Modulación de banda lateral única

Ilustración del espectro de señales AM y SSB. El espectro de banda lateral inferior (LSB) se invierte en comparación con la banda base. Como ejemplo, una señal de banda base de audio de 2 kHz modulada en un portador de 5 MHz producirá una frecuencia de 5.002 MHz si se utiliza la banda lateral superior (USB) o 4.998 MHz si se usa LSB.

En radiocomunicaciones, modulación de banda lateral única (SSB) o modulación de portadora suprimida de banda lateral única (SSB-SC ) es un tipo de modulación que se utiliza para transmitir información, como una señal de audio, mediante ondas de radio. Un refinamiento de la modulación de amplitud, utiliza la potencia del transmisor y el ancho de banda de manera más eficiente. La modulación de amplitud produce una señal de salida cuyo ancho de banda es el doble de la frecuencia máxima de la señal de banda base original. La modulación de banda lateral única evita este aumento del ancho de banda y la potencia desperdiciada en una portadora, a costa de una mayor complejidad del dispositivo y una sintonización más difícil en el receptor.

Concepto básico

Los transmisores de radio funcionan mezclando una señal de radiofrecuencia (RF) de una frecuencia específica, la onda portadora, con la señal de audio que se va a transmitir. En los transmisores de AM, esta mezcla suele tener lugar en el amplificador de RF final (modulación de alto nivel). Es menos común y mucho menos eficiente hacer la mezcla a baja potencia y luego amplificarla en un amplificador lineal. Cualquiera de los métodos produce un conjunto de frecuencias con una señal fuerte en la frecuencia portadora y con señales más débiles en frecuencias que se extienden por encima y por debajo de la frecuencia portadora en la frecuencia máxima de la señal de entrada. Así, la señal resultante tiene un espectro cuyo ancho de banda es el doble de la frecuencia máxima de la señal de audio de entrada original.

SSB aprovecha el hecho de que toda la señal original está codificada en cada una de estas "bandas laterales". No es necesario transmitir ambas bandas laterales más la portadora, ya que un receptor adecuado puede extraer toda la señal original de la banda lateral superior o inferior. Existen varios métodos para eliminar la portadora y una banda lateral de la señal transmitida. La producción de esta señal de banda lateral única se puede hacer a alto nivel en la etapa final del amplificador como con AM pero generalmente se produce a un nivel de potencia bajo y se amplifica linealmente. La menor eficiencia de la amplificación lineal compensa parcialmente la ventaja de potencia obtenida al eliminar la portadora y una banda lateral. No obstante, las transmisiones de SSB utilizan la energía del amplificador disponible considerablemente más eficientemente, proporcionando una transmisión de mayor alcance para la misma potencia de salida. Además, el espectro ocupado es menos de la mitad del de una señal AM de portadora completa.

La recepción de SSB requiere una estabilidad de frecuencia y una selectividad muy superiores a las de los receptores de AM económicos, razón por la cual las emisoras rara vez la han utilizado. En las comunicaciones punto a punto en las que ya se utilizan receptores costosos, se pueden ajustar con éxito para recibir cualquier banda lateral que se esté transmitiendo.

Historia

La primera solicitud de patente estadounidense para la modulación SSB fue presentada el 1 de diciembre de 1915 por John Renshaw Carson. La Marina de los EE. UU. experimentó con SSB en sus circuitos de radio antes de la Primera Guerra Mundial. SSB entró en servicio comercial por primera vez el 7 de enero de 1927, en el circuito de radioteléfono público transatlántico de onda larga entre Nueva York y Londres. Los transmisores de SSB de alta potencia estaban ubicados en Rocky Point, Nueva York y Rugby, Inglaterra. Los receptores estaban en lugares muy tranquilos en Houlton, Maine y Cupar Escocia.

SSB también se utilizó en líneas telefónicas de larga distancia, como parte de una técnica conocida como multiplexación por división de frecuencia (FDM). FDM fue iniciado por las compañías telefónicas en la década de 1930. Con esta tecnología, muchos canales de voz simultáneos podrían transmitirse en un solo circuito físico, por ejemplo, en L-carrier. Con SSB, los canales se pueden espaciar (normalmente) con una separación de solo 4000 Hz, al tiempo que ofrecen un ancho de banda de voz nominalmente de 300 Hz a 3400 Hz.

Los radioaficionados comenzaron a experimentar seriamente con SSB después de la Segunda Guerra Mundial. El Comando Aéreo Estratégico estableció SSB como el estándar de radio para su aeronave en 1957. Desde entonces, se ha convertido en un estándar de facto para las transmisiones de radio de voz de larga distancia.

Formulación matemática

Representación de dominio de frecuencia de los pasos matemáticos que convierten una función de banda base en una señal de radio de banda única.

La banda lateral única tiene la forma matemática de modulación de amplitud en cuadratura (QAM) en el caso especial en el que una de las formas de onda de banda base se deriva de la otra, en lugar de ser mensajes independientes:

sssb()t)=s()t)⋅ ⋅ #⁡ ⁡ ()2π π f0t)− − s^ ^ ()t)⋅ ⋅ pecado⁡ ⁡ ()2π π f0t),{displaystyle s_{text{ssb}(t)=s(t)cdot cos left(2pi f_{0}tright)-{widehat {s}(t)cdot sin left(2pi f_{0}tright),,}

()Eq.1)

Donde s()t){displaystyle s(t),} es el mensaje (valor real), s^ ^ ()t){fnMicrosoft Sans Serif} es su transformación Hilbert, y f0{displaystyle f_{0},} es la frecuencia de radio.

Para entender esta fórmula, podemos expresar s()t){displaystyle s(t)} como parte real de una función de valor complejo, sin pérdida de información:

s()t)=Re⁡ ⁡ {}sa()t)}=Re⁡ ⁡ {}s()t)+j⋅ ⋅ s^ ^ ()t)},{displaystyle s(t)=operatorname {Re} left{s_{mathrm {a}(t)right}=operatorname {Re} left{s(t)+jcdot {widehat {s}(t)right}}

Donde j{displaystyle j} representa la unidad imaginaria. sa()t){displaystyle s_{mathrm {}(t)} es la representación analítica de s()t),{displaystyle s(t),}que significa que comprende sólo los componentes de frecuencia positiva s()t){displaystyle s(t)}:

0,\0,&{text{for}} f12Sa()f)={}S()f),paraf■0,0,paraf.0,{displaystyle {frac {1}{2}}S_{mathrm {a}(f)={begin{cases}S(f), limit{text{for} f]0,, limit{text{for}f} f)0,end{cases}}}}}}}}}0,\0,&{text{for}} f

Donde Sa()f){displaystyle S_{mathrm}(f)} y S()f){displaystyle S(f)} son las respectivas transformaciones de Fourier sa()t){displaystyle s_{mathrm {}(t)} y s()t).{displaystyle s(t).}Por lo tanto, la función traducida por frecuencia Sa()f− − f0){displaystyle S_{mathrm {}left(f-f_{0}right)} contiene sólo un lado S()f).{displaystyle S(f).}Puesto que también tiene componentes de frecuencia positiva, su inversa transformación Fourier es la representación analítica de sssb()t):{displaystyle s_{text{sssb}(t):}

sssb()t)+j⋅ ⋅ s^ ^ ssb()t)=F− − 1{}Sa()f− − f0)}=sa()t)⋅ ⋅ ej2π π f0t,{fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {f} {fnMicrosoft Sans Serif} {f} {fnMicrosoft Sans Serif}

y de nuevo la parte real de esta expresión no causa pérdida de información. Con la fórmula de Euler para expandirseej2π π f0t,{displaystyle e^{j2pi f_{0}t},,}obtenemos Eq.1:

sssb()t)=Re⁡ ⁡ {}sa()t)⋅ ⋅ ej2π π f0t}=Re⁡ ⁡ {}[s()t)+j⋅ ⋅ s^ ^ ()t)]⋅ ⋅ [#⁡ ⁡ ()2π π f0t)+j⋅ ⋅ pecado⁡ ⁡ ()2π π f0t)]}=s()t)⋅ ⋅ #⁡ ⁡ ()2π π f0t)− − s^ ^ ()t)⋅ ⋅ pecado⁡ ⁡ ()2π π f0t).{displaystyle {begin{aligned}s_{text{ssb}(t) {Re} left{s_{mathrm {a}(t)cdot e^{j2pi - ¿Por qué? {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif} {fnMicrosoft Sans Serif}

Coherent demodulation of sssb()t){displaystyle s_{text{ssb}(t)} para recuperarse s()t){displaystyle s(t)} es el mismo que AM: multiplicarse por #⁡ ⁡ ()2π π f0t),{displaystyle cos left(2pi f_{0}tright),}y bajapasa para eliminar los componentes "doble frecuencia" alrededor de la frecuencia 2f0{displaystyle 2f_{0}. Si el transportista desmodulador no está en la fase correcta (fase de costina aquí), entonces la señal desmodulada será una combinación lineal de s()t){displaystyle s(t)} y s^ ^ ()t){displaystyle {widehat {s}(t)}, que suele ser aceptable en las comunicaciones de voz (si la frecuencia del transportista de demodulación no es bastante correcta, la fase va a estar derivando cíclicamente, que de nuevo es aceptable en las comunicaciones de voz si el error de frecuencia es lo suficientemente pequeño, y los operadores de radio aficionados a veces son tolerantes de errores de frecuencia aún mayor que causan efectos de cambio de campo de sonido antinatural).

Banda lateral inferior

s()t){displaystyle s(t)} también se puede recuperar como la parte real del complejo-conyugado, saAlternativa Alternativa ()t),{displaystyle s_{mathrm {} {} {} t)} que representa la parte de frecuencia negativa S()f).{displaystyle S(f).} Cuando f0{displaystyle f_{0},} es lo suficientemente grande S()f− − f0){displaystyle Sleft(f-f_{0}right)} no tiene frecuencias negativas, el producto saAlternativa Alternativa ()t)⋅ ⋅ ej2π π f0t{displaystyle s_{mathrm} {} {} t)cdot e^{j2pi f_{0}t}} es otra señal analítica, cuya parte real es la real banda inferior transmisión:

saAlternativa Alternativa ()t)⋅ ⋅ ej2π π f0t=slsb()t)+j⋅ ⋅ s^ ^ lsb()t)⇒ ⇒ slsb()t)=Re⁡ ⁡ {}saAlternativa Alternativa ()t)⋅ ⋅ ej2π π f0t}=s()t)⋅ ⋅ #⁡ ⁡ ()2π π f0t)+s^ ^ ()t)⋅ ⋅ pecado⁡ ⁡ ()2π π f0t).{displaystyle {begin{aligned}s_{mathrm {a} {} {cdot e^{j2pi} ¿Por qué? {Re}cdotcdotcdot cos left(2pi f_{0}t}right}\cdotcdot cos left(2pi f_{0}tright)+{} {cdotcdotcdot}cdotcdotcdotcdotcdotcdotcdot}cdotcdotcdotcdotcdotleft {e}cdotcdotcdot} {cdot}cdotcdot} {cdot} {cdot}cdotc} {cdot} {cdot} {cdot}c}cdotcdotcdot} {cdotcdot} {cdot} {cdot}c}cdot} {c}cdot

La suma de las dos señales de banda lateral es:

susb()t)+slsb()t)=2s()t)⋅ ⋅ #⁡ ⁡ ()2π π f0t),{displaystyle s_{text{usb}(t)+s_{text{lsb}(t)=2s(t)cdot cos left(2pi f_{0}tright),,}

que es el modelo clásico de AM de doble banda lateral con portadora suprimida.

Implementaciones prácticas

Un Collins KWM-1, un transceptor de radio de aficionado temprano que contó con la capacidad de voz SSB

Filtrado de paso de banda

Un método para producir una señal SSB es eliminar una de las bandas laterales mediante filtrado, dejando solo la banda lateral superior (USB), la banda lateral con la frecuencia más alta, o menos comúnmente la banda lateral inferior (LSB), la banda lateral con la frecuencia más baja. La mayoría de las veces, la portadora se reduce o se elimina por completo (suprimida), y se la denomina en su totalidad como portadora suprimida de banda lateral única (SSBSC). Suponiendo que ambas bandas laterales sean simétricas, como es el caso de una señal de AM normal, no se pierde información en el proceso. Dado que la amplificación de RF final ahora se concentra en una sola banda lateral, la potencia de salida efectiva es mayor que en la AM normal (la portadora y la banda lateral redundante representan más de la mitad de la potencia de salida de un transmisor de AM). Aunque SSB usa sustancialmente menos ancho de banda y potencia, no puede ser demodulado por un simple detector de envolvente como AM estándar.

Modulador Hartley

Un método alternativo de generación conocido como modulador Hartley, llamado así por R. V. L. Hartley, utiliza la fase para suprimir la banda lateral no deseada. Para generar una señal SSB con este método, se generan dos versiones de la señal original, mutuamente desfasadas 90° para cualquier frecuencia única dentro del ancho de banda operativo. Cada una de estas señales modula ondas portadoras (de una frecuencia) que también están desfasadas 90° entre sí. Ya sea sumando o restando las señales resultantes, se obtiene como resultado una señal de banda lateral inferior o superior. Una ventaja de este enfoque es permitir una expresión analítica para las señales de SSB, que se puede utilizar para comprender efectos como la detección síncrona de SSB.

Desfasar la señal de banda base 90° no se puede hacer simplemente retrasándola, ya que contiene una amplia gama de frecuencias. En los circuitos analógicos, se utiliza una red de diferencia de fase de 90 grados de banda ancha. El método fue popular en los días de las radios de válvulas de vacío, pero luego ganó mala reputación debido a implementaciones comerciales mal ajustadas. La modulación que utiliza este método está ganando popularidad nuevamente en los campos homebrew y DSP. Este método, que utiliza la transformada de Hilbert para cambiar la fase del audio de banda base, se puede realizar a bajo costo con circuitos digitales.

Modulador de tejedor

Otra variación, el modulador Weaver, usa solo filtros de paso bajo y mezcladores de cuadratura, y es un método favorito en las implementaciones digitales.

En el método de Weaver, la banda de interés se traduce primero para ser centrada en cero, conceptualmente modulando un complejo exponencial exp⁡ ⁡ ()j⋅ ⋅ t){displaystyle exp(jomega t)} con frecuencia en el centro de la banda de voz, pero implementada por un par de moduladores sine y cosinos a esa frecuencia (por ejemplo, 2 kHz). Esta señal compleja o par de señales reales es entonces bajapass filtrado para eliminar la banda lateral no deseada que no se centra en cero. Luego, la señal de banda única centrada en cero se convierte en una señal real, por otro par de mezcladores de cuadratura, a la frecuencia central deseada.

SSB de portadora completa, reducida y suprimida

Se puede considerar que las señales moduladas en amplitud convencionales derrochan energía y ancho de banda porque contienen una señal portadora y dos bandas laterales idénticas. Por lo tanto, los transmisores SSB generalmente están diseñados para minimizar la amplitud de la señal portadora. Cuando se elimina la portadora de la señal transmitida, se denomina SSB de portadora suprimida.

Sin embargo, para que un receptor reproduzca el audio transmitido sin distorsión, debe estar sintonizado exactamente en la misma frecuencia que el transmisor. Dado que esto es difícil de lograr en la práctica, las transmisiones de SSB pueden sonar poco naturales y, si el error en la frecuencia es lo suficientemente grande, puede causar una mala inteligibilidad. Para corregir esto, se puede transmitir una pequeña cantidad de la señal portadora original para que los receptores con los circuitos necesarios para sincronizar con la portadora transmitida puedan demodular correctamente el audio. Este modo de transmisión se denomina banda lateral única de portadora reducida.

En otros casos, puede ser conveniente mantener cierto grado de compatibilidad con los receptores de AM simples y, al mismo tiempo, reducir el ancho de banda de la señal. Esto se puede lograr mediante la transmisión de banda lateral única con una portadora normal o ligeramente reducida. Este modo se llama SSB compatible (o de portadora completa) o equivalente de modulación de amplitud (AME). En los sistemas AME típicos, la distorsión armónica puede alcanzar el 25% y la distorsión de intermodulación puede ser mucho más alta de lo normal, pero minimizar la distorsión en los receptores con detectores de envolvente generalmente se considera menos importante que permitirles producir audio inteligible.

Una segunda definición, y quizás más correcta, de "banda lateral única compatible" (CSSB) se refiere a una forma de modulación de amplitud y fase en la que la portadora se transmite junto con una serie de bandas laterales que están predominantemente por encima o por debajo del término de la portadora. Dado que la modulación de fase está presente en la generación de la señal, la energía se elimina del término portador y se redistribuye en la estructura de banda lateral similar a lo que ocurre en la modulación de frecuencia analógica. Las señales que alimentan el modulador de fase y el modulador de envolvente tienen un desfase adicional de 90° entre sí. Esto coloca los términos de información en cuadratura entre sí; la transformada de Hilbert de la información a transmitir se utiliza para provocar la adición constructiva de una banda lateral y la cancelación de la banda lateral primaria opuesta. Dado que se emplea la modulación de fase, también se generan términos de orden superior. Se han empleado varios métodos para reducir el impacto (amplitud) de la mayoría de estos términos de orden superior. En un sistema, el término modulado en fase es en realidad el logaritmo del valor del nivel de la portadora más el término de audio/información desplazado en fase. Esto produce una señal CSSB ideal, donde a bajos niveles de modulación solo predomina un término de primer orden en un lado de la portadora. A medida que aumenta el nivel de modulación, el nivel de la portadora se reduce mientras que un término de segundo orden aumenta sustancialmente en amplitud. En el punto de modulación de envolvente del 100 %, se eliminan 6 dB de potencia del término de la portadora y el término de segundo orden es idéntico en amplitud al término de la portadora. La banda lateral de primer orden ha aumentado de nivel hasta que ahora está al mismo nivel que la portadora anteriormente no modulada. En el punto de modulación del 100 %, el espectro parece idéntico a una transmisión AM normal de doble banda lateral, con el término central (ahora el término de audio principal) en un nivel de referencia de 0 dB, y ambos términos a cada lado de la banda lateral principal en −6 dB. La diferencia es que lo que parece ser la portadora se ha desplazado por el término de audiofrecuencia hacia la "banda lateral en uso". En niveles por debajo del 100% de modulación, la estructura de la banda lateral parece bastante asimétrica. Cuando la voz es transmitida por una fuente CSSB de este tipo, los componentes de baja frecuencia son dominantes, mientras que los términos de alta frecuencia son más bajos hasta en 20 dB a 3 kHz. El resultado es que la señal ocupa aproximadamente la mitad del ancho de banda normal de una señal DSB de portadora completa. Hay un problema: el término de audio utilizado para modular la fase de la portadora se genera en función de una función de registro que está sesgada por el nivel de la portadora. En una modulación negativa del 100%, el término se lleva a cero (0) y el modulador se vuelve indefinido. Se debe emplear un estricto control de modulación para mantener la estabilidad del sistema y evitar salpicaduras. Este sistema es de origen ruso y fue descrito a finales de la década de 1950. No se sabe si alguna vez se implementó.

Leonard R. Kahn diseñó y patentó una segunda serie de enfoques. Los diversos sistemas de Kahn eliminaron el límite estricto impuesto por el uso de la función de registro estricto en la generación de la señal. Los primeros sistemas de Kahn utilizaban varios métodos para reducir el término de segundo orden mediante la inserción de un componente de predistorsión. También se utilizó un ejemplo de este método para generar una de las señales estéreo AM de banda lateral independiente (ISB) de Kahn. Se conocía como el método del excitador STR-77 y se introdujo en 1977. Posteriormente, el sistema se mejoró aún más mediante el uso de un modulador basado en arcoseno que incluía un término de 1-0,52E en el denominador de la ecuación del generador de arcoseno. E representa el término de la envolvente; aproximadamente la mitad del término de modulación aplicado al modulador de envolvente se utiliza para reducir el término de segundo orden del camino modulado en "fase" de arcsen; reduciendo así el término de segundo orden en la banda lateral no deseada. Se utilizó un enfoque de retroalimentación de modulador/demodulador de múltiples bucles para generar una señal de arcsen precisa. Este enfoque se introdujo en 1984 y se conoció como el método STR-84. Fue vendido por Kahn Research Laboratories; más tarde, Kahn Communications, Inc. de Nueva York. Un dispositivo de procesamiento de audio adicional mejoró aún más la estructura de la banda lateral aplicando selectivamente un énfasis previo a las señales de modulación. Dado que la envolvente de todas las señales descritas sigue siendo una copia exacta de la información aplicada al modulador, puede ser demodulada sin distorsión por un detector de envolvente como un simple diodo. En un receptor práctico, puede haber alguna distorsión, generalmente a un nivel bajo (en la transmisión de AM, siempre por debajo del 5 %), debido al filtrado agudo y al retraso de grupo no lineal en los filtros de FI del receptor, que actúan para truncar la banda lateral de compatibilidad. – aquellos términos que no son el resultado de un proceso lineal de simplemente modulación de envolvente de la señal como sería el caso en DSB-AM de portadora completa – y rotación de fase de estos términos de compatibilidad de manera que ya no cancelen el término de distorsión en cuadratura causado por un término SSB de primer orden junto con el operador. La pequeña cantidad de distorsión causada por este efecto es generalmente bastante baja y aceptable.

Airphone también utilizó brevemente el método Kahn CSSB como el método de modulación empleado para las primeras llamadas telefónicas de los consumidores que podían realizarse desde un avión a tierra. Esto fue reemplazado rápidamente por métodos de modulación digital para lograr una eficiencia espectral aún mayor.

Si bien CSSB rara vez se usa hoy en día en las bandas de transmisión AM/MW en todo el mundo, algunos operadores de radioaficionados todavía experimentan con él.

Demodulación

El extremo frontal de un receptor de SSB es similar al de un receptor de AM o FM, y consta de un extremo frontal de RF superheterodino que produce una versión con desplazamiento de frecuencia de la señal de radiofrecuencia (RF) dentro de una frecuencia intermedia estándar (IF).) banda.

Para recuperar la señal original de la señal IF SSB, la banda lateral única debe cambiarse de frecuencia a su rango original de frecuencias de banda base, mediante el uso de un detector de producto que la mezcla con la salida de un oscilador de frecuencia de batido (BFO). En otras palabras, es solo otra etapa de heterodino. Para que esto funcione, la frecuencia del BFO debe ajustarse exactamente. Si la frecuencia del BFO está desactivada, la señal de salida cambiará de frecuencia (hacia arriba o hacia abajo), lo que hará que el habla suene extraña, como si fuera el pato Donald, o ininteligible.

Para las comunicaciones de audio, existe un acuerdo común sobre el cambio del oscilador BFO de 1,7 kHz. Una señal de voz es sensible a un cambio de aproximadamente 50 Hz, con hasta 100 Hz aún soportables. Algunos receptores utilizan un sistema de recuperación de portadora, que intenta sincronizarse automáticamente con la frecuencia de FI exacta. La recuperación de la portadora no resuelve el cambio de frecuencia. Proporciona una mejor relación S/R en la salida del detector.

Como ejemplo, considere una señal IF SSB centrada en frecuencia Fsi{displaystyle F_{text{if},} = 45000 Hz. La frecuencia de la banda base a la que se necesita cambiar es Fb{displaystyle F_{b},} 2000 Hz. La forma de onda de salida BFO es #⁡ ⁡ ()2π π ⋅ ⋅ Fbfo⋅ ⋅ t){displaystyle cos left(2picdot F_{text{bfo}cdot tright)}. Cuando la señal se multiplica por (aka heterodiseñada con) la onda BFO, cambia la señal a()Fsi+Fbfo){displaystyle left(F_{if}+F_{text{bfo}right)},y aSilencioFsi− − FbfoSilencio{displaystyle left WordPressF_{if}-F_{text{bfo}right forever}, que se conoce como el frecuencia o frecuencia de imagen. El objetivo es elegir un FBFO{displaystyle F_{text{BFO}} que resulta enSilencioFsi− − FbfoSilencio=Fb{displaystyle left WordPressF_{if}-F_{text{bfo}right remain=F_{b},} 2000 Hz. (Los componentes no deseados en ()Fsi+Fbfo){displaystyle left(F_{if}+F_{text{bfo}right),} puede ser eliminado por un filtro de bajapasa; para el cual un transductor de salida o el oído humano puede servir).

Hay dos opciones para Fbfo{displaystyle F_{text{bfo}}: 43000 Hz y 47000 Hz, llamado baja cara y cara alta inyección. Con inyección de alta costura, los componentes espectrales que se distribuyeron alrededor de 45000 Hz se distribuirá alrededor de 2000 Hz en el orden inverso, también conocido como un espectro invertido. Eso es de hecho deseable cuando el espectro IF también se invierte, porque la inversión BFO restaura las relaciones adecuadas. Una razón para ello es cuando el espectro IF es la salida de una etapa de inversión en el receptor. Otra razón es cuando la señal SSB es en realidad una banda lateral inferior, en lugar de una banda lateral superior. Pero si ambas razones son verdaderas, entonces el espectro IF no se invierte, y el BFO no invertido (43000 Hz) debe ser utilizado.

Si Fbfo{displaystyle F_{text{bfo},} está apagado por una pequeña cantidad, entonces la frecuencia de los golpes no es exactamente Fb{displaystyle F_{b},}, que puede conducir a la distorsión del discurso mencionada anteriormente.

SSB como técnica de codificación del habla

Las técnicas de SSB también se pueden adaptar a formas de onda de banda base de cambio de frecuencia e inversión de frecuencia (inversión de voz). Este método de codificación de voz se hizo pasando el audio de una muestra de audio modulada de banda lateral a través de su opuesto (por ejemplo, pasando una muestra de audio modulada LSB a través de una radio con modulación USB). Estos efectos se utilizaron, junto con otras técnicas de filtrado, durante la Segunda Guerra Mundial como un método simple para el cifrado de voz. Las conversaciones por radioteléfono entre EE. UU. y Gran Bretaña fueron interceptadas y 'descifradas'. por los alemanes; incluyeron algunas conversaciones tempranas entre Franklin D. Roosevelt y Churchill. De hecho, las señales podrían ser entendidas directamente por operadores capacitados. En gran parte para permitir comunicaciones seguras entre Roosevelt y Churchill, se ideó el sistema SIGSALY de encriptación digital.

Hoy en día, estas técnicas simples de encriptación de voz basadas en inversión se desencriptan fácilmente usando técnicas simples y ya no se consideran seguras.

Banda lateral vestigial (VSB)

Modulación VSB

La limitación de la modulación de banda lateral única que se usa para señales de voz y no está disponible para señales de video/TV conduce al uso de banda lateral vestigial. Una banda lateral vestigial (en comunicación por radio) es una banda lateral que se ha cortado o suprimido solo parcialmente. Las transmisiones de televisión (en formatos de video analógico) utilizan este método si el video se transmite en AM, debido al gran ancho de banda utilizado. También se puede usar en transmisión digital, como el 8VSB estandarizado por ATSC.

El canal de transmisión o transporte de TV en los países que usan NTSC o ATSC tiene un ancho de banda de 6 MHz. Para conservar el ancho de banda, sería deseable SSB, pero la señal de video tiene un contenido significativo de baja frecuencia (brillo promedio) y tiene pulsos de sincronización rectangulares. El compromiso de ingeniería es la transmisión de banda lateral vestigial. En la banda lateral vestigial, se transmite la banda lateral superior completa del ancho de banda W2 = 4,0 MHz, pero solo se transmite W1 = 0,75 MHz de la banda lateral inferior, junto con una portadora. La frecuencia de la portadora está 1,25 MHz por encima del borde inferior del canal de 6 MHz de ancho. Esto hace que el sistema sea AM en frecuencias de modulación bajas y SSB en frecuencias de modulación altas. La ausencia de los componentes de la banda lateral inferior a altas frecuencias debe compensarse, y esto se hace en el amplificador de FI.

Frecuencias para LSB y USB en comunicación de voz de radioaficionados

Cuando se usa la banda lateral única en las comunicaciones de voz de radioaficionados, es una práctica común que para las frecuencias por debajo de 10 MHz, se use la banda lateral inferior (LSB) y para las frecuencias de 10 MHz y superiores, se use la banda lateral superior (USB). Por ejemplo, en la banda de 40 m, las comunicaciones de voz suelen tener lugar en torno a los 7100 MHz en modo LSB. En la banda de 20 m a 14.200 MHz se utilizaría el modo USB.

Se aplica una excepción a esta regla a los cinco canales discretos de aficionados en la banda de 60 metros (cerca de 5,3 MHz), donde las reglas de la FCC exigen específicamente USB.

Banda lateral única extendida (eSSB)

La banda lateral única extendida es cualquier modo J3E (SSB-SC) que supera el ancho de banda de audio de los modos estándar o tradicionales de 2,9 kHz SSB J3E (ITU 2K90J3E) para admitir un sonido de mayor calidad.

Modulación de banda lateral única con compensación de amplitud (ACSSB)

La banda lateral única con compensación de amplitud (ACSSB) es un método de modulación de banda estrecha que utiliza una banda lateral única con un tono piloto, lo que permite que un expansor en el receptor restablezca la amplitud que el transmisor comprimió severamente. Ofrece un rango efectivo mejorado sobre la modulación SSB estándar y, al mismo tiempo, conserva la compatibilidad con versiones anteriores de radios SSB estándar. ACSSB también ofrece un ancho de banda reducido y un rango mejorado para un nivel de potencia determinado en comparación con la modulación FM de banda estrecha.

Modulación de banda lateral única con envolvente controlada (CESSB)

La generación de modulación SSB estándar da como resultado grandes sobreimpulsos de envolvente muy por encima del nivel de envolvente promedio para un tono sinusoidal (incluso cuando la señal de audio tiene un pico limitado). Los picos de la envolvente SSB estándar se deben al truncamiento del espectro y la distorsión de fase no lineal de los errores de aproximación de la implementación práctica de la transformada de Hilbert requerida. Recientemente se demostró que la compensación de sobreimpulso adecuada (la llamada modulación de banda lateral única de envolvente controlada o CESSB) logra alrededor de 3,8 dB de reducción máxima para la transmisión de voz. Esto da como resultado un aumento de potencia promedio efectivo de alrededor del 140%. Aunque la generación de la señal CESSB se puede integrar en el modulador SSB, es factible separar la generación de la señal CESSB (por ejemplo, en forma de un preprocesador de voz externo) de una radio SSB estándar. Esto requiere que el modulador de radio SSB estándar sea de fase lineal y tenga un ancho de banda suficiente para pasar la señal CESSB. Si un modulador SSB estándar cumple con estos requisitos, se conserva el control de la envolvente por el proceso CESSB.

Designaciones de la UIT

En 1982, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) designó los tipos de modulación de amplitud: