单边带

信号学术语

单边带的英语说法是：Single Side Band，缩写为SSB。它将对信号的研究从时域引申到频域，从而带来更直观的认识。一个规则的非正弦信号，不论是周期性的还是非周期性的，都可以分解为一系列频率不同的正弦或余弦分量。

概念

单边带涉及的前提就是频谱。单边带它将对信号的研究从时域引申到频域，从而带来更直观的认识。一个规则的非正弦信号，不论是周期性的还是非周期性的，都可以分解为一系列频率不同的正弦或余弦分量。

频谱

在通信中处理的信号有话音、数据、图像等。这些信号最后都转换为随着时间而随机变化的电压或电流。

一个规则的非正弦信号，无论它是周期性的还是非周期性的，都可以分解为一系列频率不同的正弦（或余弦）分量。图1.1所示的非正弦电流波形中，可以分解为两个频率不同的正弦波，其中频率为1000赫的正弦波，振幅是4毫安，初相角是+90°；另一个频率为3000赫的正弦波，振幅是1毫安，初相角是-90°，信号中分解出的所有

正弦波，可以按其频率高低依次排列，将各正弦波的振幅，按其频率高低顺序加以排列，就可以得到信号的振幅频谱，简称幅谱。将各正弦波的初相角，按其频率顺序加以排列，就可以得到信号的相位频谱，简称相谱。频谱是幅谱和相谱的总称。由于在大多数情况下知道信号的幅谱就够了，所以习惯上提到频谱一般都是指幅谱。

信号的频谱可以用图1.2表示，这种图称为频谱图。图1.2中纵轴的线段称为谱线，它的长度代表正弦波的振幅A或相位角，它的模轴上所处的位置代表该正弦波的频率。

单边带信号

单边带信号从本质上来说也是一种调幅信号，它出自于调幅又区别于调幅。调幅波是一个载波幅度跟随调制音频幅度变化而变化的调制方式。只有清楚的知道调幅波的频谱特征才能准确的掌握单边带。如图1.3，1KHz的调制信号对10MHz的载波信号进行调制，将得到一个调幅信号（AM）。

对这个调幅信号进行分解将得到如下的频谱。频率低于载频的谱线为下边带（LSB），频率高于载频的谱线为上边带（USB）

但是，大多数的单边带电台都要发送语音信号，情况就要比上面的单频率调制的情况复杂些。单边带电台一般要传送300到3000赫兹的音频信号。如果载波信号仍然是10MHz，那么携带这样语音信号的调幅信号的频谱就如图1.4所示。

由于调幅波要发射出去3个频率分量(载波,上边带,下边带),而且不携带有用信息(音频)的载波在发射功率中又占了大部分功率份额.所以调幅波对电力的利用效率是比较低的.在调幅波频谱中的上下两个边带都含有相同的信息,而且载波并不含有有用信息。那么,只传送一个边带也就可以完成信息的传送,为了提高发射功率的效率,而把其中一个边带和载波都消除掉。这个过程就叫做单边带调制，而最终输出的无线电信号就叫做单边带信号（SSB）。根据发送边带的不同单边带信号有可分为上边带信号（USB）和下边带信号（LSB）。

单边带信号的产生一般使用平衡调制器，它的特点是经过调制的信号只包含上边带和下边带频率分量，而音频和载波在调制器内部就被消灭掉了。这样在调制器的输出端，我们就得到了两个边带的频率分量，这种含有两个边带信号同时也没有载波分量的信号，我们称它为双边带信号，简称DSB。此时，DSB也可以被直接发射出去，但是DSB信号中含有两个边带的信号，这两个边带携带着两个完全相同的信息，我们完全可以只发射其中的一个。这时，我们用滤波器过滤掉其中的一个边带就可以得到单边带信号（LSB或者USB）。由于这两个边带的频率都是在很高的高频波段，而且两个边带的频谱靠的很近。显然只能靠Q值极高的机械滤波器或晶体滤波器才能很好的把其中一个边带滤除掉。

为了对单边带信号能有一个更感性的认识，用一个双音频信号调制载波产生的调幅信号和上边带信号的波形列于图1.5、图1.6中。

通信的特点

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，因此能节省频带。

设被传输的声频信号的最高频率分量为，并用，，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：

式中的是调频指数，/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=3000赫为例，可得：

=6000赫

=3000赫

=18000（取=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率最经济，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。

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。

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2/3，两个边带共占全部功率的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消耗了2/3的总功率。

而单边带信号由于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。这样，仅由于信号带宽不同，但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。

受传播条件的影响小

短波通信主要是靠电离层的发射实现天波通信，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。

在单边带传输和解调中，虽然其分量同样会受到不同程度的衰落，但信号受到选择性衰落的影响比调幅制却小的多，首先，是因为它只有一个边带，频率范围小，而接收机终端输出并不像调幅机那样取决于两边带之和，高频域中的一个边带就与音频输出边带对应着，不存在上述的“边带衰落”；其次，更重要的一个原因是它没有载频，所以单边带也不存在上面所讲的“载波衰落”和“载波相位偏移”造成对通信的严重影响。至于在一个边带范围内的选择性衰落，它只是改变了个频率分量幅度分布的形状，即变动了信号的频率特性。所以单边带制受传播条件影响较小。

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