单边带调制技术

       单边带调制（英文是Single-sideband modulation，缩写为SSB），是一种可以更加有效的利用电能和带宽的调幅技术。单边带调制与残留边带调制（VSB）有密切的关系。 调幅技术输出的调制信号带宽为源信号的两倍。单边带调制技术可以避免带宽翻倍，同时避免将能量浪费在载波上，不过因为设备变得复杂，成本也会增加。

定义

       将消息的频谱从基带移到一个较高的频率上，而且在平移后的信号频谱内原有频率分量的相对关系保持不变的调制技术。单边带 (SSB)调制也可看作是调幅(AM)的一种特殊形式。调幅信号频谱由载频fc和上、下边带组成，被传输的消息包含在两个边带中，而且每一边带包含有完整的被传输的消息。因此，只要发送单边带信号，就能不失真地传输消息。显然，把调幅信号频谱中的载频和其中一个边带抑制掉后，余下的就是单边带信号的频谱。 单边带调制从1933年开始，在短波通信中，大多越洋电话和洲际电话都用导频制单边带传输。自1954年以来，载频全抑制单边带调制迅速在军用和许多专用无线电业务中取代调幅制。在载波电话、微波多路传输和地空的电话通信中，单边带技术已得到了广泛的应用，并且已使用在卫星至地面的信道和移动通信系统中。

分类

单边带调制按信号频谱形式可分为三类。①原型单边带:只利用一个边带传输消息；②独立边带：仍然发送双边带信号，但这两个边带各含若干路不同的消息；③残留单边带：发送一个边带再加上另一个边带的一小部分的信号。载频信号可以发送，也可以不发送。

单边带调制按载频发送电平的大小又分为三类。①载频全抑制制:只发送边带信号，不发送载频信号。②导频制：除了发送边带信号外，还发送一个低电平的载频信号作“导频”用。它通常用于超音速飞机或人造卫星中的单边带设备。发出导频是为了给收信端的单边带装置中的恢复载频锁相环提供参考频率源。③兼容单边带制：即载频电平全发送的原型单边带。采用兼容单边带的电台可以和调幅电台互通。

调制和解调

      单边带调制和解调的方法有多种，其中最常用的是滤波法。用滤波法实现单边带调制，是分双边带信号形成和无用边带抑制两步完成的。双边带信号由平衡调制器形成。由于调制器的平衡作用，载频电平被抑制到很低。对无用边带的抑制，是由紧跟在平衡调制器后面的边带滤波器完成的。边带滤波器是一带通滤波器，若下边带为无用边带，则恰当地选择其中心频率和通带宽度，让上边带信号通过而抑制下边带。当需要形成多路独立边带信号时，就需要有相应数目的单边带信号产生器，它们具有不同的载频和不同中心频率的边带滤波器。然后把这些占有不同频段的单边带信号线性相加，便可得到多路独立边带信号。

单边带信号的解调，除了载频全发送的兼容单边带和残留单边带可以用包络检波外，其他各类单边带的解调只能用单边带产生的相反过程来完成，即仍用平衡调制器完成单边带信号频谱向基带的平移，并通过紧跟在调制器后面的低通滤波器，提取有用的基带信号，抑制无用的边带信号。

用滤波法产生和解调单边带信号，通常都在低于工作频率的低载频上进行。因此，在单边带产生器后和单边带解调器前有一个频率搬移部分，把单边带信号频谱从低载频搬移到工作频率，或相反。除滤波法外，还有相位补偿法和合成法可以在工作频率上直接产生单边带信号，但由于性能都不如滤波法，所以很少采用。

特点

       除广播外，单边带调制将逐步取代调幅。这是因为前者比后者具有两个突出的优点：传输带宽不会大于消息带宽，为调幅的一半；载频被抑制（在调幅中，调制指数m=1时,发射功率的三分之二集中在不带消息的载频上）。这不仅节省了功率，而且大大减小了电台相互间的干扰。此外，单边带传输受传播中频率选择性衰落的影响也较调幅为小，而且没有门限效应等。这些优点就使单边带技术的应用远远超出了短波通信的范围。

单边带技术要求有很高的系统频率精度。对于传输话音信号，若只要求Ⅱ级单字清晰度，则系统频率误差小于±100赫就已足够；若要反映较好的自然度,则系统频率误差应小于±20赫。对于传输数据信号，则要求有更高的频率精度,通常频率误差不允许超过2赫。过高的频率精度要求，会限制单边带调制在广播业务中的应用。此外，单边带调制不能处理比较低的基带频带，在处理过程中必然带来时间延迟，这些缺点在一定程度上也影响单边带技术的应用。

信号产生方法

带通滤波

一个调幅信号，由载波信号和两个频移后的调制信号构成。两个频移后的调制信号分别在载波信号的两侧，其中频率较低的那个信号是频率反转后的信号。俗称为边带。

一种生成单边带调制信号的方法是将其中一个边带通过滤波去除，只留下上边带或者下边带。而且载波一般也需要经过衰减或者完全滤除（抑制）。这通常称为抑制单边带载波。假如原调制信号的两个边带是对称的，那么经过这一变换后，并不会造成任何的信息遗失。因为最终的射频放大器只发射一个边带，这样有效输出功率就会比普通的调幅方式大。单边带调制虽然具有使用带宽小、节省能量的优点，但是它无法被普通的调幅检波器解调。

哈特利调制

另外一种产生单边带调制信号的方法为哈特利调制。这种调制方法是根据R. V. L. Hartley命名的。该调制方法使用了相移方法来抑制不需要的边带。具体方法是，先将原始信号相移90°、载波信号也相移90°，再将原信号与原载波信号调制，相移后的信号与相移后的载波信号调制，这样就生成了两个调制后的信号。这两个调制后的信号通过加减，就可以获得边带信号。这种调制方法的一个好处就是，它可以允许解析单边带信号的表达式。这样有利于更好的理解单边带信号的同步检测效果。

将信号相移90°无法依靠简单的延迟信号得到。在模拟电路中，通常使用相移网络来实现。在真空管收音机流行的年代，这种方法非常流行，但后来因为成本的问题，使用的越来越少了。不过，现在这种调制方法在业余无线电和数字信号处理器领域很流行。利用希尔伯特变换，可以在数字电路中以低成本实现这种调制方法。

韦瓦调制

另一种实现方法是韦瓦调制，该方法仅使用低通滤波和正交混合就可以实现，是数字化的理想方法。

韦瓦调制的过程是，首先信号经过正交调制，然后再经过低通滤波，再经过正交调制。之后取和，则获得上边带信号，取差，则获得下边带信号。

数学表达

设s(t)为基带波形信号，它的傅里叶变换为S(f)，且是在f = 0处希尔伯特对称的。这是因为s(t)是实际值。

对s(t)在频率Fc处进行双边带调制，将把对称轴移动到处，每个轴两侧的信号都被称为边带信号。

设为s(t)的希尔伯特变换后的信号