מאחר ש-SSB מדכא את המוביל, המקלט חייב להדהד אות נושא מקומי בתדירות הנכונה כדי להרוס את אודיו.אם המוביל הנחשק הוא כבוי על ידי אפילו כמה עשרות של הרץ, משמרות אודיו התאוששו במגרש, לייצר אפקט דמוי דאנק.זה הרגישות הזו הייתה מורכבת יותר ממקבלי התדירות גבוהה יותר, למרות שלעתים קרובות יותר ממורמרים רדיואקטיביים מורכבים, הם בעלילציה מורכבת יותר מכמה ממתכת של רדיו.

ספקטרום יעילות מקבל בפועל

היתרון המוחי ביותר של SSB הוא כלכלת רוחב הפס שלה. ערוץ קול טיפוסי AM תופס 6 עד 10 kHz (הפעוט הגבוה ביותר אודיו, בתוספת להקות שמירה) אותו אות קולי המועבר כ-SSB תופסת 2.4 עד 3 kHz, בערך שליש רוחב הפס. זה חוסם ישירות מתורגם לערוצים נוספים עבור להקות הקצאת תדר.לדוגמה, את הקידוד הגבוה (HF) בין 30 ל- M יכול להכיל מאות ערוצים קוליים בלבד.

מעבר ספירת ערוצים, רוחב הפס הצטמצם משפר את יחס האות-ל-לכאורה ב המקלט.כוח רעש הוא פרופורציה לפס רוחב פס, כך ששאיפה רוחב הפס משפר את ה-SNR על ידי 3 dB בשילוב עם היתרון של הכוח של לא לשדר נושא, SSB יכול לספק שיפור של 7-9DB על פני תקן AM עבור אותו כוח שידור. במונחים מעשיים, 100-וואט B יכול להשיג את אותו טווח תקשורת דומה או יותר מאשר וואט.

יעילות זו היא קריטית במיוחד בלהקות HF, שבו ה propagation באמצעות ionosphere הוא בלתי צפוי ולעתים קרובות חלש. יכולתו של SSB להתרכז כוח לתוך רוחב פס צר מאפשר אותות להכות באמצעות רעש ו fading כי יגרום אותות AM ללא ידיעת. תקשורת למרחקים ארוכים על תדרים מתחת ל -30 מהרץ יהיה הרבה פחות אמין ללא SSB.

Power Efficiency and Transmitter Design

במדר AM, גל המוביל מועבר באופן רציף במלוא העוצמה, גם כאשר לא אודיו נוכח.זה צורכת בערך שני שליש מסך הכוח הכולל של כל העברת מידע שימושית.שני הצדדים מתחלקים לשלישי הנותרים, כך רק כ-12.5 אחוזים מהכוח המועבר הכולל נושא את אות אודיו בפועל.

יעילות כוח זו יש השלכות עמוקות על תכנון משדר ועלות תפעולית.מגבר הכוח של SSB יכול לפעול בכיתה B או בכיתה C, שהם הרבה יותר יעילים מהניתוח המעמדי A הנדרש עבור AM. Class B ו- C מגבר יכול להשיג יעילות של 60 עד 75%, בהשוואה ל- 25 עד 30 אחוזים עבור כיתה א '.זה אומר שידור SSBer לייצר חום פחות, דורש יתרונות מהירים יותר, או מגבלות עבור סוללות ניידות, הם מגבלות מהירות יותר.

יתר על כן, יחס הכוח של SSB הוא נמוך יותר מזה של AM. ב AM, נושאת נשאר קבוע בעוד הצדדיים להוסיף ו subtract, ייצור וריאציות רחבות מאוד. המעטפה SSB, לעומת זאת, הוא פרופורציונלי לאות אודיו ולא מכיל רכיב נושאת קבוע.זה מאפשר את המגבר הסופי להיות מונע קשה יותר ללא מגבלות לינאריות, תמצית שימושי יותר מפלט זהה כוח.

יישומים ב- Communication Domains

רדיו חובבני

מפעילי רדיו חובבניים היו ממציאים העיקריים ומשתמשים של SSB מאז שנות החמישים.שירות רדיו חובבני מחזיק בהקצאות על פני ספקטרום ה-HF שבו SSB הוא מצב הקול הדומיננטי. המפעילים ערך SSB עבור טווח שלה, יעילות כוח, ואת היכולת לתקשר בין יבשות באמצעות אנטנה צנועה וסמכויות שידור של 100 וואט או פחות.

תקשורת ימית ואירונאוטית

SSB כבר עמוד השדרה של תקשורת קול ימית ארוכת טווח במשך עשרות שנים. אוניות בשימוש בים SSB על 2 MHz, 4 MHz, 6 MHz, 8 MHz, 12 MHz, ו-16 להקות ימיות MHz כדי לתקשר עם תחנות חוף וכלי שיט אחרים.מערכת בקרת הים הגלובלית ללא הגבלת זמן ובטיחות (GMDSS) כוללת SSB כמרכיב למצוקות ולתנועה באוקיינוס שמעבר לכיסוי אווירי-VHF-C.

מערכות צבאיות וממשלתיות

כוחות צבאיים ברחבי העולם תלויים ב-SSB עבור רדיו טקטי קבוע, נייד ומניקים.פס רוחב הפס הצמצם הופך את SSB פחות רגישים ל-SSSB ל-SSSB ל-SSSB ל-SSSB פחות רגישים ל-SSSB ל- 30 מ"Hz ל- 30 מהירויות של מעגלים אסטרטגיים וטקטיים רבים מציעים יכולת גבוהה או נמוכה יותר להסתגל לתדירות גבוהה ותנאים משותפים ל-RCC, אך עדיין יש מגבלות לשימוש לטווח הארוך במערכות השידור של SIB.

שידור קצר

רשתות השידור הקצר הבינלאומי השתמשו ב-SSB עבור שירותי הזנה והודעות, למרות ש-AM עם נושא מלא נשאר מצב השידור הציבורי הדומיננטי תאימות עם מקלטים זולים של צרכנים.כמה רשתות תקשורת ניסו עם SSB להעברת אזורים עם הפרעה חמורה או רוחב פס מוגבל, אך הצורך בקלט עם דחיסה מהירה (BFO) מנע אימוץ נרחב, עם תקנים קצרים דיגיטליים כגון רדיו דיגיטלי (Moderdulation) ו-Ddia Based תיקון (Double Standard) תוך הוספת עקרונות דחיסהתקן SD) בעת הוספת דחיסה על בסיס תדר דחיסה (DSD) ו-DDA) ו-DDA) ו-DDA) בעת הוספת עקרונות דחיסהתקן זה מבוסס על בסיס דחיסהתקן SDDDA (B) ו-DDA) ו-DDADDA) ו-DDADDA (BDDA) ו-DDA) ו-DDADDA) ו-DDA) ו-DDA) תוך שימוש ב-DDA (BDDA (B מבוסס על ידי הוספת עקרונות דחיסהתקן זה מבוסס על ידי הוספת פרוטוקולים מתקדמים (BDDA) ו-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב-DDADDADDADDADDA

תכונות תפעוליות ושיקולי משתמש

כוונון ותדירות גבוהה

הפעלת מקלט SSB דורש תשומת לב רבה יותר מאשר כוונון של תחנת AM.המפעיל חייב להתאים את תדירות המקלט כדי להתאים את המוביל המודחק של משדר בתוך כמה עשרות מהרץ. רוב מקלטי SSB משלבים מבהר או RIT (קבלן קטורת כוונון מצטבר) שליטה המאפשרת התאמה טובה ללא הדבקה ראשונית.

האמנה ותוכנית Band Planning

על ידי הסכמה בינלאומית, מפעילי רדיו חובבני משתמשים בפס צד נמוך יותר (LSB) בתדרים מתחת 10 MHz ופס צד עליון (USB) בתדרים מעל 10 MHz. אמנה זו מפחיתה בלבול ומבטיחה תאימות במהלך שינויים קבוצתיים.משתמשי צבא בדרך כלל מציינים USB כמו ברירת המחדל, אם כי חריגים קיימים עבור הקצאות תדרים ספציפיים או מערכות מורשת.

קידוד סלקטיבי ו-Fing Advantage

אחד היתרונות המנוגדים של SSB מתייחס לקידוד סלקטיבית.ב AM, המוביל עשוי לדעוך באופן עצמאי מן הצדדיים, גרימת עיוות ו אודיו גס ב המקלט. כי SSB אינו מעביר נושא ומשתמש רק צד אחד, הוא נמנע עיוות הזיהוי הבין-מודולי המתרחש כאשר המוביל והצדדים מתפוגגים אחרת.זה נותן ל-SSB יתרון משמעותי על דחיסה, שבו לעתים קרובות גורם בעל עוצמה רבה, כאשר הוא גורם בעל עוצמה רבה, כאשר הוא גורם בעל עוצמה רבה, הוא גורם בעל עוצמה, כאשר הוא בעל השפעה עמוקה, הוא גורם בעל השפעה קשה, כאשר הוא גורם בעל השפעה עמוקה, כאשר הוא מסוגל להיות בעל פה, כאשר הוא גורם בעל השפעה קשה מאוד, כאשר הוא גורם בעל פה, הוא מסוגל להיות בעל עוצמה רבה, כאשר הוא מסוגל להיות בעל השפעה קשה, כאשר הוא מסוגל להיות בעל פה, כאשר הוא מסוגל להיות בעל השפעה קשה מאוד, כאשר הוא גורם בעל השפעה קשה, כאשר הוא מסוגל למצוא את העיוות בעל השפעה עמוקה, כאשר הוא מסוגל למצוא את העיוות בעל השפעה עמוקה, כאשר הוא יכול להיות בעל פה, כאשר הוא יכול להיות בעל השפעה עמוקה, כאשר הוא יכול להיות בעל פה, כאשר הוא יכול להיות בעל פה, כאשר הוא יכול להיות בעל השפעה עמוקה, כאשר הוא יכול להיות בעל השפעה רבה, כאשר

השוואה עם Alternative Modulation Schemes

SSB לעומת

תקן AM משתמש 6 עד 10 kHz של רוחב פס לערוץ ופסול שני שליש מכוח השידור על נושאת ה-SSB משתמש 2.4 עד 3 kHz ופסולת ללא כוח על נושאת המטוסים. היתרון של SNR של SSB על AM הוא בדרך כלל 7 עד 9DB עבור אותו כוח מעטפה שיא.המסחר-off נמצא במורכבות: מקלטים הם פשוטים ונלחנים, בעוד ש-SSB דורש תדירות מדויקת ובקרת מעגל התאוששות או הפעלה.

SSB לעומת FM

תדירות (FM) מציעה חסינות רעש מעולה ומאפיינים המעטפה הקבועה המאפשרים ייצוג C יעיל להגביר את העצמת מעמד C. עם זאת, FM צורכת באופן משמעותי יותר רוחב פס מאשר SSB, בדרך כלל 15 עד 30 kHz עבור ערוץ קול. FM גם מציג אפקט סף: מתחת ליחס אות מסוים לרעש, ביצועים מידרדרים במהירות, בעוד ש-SSD מרעיש יותר חסד.

SSB לעומת מצבי קול דיגיטליים

מצבי קול דיגיטליים מודרניים כגון Codec 2, DMR, D-STAR, ו- FreeDV משתמשים בקודנים בתדר נמוך ומודולציה דיגיטלית כדי להשיג יעילות גבוהה וחסינות רעש.מצבים אלה מציעים רוחב פסים דומים ל-SSB (2.4 ktellHz או פחות) עם רמות גבוהות יותר של אודיו תחת תנאים טובים.

ציוד מעשי ושיקולים של אנטנה

תכונות Transceiver

⁇ SSB מודרני בדרך כלל כולל סינתזינגר בתדר דיגיטלי עם 1 הרץ החלטה, רוחב פס מסנן מרובים (2.4 kHz לקול, 500 הרץ או 300 הרץ עבור CW או נתונים), ורווח אוטומטי שליטה עם התקפה מהירה ואטרקבון. הרבה טרנזבולים מציעים צד נבחר, להעביר את ההתאמה כוח מ 5 עד 100 וואט או יותר, ונבנה על ידי מכוונן עבור HF לדוגמאות IC7 תואמים את תכונות Icons.

דרישות Antenna

ביצועי SSB תלויים באופן ביקורתי במערכת האנטנה. A dipole או אנטנה אנכית resonant על תדירות ההפעלה מספק את העברת הכוח היעילה ביותר.עבור ניתוח רב פס, dipole 40 מטר (130 רגל) עם קו פתוח אלחוטי ומכוונן אנטנה מאוזן יכול לכסות את כל להקות HF מ -80 עד 10 מטרים. מפעילי מחשב לעתים קרובות להשתמש האנטנה למחצה או שוטים אנכיים עם פודים עם אדג'טנים עם פודים עם מגנטים, ולכן הם כל הפסדי חשמל מגנטים, ולכן הם כל מוטציות מוצק, ולכן הם מוטציות, כל מגנטיות, כל מגנטיות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000.

ביצועים וטווח דינמי

רוחב הפס הצר של SSB מטיל דרישות גבוהות על סלקטינות וטווח דינמי. אותות סמוכים חזקים יכולים לטעון את הסוף הקדמי או לגרום להתאמה המסיימת את האות הרצוי. מקלט SSB טוב משלב מסננים גג, מתווך גבוה בנקודת מבט גבוהה, וממתווך נמוך-לא-מדגם כדי לשמור על ביצועים בתנאים צפופים.

עתיד הסיכויים ומעמד המורשת

בעוד שמודולציה דיגיטלית ממשיכה להתקדם, SSB נשאר טכנולוגיה פעילה ומתפתחת.רדיו המוגדרים של Software ליישם את המודולציה של SSB והדגמה בעיבוד אותות דיגיטליים, המאפשרת לסננים עם גורמים צורה כמעט-אידאלית ובחירת צד הסתגלות.מצב הקול הדיגיטלי FreeDV משתמש רוחב פס דמוי SSB תוך הוספת תיקון קדימה ודחיסה, להוכיח כי פורמט הצד הוא בסיס יציב להתפתחויות חדשות של רדיו HFDV להקות רלוונטיות גם ל-B-B.

גופי רגולציה ממשיכים להקצות ספקטרום עבור שירותי SSB, ואת ITU שומרת על שולחנות הקצאת תדר הכוללים SSB עבור aeronautical, ימי ושירותים קבועים. as ספקטרום עלייה, יעילות של SSB הופכת להיות יקר יותר, לא פחות. תוכניות הכשרה עבור מפעילי רדיו ומהנדסים עדיין לכסות SSB כשיטת מודולציה בסיסית, והוא נשאר נושא הליבה בבדיקות רישוי עבור רדיו חובבני.

מסקנה

Single Side Modulation מייצג את אחת הטכניקות היעילות ביותר לשיפור השימוש בספקטרום בתקשורת אנלוגית.על ידי ביטול המוביל ואחד צד מוקרן, SSB halve את רוחב הפס הנדרש להעברת קול תוך הפניית כמעט כל הכוח משדר לתוך אות המידע.יעילות זו מספקת 7 עד 9DB יתרון על תקן AM, המאפשר תקשורת לטווח ארוך אמין עם פחות כוח וערוצים צרים.

היתרונות המעשיים של SSB הוכחו על פני רדיו חובבני, ימי, ארנונאוטיקה, ותחומים צבאיים במשך יותר משבע עשורים. האתגרים הטכניים של סינון מדויק ויציבות תדירות הצטמצם על ידי התקדמות בטכנולוגיה גבישית, לולאות שננעלו בשלב, ועיבוד אותות דיגיטליים.מודרני SSB טרנסצ'יברס משלבים ביצועים אנלוגיים חזקים עם נוחות דיגיטלית, מה שהופך את המצב לנגיש למפעילים חדשים תוך שמירה על העומק שחווים.

עבור כל תרחיש שבו רוחב פס מוגבל וכוח הוא יקר, SSB מספק פתרון מוכח, אמין, ומבוסס היטב.הרלוונטיות המתמשכת שלו בעידן התקשורת הדיגיטלית מדברת לערך המתמשך של יעילות ספקטרלית כעיקרון עיצוב. בין אם נעשה שימוש במגעים רדיו חובבניים בין יבשתיים, תנועה לבטיחות חוף-או מעגלים צבאיים טקטיים, SSB נשאר אבן הפינה של טכנולוגיית תקשורת אנלוגית.