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[资料]什么是 SSB 模式,为什么短波更多用 SSB 而不是 FM ? [复制链接] [手机版]

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离线zhangjingyu

只看楼主 倒序阅读 使用道具 绿 楼主  发表于: 2020-01-21 16:43:58 星期二
刚刚接触业余无线电获得 A 类操作证的朋友,总是在 VHF 和 UHF 使用 FM 直频和中继器开展业余无线电活动。其实还可以进行 SSB 通信的。VHF / UHF 频段 FM 模式有个趋势是频道化,没错我们一般都是使用固定中继或者固定频率,这对新人很友好。这提供了非常简单的操作,获得操作证书,办理执照后马上就可以出现在这些频率上。在掌握了中继器的使用,对 FM 语音 QSO 感到乏味之后。我们不能止步于此,下一步工作就是尝试使用业余卫星通联,或者更具有挑战性的 SSB (单边带)通联。

SSB 通信提供了更多的通联机会,主要是更远的距离,或者是国际通信。通常情况下,与 FM 信号相比,SSB 信号可以传播更远的距离,当然随着距离的增加,衰减会越来越严重。SSB 可用于 VHF 和 UHF 频段,实际应用不多。获得 B 类操作证书,办理短波电台执照以后,才可以在 所有业余波段按规定使用 SSB 。SSB 主要是语音模式,在 HF 频段主要是通过电离层反射进行超视距传播。接下来将更深入地探讨 SSB 语音模式的基础知识,并介绍其操作复杂性和与 FM 模式在操作上的细微差别。

什么是 SSB ?SSB 是幅度调制( AM )的一种特殊形式。有什么特别的呢?除了仅对信号幅度或功率变化的语音信息进行编码外,SSB 占用的带宽还不到完整“双边带”  AM 信号带宽的一半。让我们从最最基础的知识开始。

首先,一些关于带宽的基础知识:无线电信号由一定范围的发射频率组成。当操作员在收发器上调谐特定频率时,显示的频率值就是载波频率。可以将载波视为一个小的连续频带的参考位置,当按下 PTT 按钮并将某些语音音频提供给麦克风时,这些频带将同时发送。因此,发射器不仅发射该调谐的载波频率,还会发射在该载波值附近的用于编码所有音频频率信息的整个小频带。信号的这个很小的传输带的范围将随不同类型的调制方式而发生不同的变化,我们将所发射的频率的总范围范围称为信号带宽,以 Hz 为单位。

看下图包括 SSB 在内的常见工作模式占用带宽的图形比较。我们看到,FM 占用频带最宽,大约在 5 kHz 至 15 kHz 之间变化( FM 带宽随语音音频的功率或“响度”而变化)。CW 不是语音模式,其带宽最窄,它只能产生简单的音调,不能产生宽范围的音频频率语音。

SSB 仅利用 AM 的两个边带之一,并且省略了载波频率进行传输。下图展示了上边带 SSB 信号。AM 信号的宽度约为 6 kHz ,如果我们对其进行更详细的研究,我们会发现它实际上是由两个频带组成,在载波频率的每一侧,它们是“镜像”的冗余频带,或者说两边是对称的,完整的语音信号由 AM 信号的两个边带一起携带。另外,AM 信号还包括载波本身的传输。尽管这多的余双频带 AM 信号提供了高质量的音频,但它消耗了相对较宽的频谱。

顾名思义,SSB 模式就是仅利用 AM 两个边带之一,并且在传输中省略了载波频率。因此,SSB 信号的带宽仅是传统双边带信号 AM 带宽的一半。SSB 的较窄带宽具有几个重要含义:1,SSB 信号消耗业余频带内本来就稀缺的可用频谱,从而允许该频带上同时容纳更多信号,而不会彼此受到干扰;2,在较窄的频带中更密集地使用传输功率,从而在整个传输频带中提供更高的平均有效功率,从而使 SSB 信号比具有相同功率的 FM 或 AM 信号具有更高的“冲击性”。

您现在可能会问:“哪个边带用于 SSB 模式?”我们业余无线电爱好者使用的惯例是,高于 30 米波段(大于 10 MHz 的频率)的频带(包括所有 VHF 和 UHF 频带)都使用 USB (上边带)——与载波频率相邻并高于载波频率的频带。对于低于 30 米波段(低于 10 MHz 的频率)的频段,使用 LSB (下边带)。一个例外是 60 米频带( 5.3 MHz ),在这里习惯上使用 USB 模式。上下边带本没有什么区别,只是使用习惯的不同。

与传统的双边带 AM 或者 FM 相比, SSB 的音频的质量会差一些。与 AM 或 FM 信号相比,更窄的带宽决定了 SSB 信号所携带的音频信息的减少。结果,SSB 音频听起来会更细,更不丰富,但对于弱信号语音通信而言,仍可理解且绰绰有余。

弱信号:  传输距离较远的信号,例如电离层在地平线上折射并返回数百或数千公里远的地球所产生的信号,与发射天线的初始输出功率相比变得非常微弱。随着无线电波的扩展,其功率分布在更大的空间中,从而降低了远处接收站的有效功率。此外,信号极化方式在通过电离层的过程中基本上变得随机化,从而进一步降低了信号在极化不匹配的远距离接收天线上感应电流的能力。这些所谓的“弱信号”操作受益于上述 SSB 信号的相对较高的功率密度。当然 CW 模式优势更大。

SSB 在 VHF 和 UHF 频段上很少使用,国内的爱好者更喜欢进行短波通联,而不是在 VHF 和 UHF 使用 SSB 进行远距离通联。其实 VHF 和 UHF 的远距离实验更容易,也更容易突破世界记录,去看看吧,那些记录里没有一个是我们 BY 创造的。

不使用电离层反射的信号也可以利用 SSB 模式提供的高性能获得更大的距离,例如主要在本地传输的 VHF 或 UHF 信号。根据特定的地形特征和极化情况,VHF / UHF SSB 信号可以轻松通联 160 公里。对于不使用电离层反射的 SSB 通联,业余无线电爱好者通常使用水平极化,天线元件与地球表面平行。

没有 SSB 频道:与 FM 语音操作不同,SSB 模式不使用预定义的频道。而是,在一个连续的频段内进行调谐。这意味着我们可以在划分的窄带模式范围内使用任意频率,并在与载频相邻的 3 kHz 带宽上发送和接收信号。典型的接收器通常会采用标准 3 kHz SSB 带宽的 SSB 接收频段,将在该 3 kHz 频段内接收到的任何信号解调为音频。为了正确接收信号,接收机的接收频段必须在整个频率范围内与接收信号的精确频段位置对齐。否则,如果接收频段位置和信号位置之间未对准,则信号听起来会失真并且可能无法理解。

在许多现代的多模式收发器中使用数字信号处理( DSP )进行 SSB 信号的滤波。接收到的信号被数字化,进行滤波处理,再转换为模拟形式进而产生音频。

此外,由于在整个频带上不存在预定义的信道,因此信号很容易在相邻的频率空间中“重叠”并引起干扰。接收站将解调其 3 kHz 接收频带内的所有信号,有时会是多个不同的信号。每个信号的某些部分将在接收音频中听到,并具有不同程度的失真和对所需信号的干扰。可以调整接收滤波器,也就是使用更窄的接收带宽,以帮助减少来自频带上附近信号的此类干扰。许多现代多模式电台使用数字信号处理( DSP )进行这种类型的信号过滤。

这些是 SSB 操作的一些挑战,以连续的方式进行仔细搜索,而不是轻易地通过预定义的通道进行调整,并巧妙地利用各种滤波技术,以从几个相邻的信号中分离出单个所需信号。关于 SSB 的操作,我们需要更多地注意细节,以确保您的信号保持在 SSB 模式频带的适当部分内,并确保保持执照允许的范围内。发射前先守听是一个良好的习惯,在传输前注意确保在选定的载波频率附近没有其它电台正在使用,以最大程度地减少对他人的干扰。

改编自Stu Turner撰写的《Understanding Single Sideband (SSB)》。
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只看该作者 沙发  发表于: 2020-01-21 16:48:15 星期二  点亮(0)
CW和SSB模式是U/V段进行DX通联的神器
BH4IWK  业余无线电爱好者HAM

国内 U/V 段的单边带模式应用非常少,从一开始接触业余无线电我们多数都使用FM模式,包括中继和直频通信。当然,这是最好的开端,中继给了我们使用手台就能通联很多很远电台的可能。FM 模式的设备非常容易买到,价格便宜,可选择的设备也是非常多。我们也经常使用FM模式在直频通联,当然难度比中继要大得多。

想要进行远距离通联,FM 实在不是好方式。U/V 段的远距离通联记录都是使用 SSB,CW 和数据模式创造的。使用相同的功率,相同的天线,当 FM 信号完全被噪声淹没的时候,SSB 信号依然清晰可辨。差距是多少呢?大概是 10 dB 或者更多,在 S 表上体现为 2 格左右。换句话说,使用 SSB 模式相当于给使用 FM 模式更换了一支增益高出之前 10 dB 的天线,或者其效果相当于增加了 10 倍功率。

SSB 的优势如此之大,我们为什么不选择使用 SSB 模式呢?SSB 的电路比 FM 要复杂的多,设备价格也是贵了许多。但是作为一个有上进心,想要通联更远的业余无线电爱好者,我们首选的语音模式是 SSB 。当然 CW 模式优势更大,但是 CW 学习起来稍微复杂一些。

目前很多拥有全段全模式电台的朋友,甚至都没有尝试过 U/V 段的 SSB 和 CW 模式。我们缺少这样的应用场景,SSB 应用基本上限于业余卫星和为数不多的 VHF 比赛。真希望越来越多的爱好者加入到 U/V 段 DX 通联的行列中来,利用突发E层,大气波导,通联更多更远的电台。
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