單邊帶（SSB）信號(hào)的產(chǎn)生方法

　　單邊帶調(diào)制也將消息的頻譜從基帶移到一個(gè)較高的頻率上，而且在平移后的信號(hào)頻譜內(nèi)原有頻率分量的相對(duì)關(guān)系保持不變的調(diào)制技術(shù)。單邊帶 （SSB）調(diào)制也可看作是調(diào)幅（AM）的一種特殊形式。從圖1b中可以看出，調(diào)幅信號(hào)頻譜由載頻fc和上、下邊帶組成，被傳輸?shù)南趦蓚€(gè)邊帶中，而且每一邊帶包含有完整的被傳輸?shù)南ⅰＲ虼?，只要發(fā)送單邊帶信號(hào)，就能不失真地傳輸消息。顯然，把調(diào)幅信號(hào)頻譜中的載頻和其中一個(gè)邊帶抑制掉后，余下的就是單邊帶信號(hào)的頻譜。

　　與標(biāo)準(zhǔn)幅度調(diào)制相比，單邊帶調(diào)制（SSB）對(duì)于頻譜和輸出功率的利用率更高。盡管很少用于數(shù)據(jù)傳送，SSB仍廣泛地用于HF和VHF低端的語音通訊。雙邊帶調(diào)制信號(hào)包含有兩個(gè)完全相同的基帶信號(hào)，即上、下邊帶。由于兩個(gè)邊帶含的信息相同，因而從信息傳輸角度考慮，傳送一個(gè)邊帶同樣可以達(dá)到信息傳輸?shù)哪康?。單邊帶調(diào)制，就是通過某種辦法，只傳送一個(gè)邊帶的調(diào)制方法。

　　下邊帶SSB信號(hào)的時(shí)域表示式為：

　　Sm（t）=m（t）cosωct+m'（t）sinωct （1）

　　上邊帶SSB信號(hào)的表示式：

　　Sm（t）=m（t）cosωct-m'（t）sinωct（2）

　　式中，m'（t）是m（t）的希爾伯特變換。

　　單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生，通常采用濾波法和相移法兩種。

　　所謂濾波法，是對(duì)雙邊帶信號(hào)利用網(wǎng)絡(luò)濾出單邊帶信號(hào)，因?yàn)?，一般的m（t）具有豐富的低頻成分，因而要求濾波器的截止特性極為陡峭才行。在實(shí)際中，往往采用多次頻移及多次濾濾的辦法來實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。圖中，ωs1<ωs2，而且濾波器I一般工作在較低頻率上，這樣做便于設(shè)計(jì)一個(gè)較為滿意的單邊帶濾波器。倘若m（t）不包含顯著的低頻成分，則這種濾波法是行之有效的，如果是數(shù)字信號(hào)，則它的低頻成分極為豐富。

　　這種產(chǎn)生SSB的方法的特點(diǎn)是：首先對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，而后濾掉不需要的邊帶和載波。這種方法通常被認(rèn)為是低效率的，因?yàn)樗鼘⒋蠹s2/3的功率消耗于濾波器。

　　相移法，是模仿式（1）運(yùn)算關(guān)系的一種實(shí)現(xiàn)方法。這種方法的原理示于圖2.這里，關(guān)鍵在于制作一個(gè)相移網(wǎng)絡(luò)。由于在全頻率內(nèi)相移-π/2的要求很難達(dá)到，故在實(shí)際中往往由寬頻帶（有限帶寬的）相移網(wǎng)絡(luò)來替代。

　　相移法產(chǎn)生SSB信號(hào)的一種具體方法

　　圖3所示電路利用一個(gè)集成了所有必要功能單元的IC與寬帶網(wǎng)絡(luò)、低電壓運(yùn)放相配合，可以產(chǎn)生35MHz至80MHz的SSB信號(hào)。圖中所有IC均工作于3V±10%.

　　各部分的組成和作用分別介紹如下：

　　MAX2452芯片（IC1）

　　MAX2452是一個(gè)單片正交借調(diào)器集成電路，具有本機(jī)振蕩器和八分頻前置分頻器。MAX2452電源電壓為+3V,電流消耗為4.1mA。能夠?qū)⑿盘?hào)解調(diào)為I/Q基帶信號(hào)，具有1.35V電壓轉(zhuǎn)換增益，MAX2452解調(diào)器能夠接收 15到80MHz頻率范圍內(nèi)的中頻信號(hào)。

　　使能引腳ENABLE為低電平時(shí)，可使電源電流消耗減少到<2uA.為了盡量減少寄生反饋，MAX2452內(nèi)部震蕩器的頻率通過外界調(diào)諧元件設(shè)置為中頻頻率的兩倍。震蕩器和相關(guān)周相轉(zhuǎn)換產(chǎn)生不同的低振幅信號(hào)，而且具有42dB電壓轉(zhuǎn)換增益。MAX2452采用16引腳狹窄型SO封裝。

　　如果產(chǎn)生SSB信號(hào)采用移相（代數(shù)）法。兩個(gè)調(diào)制器分別被用作QAM（正交振幅調(diào)制）中的同相和正交調(diào)制，二者均包含于IC1中。該電路具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　·低成本，低功耗；

　　·輸出信號(hào)（35MHz至80MHz）覆蓋了4m和6m業(yè)余無線波段；

　　·用戶可通過反轉(zhuǎn)兩對(duì)線的連接而在上/下邊帶間轉(zhuǎn)換；

　　·不需要濾波器；

　　·一片IC1內(nèi)包含了所需的振蕩器、兩個(gè)調(diào)制器和一個(gè)求和放大器。

　　該電路不需要濾波器來抑制載波和邊帶頻率，因?yàn)檎{(diào)制過程已包含了頻率甄別功能。舉例來說，如果載波信號(hào)sinωct而調(diào)制信號(hào)為sinωMt（不考慮信號(hào)幅度）。調(diào)制過程（混頻）實(shí)際就是將載波和調(diào)制信號(hào)相乘，如下所示：

　　[sinωMtsinωct]=0.5cos（ωM-ωc）t-0.5cos（ωM+ωc）t

　　上述兩路信號(hào)移相90°后則變成為余弦形式：

　　sin（ωct+90°）=cos（ωct），sin（ωMt+90°）=cosωMt

　　將移相90°后的兩路信號(hào)送入另外一個(gè)調(diào)制器相乘得到：

　　[cosωMt][cosωct]=0.5cos（ωM-ωc）t+0.5cos（ωM+ωc）t

　　請(qǐng)注意，下邊帶信號(hào)，也就是上式中含cos（ωM-ωc）t的項(xiàng)，經(jīng)兩路信號(hào)求和后得到加強(qiáng)而產(chǎn)生IC1的輸出。上邊帶信號(hào)，也就是含cos（ωM+ωc）t的項(xiàng)，在兩路信號(hào)相加后被互相低消。

　　RC相移網(wǎng)絡(luò)

　　RC相移網(wǎng)絡(luò)提供低頻-π/2相移，采用RC相移網(wǎng)絡(luò)主要是為簡(jiǎn)化電路，而不是減少元件。RC相移網(wǎng)絡(luò)由R、C1、C2、C3、C4、C5、C6組成，其中R=12K±10%，C10.044μF，C2=0.033μF,C3=0.02μF,C4=0.01μF,C5=5600pF,C6=100nF,由R、C1、C2、C3、C4、C5、C6組成了復(fù)合的π型RC低頻移相器，它可簡(jiǎn)化成雙輸入雙輸出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。相移大小約為-π/2。該網(wǎng)絡(luò)利用5%的元件可獲得300Hz至3500Hz的響應(yīng)，相位誤差<1°，增益誤差<0.2dB。

　　從信號(hào)的流程上來看，由話簡(jiǎn)輸出的聲音信號(hào)經(jīng)U1放大100倍后，分成兩路到達(dá)U2-1和U2-2，U2-1實(shí)際上是一個(gè)跟隨器，U2-2起著一個(gè)反相的作用。兩路輸出信號(hào)經(jīng)RC低頻相移網(wǎng)絡(luò)-π/2相移量的作用，使得到達(dá)U2-3和U2-4前端的信號(hào)的相位相差-π/2經(jīng)過U2-3和U2-4的作用之后，到達(dá)IC1的I、Q端，相位相差-π/2保持不變。

　　U2-3和U2-4的輸出信號(hào)進(jìn)入IC1，先與本振信號(hào)混頻后，再相加，即可得到SSB信號(hào)。

　　U1和U2單元

　　U1由MAX492構(gòu)成，它實(shí)際上起著一個(gè)放大器的作用，放大倍數(shù)為100。

　　U2由MAX494構(gòu)成，它是一個(gè)四單元的放大器，U2-1相當(dāng)于一個(gè)跟隨器，U2-2相當(dāng)于一個(gè)反相器，U2-3和U2-4不僅具有主放大的作用，也起著濾波器的作用。

　　為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，所示電路采用了IC1的內(nèi)部振蕩器。當(dāng)該電路工作于142MHz振蕩頻率、71MHz載波率時(shí)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，-27dB的載波抑制率比MAX2452數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)定的參數(shù)規(guī)定典型值低8dB,但對(duì)于采用單端方式驅(qū)動(dòng)IC1和I和Q輸入的電容來說仍是可以接受的（采用差分驅(qū)動(dòng)可改進(jìn)性能）。

　　結(jié)語

　　利用MAX2452來實(shí)現(xiàn)單邊帶信號(hào)的調(diào)制，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，信噪比高。我們已完成具體電路的制作，并應(yīng)用在語音信號(hào)識(shí)別的信道部分，話音清晰，噪聲低。主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為信噪比比我們經(jīng)常使用的軍用裝備XXX高8dB（平均）左右，從而有效地提高識(shí)別的準(zhǔn)確度。