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PA3FWM的单边带调频 [复制链接]

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离线咸康然
 
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只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 01-06
PA3FWM,是大名鼎鼎 http://websdr.ewi.utwente.nl:8901/ 的制造者,最近看到他个人网站,上面有很多好东西,特此转载,以供学习!
https://www.pa3fwm.nl/technotes/tn05.html#ssbfm
所谓单边带调频,仅作为一种特殊的调制模式,用于理解调制模式之间的关系,应用场景可能不大



单边带调频

在学习业余无线电许可证时,人们会了解几种调制类型,特别是调幅 (AM)、调频 (FM) 和单边带调制 (SSB)。与 AM 相比,SSB 通过省略两个边带之一来节省带宽,因为它们无论如何都包含相同的信息。对于 FM,载波的两侧都有边带。这是否意味着可以制作单边带版本的 FM?
事实上,在 20 世纪 60 年代,人们已经对“SSB FM”进行了研究。这不是通过获取正常的调频信号并过滤一侧带来完成的,而是通过同时调制载波的幅度和频率来完成。该方法是在[1]中基于与“正常”SSB的数学类比而发明的。


让我们比较一下不同形式的调制。该图的顶部显示了时域(正弦波)和频域(右侧频谱图)中的未调制载波。就在其下方,显示了调制信号,在本例中是较慢的正弦波。下面显示的是 AM 和 SSB;这里边带只有一个峰值,因为调制是纯正弦波。
接下来是 FM:我们看到幅度现在是恒定的,但频率发生变化:在调制的峰值中,频率最高,在谷中频率最低。频谱更加复杂:即使使用纯正弦波作为调制,每个边带中也有多个分量。
底部描绘了单边带 FM。如果仔细观察,就会发现这里的频率变化与正常的 FM 完全一样。然而,更值得注意的是,幅度也在变化:在调制峰值中,幅度很高,但信号在调制谷中几乎完全消失。这种幅度调制不是线性的,而是通过指数函数执行的;这就解释了为什么包络不再是一个好的正弦波。在频谱中,我们看到下边带完全消失,但上边带比普通 FM 延伸得更远。
我们能直观地理解 SSB-FM 会发生什么吗?幅度调制的效果很明显:在调制波谷处,幅度迅速减小;在调制波谷处,幅度快速减小;这是当频率低于载波本身的频率时,即在要抑制的边带的范围内。在调制的峰值中,频率位于载波的“好”侧,并且幅度增加。直观上,这已经表明上边带将变强而下边带将变弱。通过同时调制频率和幅度,两种调制都会对两个边带都有贡献。这两种贡献相加,然后可能会出现 AM 贡献精确抵消 FM 贡献的情况。如果精确地做到这一点(数学上证明),所有下边带贡献都会抵消,只留下上边带,但上边带变得更强更宽一些。
这个 SSB-FM 在实践中有什么用处吗?嗯,不是真的(否则,它肯定会有更多用途)。SSB-FM 需要的带宽比普通 FM 少,但仍然比“真正的”SSB(即源自 AM)多。SSB-FM 的一个优点是它可以通过普通的 FM 解调器进行解调。然而,缺点是在调制波谷期间发射功率几乎为零,特别是在大调制指数(偏差)时。实际上,这意味着调制的波谷将具有相当差的信噪比。
在 20 世纪 70 年代,几位荷兰业余爱好者(特别是 PA0EPS)发明了一些相关但不同的东西,即“SSB 兼容 FM”,也称为“锁相环 SSB”[2]。这是通过 PLL 发送正常的 SSB 信号来实现的。然后,PLL 创建幅度恒定的信号,其频率取决于 SSB 信号。因此,信号仅在频率上发生变化(因此我们可以将其称为 FM),但仍可以使用 SSB 接收器收听(因此“SSB 兼容”)。主要目的是减少对消费电子产品的干扰。
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