单边带相关知识

1、(单边带)工作模式和原理提到SSB就不得不谈谈AM，SSB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SSB的产生方法，我觉得可以根据混频的原理来说明调幅波的频谱特征： 由于非线性元件的特点，两个不同频率的信号频率1和频率2通过非线性元件会出现4个频率：两个频率的和，两个频率的差，频率1，频率2。通常无线电通 信要传送的有用信号是音频，假设要传送的音频有两个，500HZ和3KHZ，载波频率为10MHZ，那这三个信号被同时送到调制器中后将产生7个频率： 10MHZ+500HZ=10

2、.0005MHz;10MHZ+3KHZ=10.003MHZ;10MHZ-500HZ=9.9995MHZ;10MHZ-3KHZ=9.997MHZ10MHZ500HZ3KHZ 在这些频率当中，我们把和频率（10.0005MHZ,10.003MHZ）称为上边带，简称USB；而把差频率（9.9995MHZ, 9.997MHZ）称为下边带，简称LSB。这两个边带都是比较高的频率和10MHZ的载波频率一样很容易被发射出去,也只有这两个边带的无线电信号包含 着我们需要传送的信息,而且这两个边带中携带的信息完全一样.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

3、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.前面说过了,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）。 单边带信号的产生： 幸好我们有一种调制器叫平衡调制器，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

4、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。单边带接收机的工作程式：对于简单的直接解调式单边带接收机来说（别告诉我你不知道什么是直接解调式接收机，如果当真不知道的话，你就别往下看了，把6CR的PIXIE找出来 看明白）。由于接收到的LSB或者USB信号中不包含载

5、波信号，所以必须在接收机里把缺失的载波补上(这个过程其实就是把SSB信号恢复成调幅波），否则 就不能得到我们想要的有用信息。比如：对于10.003MHZ的单音调制（指的调制信号只有3KHZ这一个频率分量，实际的调制信号是3003KHZ的音频频带分量）USB信号来说，它 缺失的是10.000MHZ的载波，如果在接收机里不把这个10MHZ的载波补上的话，那对于检波器来说，检波器面对的将是一个10.003MHZ的单一 频率分量。如果在本地人为的产生一个10.000MHZ的频率（对于直接解调接收机来说，这个10.000MHZ就是本振频率，或者称为BFO），那么送 入检波器的将是两个频率分量： 10.0

6、03MHZ、10.000MHZ 那么这两个频率经过非线性检波器将会产生4个频率分量： 10.003MHZ-10.000MHZ=3KHZ10.003MHZ+10.000MHZ=20.003KHZ10.003MHZ10.000MHZ显然我们需要的是第一个频率分量10.003MHZ-10.000MHZ=3KHZ。其余的频率分量因为都是高频信号，使用简单的低通滤波器就可以完 全消除它。上面的推导过程也同样适用于下边带（LSB），但是需要注意的一点就是由于上下边带处在频谱上不同的位置，所以，对于10.003的下边带信号 来说，它的载波点就在10.006MHZ。如果读者头脑比较清楚的话，应该不难理解。 超

7、外差式单边带接收机的工作程式： 对于超外差接收机来说，就不能不谈到频谱倒置的问题，至于其他的变频中放和普通的超外差原理上是一样的，这里就不赘述了。超外差接收机的工作程式有两 种，差频变频方式与和频变频方式。对于和频变频器产生的中频来说，数学关系比较单纯，它不会改变信号的特征。简单的说，接收到的LSB信号，经过和频变频 器后产生的中频仍然是LSB信号。但是对于本振频率高于接收频率的差频变频方式的电路来说，情况就完全不同了。经过差频变频器产生的中频信号将是和接收到的信号边带相反的，即所谓的频 谱倒置。简单的说，接收到的LSB信号，经过变频后产生的中频将是USB信号。那么在进行单边带解调时，就必须按

8、照USB信号的特点来进行选择BFO的频 率才能正确解调出我们希望的有用信号。 在了解单边带通信之前应该首先了解一些音频方面的知识。人耳能听到的声音是机械波，很容易用换能装置和电信号对应联系起来。频率落在20赫兹到20千赫兹左右的信号是一般人耳能听到的音频范围。低于20赫 兹是次声波，超过20千赫兹是超声波。语音是由复杂的带有丰富谐波的音频信号，不同谐波分量的组合构成人的音色特点，不见其人只闻其声就能分辨熟人主要就 是根据音色特征。事实上，在300赫兹到3千赫兹范围内，就能基本反应语音的内容和音色特征，在利用电信号语音通信的系统只要能传输300到3000赫兹 的带宽就足够了。所以话音通信的音频带

9、宽一般规定为2。7KC，从0开始也就是3KC，而一般中短波广播要传送音乐，规定为6KC音频带宽。 了解了无线电波要传送的音频任务之后，我们再看看无线电波是如何搭载音频信号的。两个不同能量状态或是具有方向（矢量）的物理量之间的循环变化都可以视做 振动（这是我个人根据自己的理解给振动下的定义，希望朋友们拍砖。）所有的物理振动都具有两个可以观测的物理量振幅和频率。音频和高频无线电波在电路 中都可以看做方向和幅度规律变化的振动电信号交流电，这样我们就能够让频率较高的电信号的振幅或频率的变化随音频信号而变化就能反应音频的变化信息， 接收端再还原回来就实现了高频对音频的调制和解调的过程。较高频率的电信号我

10、们就叫载波。 许多书籍说音频不能进行远距离传送，而要靠无线电波来传送，大多是模糊了机械音频信号和电音频信号的概念。实际上，在发射到空中之前，电路中的音频信号和 所谓的载波信号都是一样的交流电信号只是频率不同而已，只是从转化成电磁波的换能角度来看，高频的载波装置辐射换能效率高而已。 了解了以上基本知识，我们还能迅速理解什么是调幅、单边带和调频的普及知识。在这儿一直强调普及知识一词的原因是希望和专业上的分析解释方法区分开。专业 上一般沿用了研究物理振动的数学分析方法，比如三角函数、复数甚至高等数学方面的知识，对于一般非专业的爱好者那是很乏味也很痛苦的事情。 高频电信号的幅度变化随音频频率变化，变化

11、的幅度大小随音频幅度的变化的调制方法就叫调幅。调幅的过程是在非线性器件中进行的，因为这个器件也可以看做是 一个混频器，用最简单的数学分析方法来说明，就是会生成最基本的四个电信号，原来的音频Fm、载波F和它们的和差电信号F+Fm、 F-Fm。发射到空中的AM调幅信号一般包含频率相近的载波F、F+Fm、F-Fm三个信号，显然，其中和差信号的音频信息是一样，依据以上知识可知道， AM话音占用了2X3KC=6KC、广播则占用2X6=12KC的带宽，造成频率资源和能量的浪费。但AM的接收解调装置可以最便宜，适合民用和普及。 载波在某固定频率两边随音频变化而变化，变化的大小随音频的幅度而变化的调制方法，就

12、叫调频FM，当然还有波的相位上的调制等也可以看做FM方式。FM的 解调过程可以进行限幅放大从而抑制干扰提取有用信号，因此其抗干扰性能较好，缺点是解调电路复杂，占用频带宽，不过电路的复杂现在不是问题了，但资源浪费 是首要的问题，所以一般只用于传播距离不远的频段上，以提高频率资源复用。短波上只有十米波以上才能用到。 单边带调制： 通过前面的预备知识，我们已经了解AM信号有三种信号，其中音频载波和差信号携带信息是一样的，而载波不携带任何信息，载波和音频的和信号频率带在频率 坐标图上显然落在载波之上，称上边带USB，差信号带则落在载波之下称下边带信号LSB。从节约空中能量提高信息搭载效率来看，只要发射

13、上下边带一种即 可，这就是单边带通信技术诞生的原因吧。SSB（单边带通讯），也是短波的主要通讯方式1、在了解单边带通信之前应该首先了解一些音频方面的知识。人耳能听到的声音是机械波，很容易用换能装置和电信号对应联系起来。频率落在20赫兹到20千赫兹左右的信号是一般人耳能听到的音频范围。低于20赫兹是次声波，超过20千赫兹是超声波。语音是由复杂的带有丰富谐波的音频信号，不同谐波分量的组合构成人的音色特点，不见其人只闻其声就能分辨熟人主要就是根据音色特征。事实上，在300赫兹到3千赫兹范围内，就能基本反应语音的内容和音色特征，在利用电信号语音通信的系统只要能传输300到3000赫兹的带宽就足够了。所

14、以话音通信的音频带宽一般规定为2。7KC，从0开始也就是3KC，而一般中短波广播要传送音乐，规定为6KC音频带宽。2、了解了无线电波要传送的音频任务之后，我们再看看无线电波是如何搭载音频信号的。两个不同能量状态或是具有方向（矢量）的物理量之间的循环变化都可以视做振动（这是我个人根据自己的理解给振动下的定义，希望朋友们拍砖。）所有的物理振动都具有两个可以观测的物理量振幅和频率。音频和高频无线电波在电路中都可以看做方向和幅度规律变化的振动电信号交流电，这样我们就能够让频率较高的电信号的振幅或频率的变化随音频信号而变化就能反应音频的变化信息，接收端再还原回来就实现了高频对音频的调制和解调的过程。较高

15、频率的电信号我们就叫载波。许多书籍说音频不能进行远距离传送，而要靠无线电波来传送，大多是模糊了机械音频信号和电音频信号的概念。实际上，在发射到空中之前，电路中的音频信号和所谓的载波信号都是一样的交流电信号只是频率不同而已，只是从转化成电磁波的换能角度来看，高频的载波装置辐射换能效率高而已。了解了以上基本知识，我们还能迅速理解什么是调幅、单边带和调频的普及知识。在这儿一直强调普及知识一词的原因是希望和专业上的分析解释方法区分开。专业上一般沿用了研究物理振动的数学分析方法，比如三角函数、复数甚至高等数学方面的知识，对于一般非专业的爱好者那是很乏味也很痛苦的事情。高频电信号的幅度变化随音频频率变化，

16、变化的幅度大小随音频幅度的变化的调制方法就叫调幅。调幅的过程是在非线性器件中进行的，因为这个器件也可以看做是一个混频器，用最简单的数学分析方法来说明，就是会生成最基本的四个电信号，原来的音频Fm、载波F和它们的和差电信号F+Fm、 F-Fm。发射到空中的AM调幅信号一般包含频率相近的载波F、F+Fm、F-Fm三个信号，显然，其中和差信号的音频信息是一样，依据以上知识可知道，AM话音占用了2X3KC=6KC、广播则占用2X6=12KC的带宽，造成频率资源和能量的浪费。但AM的接收解调装置可以最便宜，适合民用和普及。载波在某固定频率两边随音频变化而变化，变化的大小随音频的幅度而变化的调制方法，就叫

17、调频FM，当然还有波的相位上的调制等也可以看做FM方式。FM的解调过程可以进行限幅放大从而抑制干扰提取有用信号，因此其抗干扰性能较好，缺点是解调电路复杂，占用频带宽，不过电路的复杂现在不是问题了，但资源浪费是首要的问题，所以一般只用于传播距离不远的频段上，以提高频率资源复用。短波上只有十米波以上才能用到。3、单边带调制通过前面的预备知识，我们已经了解AM信号有三种信号即F、F+Fm、F-Fm，其中音频载波和差信号携带信息是一样的，而载波不携带任何信息，载波和音频的和信号频率带在频率坐标图上显然落在载波之上，称上边带USB，差信号带则落在载波之下称下边带信号LSB。从节约空中能量提高信息搭载效率

18、来看，只要发射上下边带一种即可，这就是单边带通信技术诞生的原因吧。 提到SSB就不得不谈谈AM，SSB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SSB的产生方法，我觉得可以根据混频的原理来说明调幅波的频谱特征：由于非线性元件的特点，两个不同频率的信号频率1和频率2通过非线性元件会出现4个频率：两个频率的和，两个频率的差，频率1，频率2。通常无线电通信要传送的有用信号是音频，假设要传送的音频有两个，500HZ和3KHZ，载波频率为10MHZ，那这三个信号被同时送到调制器中后将产生7

19、个频率：10MHZ+500HZ=10.0005MHz;10MHZ+3KHZ=10.003MHZ;10MHZ-500HZ=9.9995MHZ;10MHZ-3KHZ=9.997MHZ10MHZ500HZ3KHZ 在这些频率当中，我们把和频率（10.0005MHZ,10.003MHZ)称为上边带，简称USB；而把差频率（9.9995MHZ,9.997MHZ)称为下边带，简称LSB。这两个边带都是比较高的频率和10MHZ的载波频率一样很容易被发射出去,也只有这两个边带的无线电信号包含着我们需要传送的信息,而且这两个边带中携带的信息完全一样. 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

20、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. 前面说过了,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）。一、单边带信号的产生：幸好我们有一种调制器叫平衡调制器，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

21、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。二、单边带接收机的工作程式：对于简单的直接解调式单边带接收机来说（别告诉我你不知道什么是直接解调式接收机，如果当真不知道的话，你就别往下看了，把6CR的PIXIE找出来看明白）。由于接收到的LS

22、B或者USB信号中不包含载波信号，所以必须在接收机里把缺失的载波补上(这个过程其实就是把SSB信号恢复成调幅波），否则就不能得到我们想要的有用信息。比如：对于10.003MHZ的单音调制（指的调制信号只有3KHZ这一个频率分量，实际的调制信号是3003KHZ的音频频带分量）USB信号来说，它缺失的是10.000MHZ的载波，如果在接收机里不把这个10MHZ的载波补上的话，那对于检波器来说，检波器面对的将是一个10.003MHZ的单一频率分量。如果在本地人为的产生一个10.000MHZ的频率（对于直接解调接收机来说，这个10.000MHZ就是本振频率，或者称为BFO），那么送入检波器的将是两个频

23、率分量：10.003MHZ10.000MHZ那么这两个频率经过非线性检波器将会产生4个频率分量：10.003MHZ-10.000MHZ=3KHZ10.003MHZ+10.000MHZ=20.003KHZ10.003MHZ10.000MHZ 显然我们需要的是第一个频率分量10.003MHZ-10.000MHZ=3KHZ。其余的频率分量因为都是高频信号，使用简单的低通滤波器就可以完全消除它。上面的推导过程也同样适用于下边带（LSB），但是需要注意的一点就是由于上下边带处在频谱上不同的位置，所以，对于10.003的下边带信号来说，它的载波点就在10.006MHZ。如果读者头脑比较清楚的话，应该不难理

24、解。三、超外差式单边带接收机的工作程式：对于超外差接收机来说，就不能不谈到频谱倒置的问题，至于其他的变频中放和普通的超外差原理上是一样的，这里就不赘述了。超外差接收机的工作程式有两种，差频变频方式与和频变频方式。对于和频变频器产生的中频来说，数学关系比较单纯，它不会改变信号的特征。简单的说，接收到的LSB信号，经过和频变频器后产生的中频仍然是LSB信号。但是对于本振频率高于接收频率的差频变频方式的电路来说，情况就完全不同了。经过差频变频器产生的中频信号将是和接收到的信号边带相反的，即所谓的频谱倒置。简单的说，接收到的LSB信号，经过变频后产生的中频将是USB信号。那么在进行单边带解调时，就必须

25、按照USB信号的特点来进行选择BFO的频率才能正确解调出我们希望的有用信号。如果读者把前面的信号频谱的段落都看明白了的话，应该可以理解频谱倒置的关系。在分析原理时，可以设:语音信号频谱为03KHz；7.060MHz下边带信号频谱为7.0607.057MHz;7.060MHz上边带信号频谱为7.0607.063MHz;SSB的平衡调制、信号混频可以简单看做两个信号进行加、减，得到和频、差频两个信号；常见的SSB晶体滤波器实际上只允许某段范围的信号通过，一般带宽为3KHz 下面这个图是一个实际SSB发信机的原理框图，收信机的原理分析只是这个过程的反方向，注意红色的信号频谱变化，注意它对应的是上边带

26、还是下边带：当晶体滤波器的滤波范围是4.0003.997MHz时，假设本振1频率为4.000MHz、本振2为11.0592MHz，则可以得到7.0592的上边带信号（波谱范围为：7.05927.0622MHz）当以上电路条件不变，仅仅是本振1变为3.997MHz时，可以得到7.0622的下边带信号（波谱范围为：7.06227.0592MHz）设F1为第一次变频（BFO），F2为第二次变频，fl-fh为语音信号频率（0-3K）第一次变频时，和频=F1+flF1+fh是F1的USB差频= F1-flF1-fhF1的LSB第二次变频时：和频=F2+（F1+ fl）F2+（F1+ fh）是F1+F2的

27、USB差频= F2-（F1-fl）F2-（F1-fh）=F2-F1+fl F2-F1+fh是F2-F1的USB大家可以试试看，当晶体滤波器的范围变为4.0004.003MHz、而本振1分别变为4.000和4.003MHz时，情况会怎么样？再想想，当晶体滤波器的范围为f1f2、而本振1分别变为f1和f2时，情况会怎么样？这是一个很有趣的数字游戏，蕴含着一些内在规律，弄清楚了，对DIY绝对有好处！对于一部SSB收发机而言，当晶体滤波器的范围为f1f2时，本振1应分别变为f1和f2而不能改变，要改变收发频率，一般仅仅需要改变本振2。当本振1分别在f1和f2变化时，在同频段内可以得到上或下边带信号，这

28、两个信号的波谱范围是一样的，但分别对应于两个不同频点的上/下边带。（看一下上面两个图的天线上面的括号内的表述）上面的分析是针对一次变频的机器而言，二次或多次变频的有所不同但分析方法基本相仿。平衡调制可以由平衡混频器实现的。平衡混频器的原理非常简单，就是一个可以实现线性乘法的器件或电路。如果学过高中数学，肯定对三角函数中的积化和差公式有印象。cosA×cosB(cos(A+B)+cos(A-B)/2 根据这个公式可以清晰的看到，平衡混频器使两个输入信号进行线性乘法，其输出信号就是输入信号的和频与差频。理想的平衡混频器不会有其他输出成分。但是很遗憾，这个世界上没有完全符合理想模型的器件。

29、任何实际的器件或电路都会有其他成分输出。比如泄漏载波输出。漏载的强度与具体电路的设计和调试情况密切相关。一般具有平衡混频器这样结构的器件或电路不作什么特殊处理应该对载波输出有10dB以上的抑制，稍作处理可以达到20dB以上的抑制（象专用的混频器），经过精心调整可以实现高达4050dB的抑制。象SBL-1这样的器件应该至少可以实现40dB的抑制。一般应用已经无需额外的调整了。载波抑制情况与具体的工作条件也是有关的，但绝对不是说“有调制信号时,平衡电路才起逆制作用”。 一般采用晶体电容梯形边带滤波器的电路都好不到哪里去。带内波动（通俗的讲就是通带内的特性不平坦引起的起伏变化）和边沿的斜率是一对矛盾

30、。通常意义上滤波器带宽是指与峰值比较衰减到0。7倍之间的宽度，单边带的要求是2。1KC到2。7KC即可，这其实不难解决。但要保证边沿特性的陡峭却没那么容易。比如去年我自己设计实验的AW03H手持QRP电路中采用的USB边带滤波器3DB（也就是对应0。7倍峰值带宽）带宽是1。8KC到2。1KC之间（抽查），而40DB左右的带宽在6KC到8KC之间，并且到了这一阶段频率较高的一边呈缓慢下降的趋势，频率较低的一边则呈接近垂直状态，也接近一般单个晶体工作于等效LC并联状态的曲线形状，这样刚好适合平衡度不好的MC3361最大限度的克服载漏。比较理想的晶体滤波器的制作方法可能还是差接桥形晶体滤波器。但要定做晶体和电感不适合业余DIY。日本爱好者普遍使用10MC以上的晶体做串接梯形滤波器，我用12。8的试验过，曲线不错，这种选用的理论根据估计和晶体自身带宽的固有百分比有关，比如低频单个的带宽窄，几个串接后带内波动大，10MC以上刚好等。但还有其他的应用障碍因素，我没有继续做太多的实验，已是题外话了。上、下边带与差频和频发现有些刚接触业余无线电通信的朋友，对于边带与差频、和频的关系认识的不是太清楚，有必要讨论一下，以免在DIY时受到不必要的困扰。首先解释一下边带：以一个单音频FA去调制载频FO，会得到三个基本频率成分，FO+FA、FO、FO-FA。高于FO的频率称为上边频，