Modulación de banda lateral única SSB

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La modulación de banda lateral única, SSB se utiliza en muchas aplicaciones de voz. Se utiliza para comunicaciones de alta definición, pero se han utilizado formas para la radiodifusión de televisión analógica.

 

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

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

La modulación de banda lateral única se utiliza normalmente para la transmisión de voz, pero técnicamente se puede utilizar para muchas otras aplicaciones donde se requiere comunicación por radio bidireccional utilizando 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, incluyendo: receptor SSB, transmisor SSB y equipos transceptores SSB.

¿Qué es la modulación de banda lateral única?

Banda lateral única, la modulación SSB 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 AM mirando el espectro de la señal. Cuando un portador de estado estacionario se modula con una señal de audio, por ejemplo un tono de 1 kHz, se ven dos señales más pequeñas a frecuencias 1 kHz por encima y por debajo del portador principal.

Si los tonos de estado estacionario 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 modulan en el portador, estos espectros se ven por encima y por debajo del portador.

Modulación de banda lateral única que muestra la banda lateral restante y la banda lateral inferior suprimida y el portador
Modulación de banda lateral única

Se puede ver que si la frecuencia máxima que se modula en el portador 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 AM es el doble de la frecuencia máxima de la señal que se utiliza para modular el portador, es decir, el doble del ancho de banda de la señal de audio que se va a transportar.

La modulación de amplitud es muy ineficiente desde dos puntos. La primera es que ocupa el doble de ancho de banda de la frecuencia máxima de audio, y la segunda es que es ineficiente en términos de la potencia utilizada. El portador es una señal de estado estacionario y en sí mismo no lleva 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 primer lugar, se retira el portador – se puede volver a introducir en el receptor, y en segundo lugar se retira una banda lateral – ambas bandas laterales son imágenes espejo una de la otra y llevan la misma información. Esto deja solo una banda lateral, de ahí el nombre Single SideBand / SSB.

Receptor SSB

Mientras que las señales que utilizan modulación de banda lateral única son más eficientes para la comunicación por radio bidireccional y más eficaces que la AM ordinaria, requieren un mayor nivel de complejidad en el receptor. Como la modulación SSB ha eliminado el portador, esto necesita ser reintroducido en el receptor para poder reconstituir el audio original. Esto se logra utilizando un oscilador interno llamado oscilador de frecuencia de ritmo (BFO) u oscilador de inserción portador (CIO). Esto genera una señal portadora que se puede mezclar con la señal SSB entrante, permitiendo así recuperar el audio requerido en el detector.

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

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

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 bidireccional para permitir que su eficacia sea juzgada 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 la potencia de envoltura máxima (PEP). Esto toma la potencia de la envolvente de RF de la transmisión y utiliza el nivel máximo 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 portador residual que pueda transmitirse.

El nivel de la potencia máxima de la envolvente se puede indicar en vatios, o hoy en día se pueden utilizar figuras citadas en dBW o dBm. Estos son simplemente los niveles de potencia relativos a 1 vatio o 1 milvatio, respectivamente. Como ejemplo, una señal de potencia de envoltura máxima de 10 vatios es de 10 dB por encima de una señal de 1 vatio y, por lo tanto, tiene una potencia de 10 dBW. Una lógica similar se puede utilizar para determinar 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 la banda lateral inferior solo 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 la banda lateral superior solo 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: Se trata de doble banda lateral y es una forma de modulación donde se toma una señal AM y se retira el portador para salir de las dos bandas laterales. Aunque es fácil de generar, no da ninguna mejora en la eficiencia del espectro y tampoco es particularmente fácil de resolver. En consecuencia, rara vez se usa.
  • SSB SC: Esto significa portador suprimido de banda lateral única. Es la forma de modulación SSB donde el portador se elimina por completo en oposición al portador reducido SSB donde parte del portador se deja.
  • VSB: Esto significa banda lateral vestigial. Es una forma es señal donde una banda lateral está completamente presente, y la otra banda lateral que solo ha sido parcialmente cortada o suprimida. Es ampliamente utilizado para transmisiones de televisión analógica. Viene útil porque la señal de video de banda base es ancha (típicamente 6 MHz). Transmitir esto usando AM 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 más tarde usando filtros.
  • Soporte reducido SSB: En esta forma de modulación SSB, una banda lateral está presente junto con una pequeña cantidad del portador. 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 requerido para su recepción y transmisión.

  1. Como el portador no se transmite, esto permite una reducción del 50% en el nivel de potencia del transmisor para el mismo nivel de señal de transporte de información. [Nota para una transmisión AM que utiliza la modulación del 100%, la mitad de la potencia se utiliza en el portador 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 nueva reducción 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 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 principal formato de modulación utilizado para la transmisión de voz analógica para la comunicación de radio bidireccional en la porción de HF del espectro radioeléctrico. Su eficiencia en términos de espectro y potencia en comparación con otros modos significa que durante muchos años ha sido la opción más efectiva a usar. Ahora se están utilizando algunas formas de transmisión de voz digital, pero es poco probable que una sola banda lateral sea derrocada durante muchos años como el formato principal utilizado en estas bandas.

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