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Modulación de banda lateral única, SSB

Modulación de banda lateral única, SSB


La modulación de banda lateral única se utiliza ampliamente en la parte de HF o en la parte de onda corta del espectro de radio para la comunicación por radio bidireccional. Hay muchos usuarios de modulación de banda lateral única. Muchos usuarios que requieren comunicación de radio bidireccional utilizarán una banda lateral única y van desde aplicaciones marinas, generalmente transmisiones de HF punto a punto, militares, así como radioaficionados o radioaficionados.

La modulación de banda lateral única o SSB se deriva de la modulación de amplitud (AM) y la modulación SSB supera una serie de desventajas de AM.

La modulación de banda lateral única se usa normalmente para la transmisión de voz, pero técnicamente puede usarse para muchas otras aplicaciones donde se requiere comunicación de radio bidireccional usando señales analógicas.

Como resultado de su uso generalizado, hay muchos elementos de equipos de comunicación por radio diseñados para usar radio de banda lateral única, que incluyen: equipos de receptor SSB, transmisor SSB y transceptor SSB.

¿Qué es la modulación de banda lateral única?

La modulación SSB de banda lateral única es básicamente una derivada de la modulación de amplitud, AM. Al eliminar algunos de los componentes de la señal AM ordinaria, es posible mejorar significativamente su eficiencia.

Es posible ver cómo se puede mejorar una señal de AM observando el espectro de la señal. Cuando una portadora de estado estable se modula con una señal de audio, por ejemplo, un tono de 1 kHz, se ven dos señales más pequeñas a frecuencias de 1 kHz por encima y por debajo de la portadora principal.

Si los tonos de estado estable se reemplazan con audio como el que se encuentra con el habla de la música, estos comprenden muchas frecuencias diferentes y se ve un espectro de audio con frecuencias sobre una banda de frecuencias. Cuando se modula sobre la portadora, estos espectros se ven por encima y por debajo de la portadora.

Se puede ver que si la frecuencia máxima que se modula en la portadora es de 6 kHz, entonces los espectros superiores se extenderán a 6 kHz por encima y por debajo de la señal. En otras palabras, el ancho de banda ocupado por la señal de AM es el doble de la frecuencia máxima de la señal que se utiliza para modular la portadora, es decir, es el doble del ancho de banda de la señal de audio a transportar.

La modulación de amplitud es muy ineficaz desde dos puntos. La primera es que ocupa el doble del ancho de banda de la frecuencia máxima de audio, y la segunda es que es ineficiente en términos de potencia utilizada. La portadora es una señal de estado estable y en sí misma no transporta información, solo proporciona una referencia para el proceso de demodulación. La modulación de banda lateral única mejora la eficiencia de la transmisión al eliminar algunos elementos innecesarios. En el primer caso, se quita el portador (se puede volver a introducir en el receptor y, en segundo lugar, se quita una banda lateral), ambas bandas laterales son imágenes especulares una de la otra y llevan la misma información. Esto deja solo una banda lateral, de ahí el nombre Single SideBand / SSB.

Receptor SSB

Si bien las señales que usan modulación de banda lateral única son más eficientes para la comunicación por radio bidireccional y más efectivas que la AM normal, requieren un mayor nivel de complejidad en el receptor. Como la modulación SSB tiene la portadora eliminada, es necesario reintroducirla en el receptor para poder reconstituir el audio original. Esto se logra utilizando un oscilador interno llamado Beat Frequency Oscillator (BFO) o Carrier Insertion Oscillator (CIO). Esto genera una señal portadora que puede mezclarse con la señal SSB entrante, lo que permite recuperar el audio requerido en el detector.

Normalmente, el propio detector de SSB utiliza un circuito mezclador para combinar la modulación SSB y las señales BFO. Este circuito a menudo se denomina detector de producto porque (como cualquier mezclador de RF) la salida es el producto de las dos entradas.

Es necesario introducir la portadora usando el BFO ​​/ CIO en la misma frecuencia relativa a la señal SSB que la portadora original. Cualquier desviación de esto hará que cambie el tono del audio recuperado. Si bien los errores de hasta aproximadamente 100 Hz son aceptables para aplicaciones de comunicaciones, incluida la radioafición, si se va a transmitir música, la portadora debe reintroducirse exactamente en la frecuencia correcta. Esto se puede lograr transmitiendo una pequeña cantidad de portadora y usando circuitos en el receptor para bloquearlo.

Medición de potencia de banda lateral única

A menudo es necesario definir la potencia de salida de un transmisor de banda lateral única o una transmisión de banda lateral única. Por ejemplo, es necesario conocer la potencia de un transmisor utilizado para la comunicación por radio de dos vías para poder juzgar su eficacia para aplicaciones particulares.

La medición de potencia para una señal SSB no es tan fácil como lo es para muchos otros tipos de transmisión porque la potencia de salida real depende del nivel de la señal moduladora. Para superar esto, se utiliza una medida conocida como potencia máxima de envolvente (PEP). Esto toma la potencia de la envolvente de RF de la transmisión y usa el nivel pico de la señal en cualquier instante e incluye cualquier componente que pueda estar presente. Obviamente, esto incluye la banda lateral que se está utilizando, pero también incluye cualquier portadora residual que pueda transmitirse.

El nivel de la potencia máxima de la envolvente puede expresarse en vatios, o actualmente se pueden utilizar cifras expresadas en dBW o dBm. Estos son simplemente los niveles de potencia relativos a 1 vatio o 1 milivatio respectivamente. A modo de ejemplo, una señal de 10 vatios de potencia máxima de envolvente está 10 dB por encima de una señal de 1 vatio y, por tanto, tiene una potencia de 10 dBW. Se puede utilizar una lógica similar para determinar las potencias en dBm.

Variantes de modulación de banda lateral única

Hay muchas variantes de modulación de banda lateral única que se utilizan, y hay varias abreviaturas diferentes para ellas. Estos se explican a continuación.

  • LSB: Esto significa banda lateral inferior. Esta forma de modulación de banda lateral única se forma cuando se transmite sólo la banda lateral inferior de la señal original. Normalmente, esto es utilizado por radioaficionados o radioaficionados en sus asignaciones por debajo de 9 MHz.
  • USB: Esto significa banda lateral superior. Esta forma de modulación de banda lateral única se forma cuando se transmite sólo la banda lateral superior de la señal original. Normalmente, esta forma de modulación SSB es utilizada por usuarios profesionales en todas las frecuencias y por radioaficionados o radioaficionados en sus asignaciones por encima de 9 MHz.
  • DSB: Esta es la banda lateral doble y es una forma de modulación en la que se toma una señal AM y se elimina la portadora para dejar las dos bandas laterales. Aunque es fácil de generar, no mejora la eficiencia del espectro y tampoco es particularmente fácil de resolver. En consecuencia, rara vez se usa.
  • SSB SC: Esto significa Portadora Suprimida de Banda Lateral Única. Es la forma de modulación SSB en la que la portadora se elimina por completo en contraposición a la portadora SSB reducida donde queda parte de la portadora.
  • VSB: Esto significa banda lateral vestigial. Es una forma de señal en la que una banda lateral está completamente presente y la otra banda lateral solo se ha cortado o suprimido parcialmente. Es muy utilizado para transmisiones de televisión analógica. Resulta útil porque la señal de vídeo de banda base es amplia (normalmente 6 MHz). Para transmitir esto usando AM se requeriría un ancho de banda de 12 MHz. Para reducir la cantidad de espectro utilizado, una banda lateral se transmite completamente, mientras que solo se transmiten las frecuencias más bajas de la otra. Las altas frecuencias se pueden mejorar posteriormente mediante filtros.
  • Portadora reducida SSB: En esta forma de modulación SSB, está presente una banda lateral junto con una pequeña cantidad de la portadora. Para algunas aplicaciones, se mantiene una pequeña cantidad de portador. Esto se puede utilizar para proporcionar una señal de referencia para una demodulación precisa.

Ventajas de SSB

La modulación de banda lateral única a menudo se compara con AM, de la que es una derivada. Tiene varias ventajas para la comunicación por radio bidireccional que superan con creces la complejidad adicional requerida en el receptor SSB y el transmisor SSB necesarios para su recepción y transmisión.

  1. Como la portadora no se transmite, esto permite una reducción del 50% en el nivel de potencia del transmisor para el mismo nivel de señal portadora de información. [Nota: para una transmisión de AM que utiliza una modulación del 100%, la mitad de la potencia se utiliza en la portadora y un total de la mitad de la potencia en las dos bandas laterales; cada banda lateral tiene una cuarta parte de la potencia].
  2. Como solo se transmite una banda lateral, hay una reducción adicional en la potencia del transmisor.
  3. Como solo se transmite una banda lateral, el ancho de banda del receptor se puede reducir a la mitad. Esto mejora la relación señal / ruido en un factor de dos, es decir, 3 dB, porque el ancho de banda más estrecho utilizado permitirá pasar menos ruido e interferencia.

El resumen de esto es que la modulación SSB ofrece una solución mucho más efectiva para la comunicación por radio bidireccional porque proporciona una mejora significativa en la eficiencia.

Resumen

Modulación de banda lateral única, SSB es el formato de modulación principal utilizado para la transmisión de voz analógica para la comunicación por radio bidireccional en la parte de HF del espectro de radio. Su eficiencia en términos de espectro y potencia en comparación con otros modos significa que durante muchos años ha sido la opción más efectiva de usar. Ahora se están utilizando algunas formas de transmisión de voz digital, pero es poco probable que la banda lateral única se elimine durante muchos años como el formato principal utilizado en estas bandas.

Ver el vídeo: Experiência 5: geração do sinal SSB (Octubre 2020).