Egy oldalsávos moduláció

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Alapsávi jel, normál AM, és SSB (USB és LSB) frekvenciaspektrumának ábrázolása

Az egy oldalsávos moduláció (angolul: Single Side Band - SSB) a rádiós kommunikációban használt amplitúdómoduláció egyik fajtája, a rádióamatőr gyakorlatban legelterjedtebb beszédátviteli moduláció (ennek jelölése: SSB-SC - „egy oldalsávos, elnyomott vivőjű”). Az egy oldalsávos, elnyomott vivőjű átvitel lényege, hogy az adó a vivőhullámot elnyomja, mivel az nem hordoz információt és csak az alsó vagy felső oldalsávot sugározza ki. Ezzel energiamegtakarítás érhető el, és az adó csak fele akkora sávszélességet használ. Hátránya, hogy a vevő bonyolultabb, mint ami egy normál AM-adás vételéhez szükséges.

Az alapján, hogy melyik oldalsávot használjuk, beszélünk USB (Upper Side Band = felső oldalsáv) és LSB (Lower Side Band = alsó oldalsáv) módokról. Ha USB-ben veszünk egy LSB adást (vagy fordítva), akkor az alacsony és magas frekvenciájú hangfrekvenciás összetevők felcserélődnek, amely hatására furcsán bugyogó, érthetetlen hangot hallunk. Az SSB-adás normál AM-vevővel is fogható, de a beszéd nehezen érthető vagy teljesen érthetetlen.

Az adásmódokat nemzetközileg meghatározott rövidítésekkel jelölik.[1]

Az amatőr rádiós gyakorlatban a következőképpen alakult ki az oldalsávok használata:

  • 10 MHz frekvencia alatt LSB
  • 10 MHz frekvencia felett USB

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az Észak-amerikai Szabványügyi Hivatal 1915. december 1-jén rögzítette az első szabadalmat „SSB” témában 1449382 szám alatt, Method and Means for Signaling with High Frequency Waves címmel, ami John Renshaw Carson (AT&T) munkája volt. A szabadalmat 1923. március 27-én adták ki.

Az amerikai haditengerészet már az első világháború előtt kísérletezett SSB-átvitellel.[2][3]

Az SSB kereskedelmi alkalmazása 1927. január 7-én kezdődött, amikor hosszúhullám alkalmazásával rádiótelefonos összeköttetést teremtettek New York és London között. Az adók Rocky Pointban (New York állam), és Rugby-ben (Anglia) voltak.[4]

Az SSB-t a vonalas telefonálásban már az 1930-as évektől alkalmazták a nagy távolságú összeköttetéseknél, mert segítségével azonos sávszélességen több beszédcsatornát tudtak átvinni. Ezt frekvenciaosztásos multiplexelésnek nevezték (angolul: frequency-division multiplexing - FDM).

A rádióamatőrök komoly kísérletezésbe kezdtek az SSB alkalmazásával a második világháború után.

A Strategic Air Command az SSB alkalmazását 1957-ben vezette be a repülőgépein, mint standard átviteli módot.[5]

Gyakorlati megvalósítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egy korai amatőr rádió (Collins KWM-1), ami SSB-adás vételére is alkalmas volt

Frekvenciaspektrum[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az ábrán látható jel (teljes AM moduláció) a vivőjel és a modulálójel összegzéseként keletkezik, a lebegés törvényszerűségeinek megfelelően. Például, ha a Kossuth rádiót 340 Hz frekvenciájú jellel modulálják, az antennán megjelenik az 540 000 Hz + 340 Hz is és az 540000 Hz - 340 Hz is. Az ábrán látható spektrum nagyon sok hangfrekvenciával modulált műsorjelet szemléltet (szöveget, vagy muzsikát). A vivő és az oldalsáv közötti „hézag” azért jön létre, mert a moduláló jel alacsony frekvenciákat (basszus, szubbasszus) nem tartalmaz. Ezért a fent bemutatott spektrumról azt mondhatjuk: tartalmazza (balról jobbra) az alsó oldalsáv, a vivőfrekvencia és a felső oldalsáv spektrumának szuperpozícióját. Ezek némelyike információveszteség nélkül elhagyható, ha a vevő a hiányos spektrumból rekonstruálni tudja az eredeti műsorjelet.

Az elnyomott vivőjű sugárzásnál a hiányzó vivőfrekvenciát a vevőkészüléknek kell pótolnia. DSB (Double Side Band) esetén például kisugározzák az alsó és a felső oldalsávot egyaránt, a vivőfrekvenciát azonban nem. Ez vevő oldalon lehetőséget ad arra, hogy a demodulátor automatikusan megtalálja a vivőfrekvencia helyes értékét, ugyanis melléhangolt állapotban hibajel képződik a kimenetén, amellyel az automatikus frekvenciaszabályozás (hangolás) vezérelhető.

Sávszűrő alkalmazása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az egy oldalsávos moduláció megvalósítására az adó oldalán egy módszer a sávszűrő alkalmazása, ami vagy az alsó vagy a felső hangfrekvenciákat szűri ki, amiket így az adónak nem kell kisugároznia. Így beszélhetünk „felső oldalsávos” vagy „alsó oldalsávos” átvitelről. Mivel a beszéd frekvenciaspektruma szimmetrikus, így nem lép fel információvesztés. Leggyakrabban a vivőhullámot vagy teljesen elnyomják, vagy csökkentett teljesítménnyel sugározzák ki. Az SSB adás normál AM-vevővel is fogható, de az emberi beszéd érthetetlen vartyogás lesz.

Hartley-modulátor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Egy alternatív módszer SSB-jel létrehozására az első ízben Ralph Hartley által alkalmazott modulátor, ami fáziseltolást alkalmazott a nem kívánt oldalsáv elnyomására. Az eredeti jelből két jelet állít elő, amik fázisai egymástól 90°-ban el vannak tolva. Mindkét jel vivőhullámot modulál, amik fázisban szintén 90°-ban el vannak tolva egymástól. A keletkező jelek összeadása vagy kivonása eredményeként alsó- vagy felsőoldalsávos SSB-jel áll elő. Az alapsáv fázisának eltolása nem valósítható meg egyszerűen késleltetéssel, mivel a jel sok frekvenciát tartalmaz. Analóg áramkörökben szélessávú fáziskülönbség áramkört alkalmaznak.[6] Ez a módszer különösen az elektroncsöves korszakban volt népszerű, később rossz híre lett a kereskedelemben kapható, igénytelenül kivitelezett készülékek miatt.

Ez a modulációs módszer az amatőr-rádiózásban és a digitálisan előállított processzoros technikák alkalmazásával lett újra népszerű. Digitális technikával, a Hilbert-transzformáció alkalmazásával a fázistolás olcsón megvalósítható.

Weaver-modulátor[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Másik módszer a Weaver-modulátor alkalmazása,[7] ami csak alulátvivő szűrőket és kvadratúra-keverőket használ: Kedvelt módszer a digitális módszerek alkalmazásában.

Weaver módszerében az alapsávi jelet az \exp(j\omega t) komplex exponenciálissal átalakítják, amit szinusz és koszinusz modulátorokkal valósítanak meg. Ezt a jelet aluláteresztő szűrőn engedik át, hogy eltávolítsák a nem kívánt oldalsávot. A kapott egy oldalsávos jelet felkonvertálják újabb kvadratúra-keverőkkel.

Az SSB jel vétele[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az SSB-jel vételére alkalmas vevő első fokozata hasonlóan működik, mint a normál AM- vagy FM-vevőé: a vett jelet erősíti és középfrekvenciára keveri le. Az eredeti jel visszaállításához szükséges a kapott egy oldalsávos jel frekvencia-eltolása, amit „üttető frekvenciás oszcillátor”, vagy „lebegtető oszcillátor” (angolul: beat frequency oscillator - BFO) alkalmazásával állítanak elő. Ehhez a BFO frekvenciáját pontosan kell beállítani. Elhangolás esetén a kapott beszédhang „Donald kacsa”-szerű lesz, ami gyakran érthetetlen. A rádiós kommunikációban a BFO frekvenciájának eltolása megegyezés szerint 1,7 kHz. Egyes vevőkészülékek képesek az eredeti vivőfrekvencia előállítására, ami a kézi hangolást helyettesítheti.

Szakirodalom[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Sgrignoli, G., W. Bretl, R. and Citta: VSB modulation used for terrestrial and cable broadcasts. IEEE Transactions on Consumer Electronics. v. 41, issue 3, p. 367 - 382. (1995)
  • J. Brittain: Scanning the past: Ralph V.L. Hartley, Proc. IEEE, vol.80,p. 463. (1992)

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Adásmódok jelölése - Rádiós megfigyelő magazin - FMDX - HULLÁMVADÁSZAT. frekvencia.hu, 2012. (Hozzáférés: 2012. október 22.)
  2. The History of Single Sideband Modulation, Ing. Peter Weber
  3. IEEE, Early History of Single-Sideband Transmission, Oswald, A.A.
  4. History Of Undersea Cables, (1927)
  5. Amateur Radio and the Rise of SSB (PDF). National Association for Amateur Radio
  6. Earthlink.net, listing numerous articles.
  7. "A Third Method of Generation and Detection of Single-Sideband Signals" D K Weaver Jr. Proc. IRE, Dec. 1956

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]