Ero sivun ”DSB” versioiden välillä
>Oh2mqk p (Costas-silmukka / Costasin silmukka / jotain..) |
p (Mahdollisuus ilmaista SSB-vastaanottimella) |
||
(7 välissä olevaa versiota 3 käyttäjän tekeminä ei näytetä) | |||
Rivi 1: | Rivi 1: | ||
<div class="floatright">__TOC__</div> | <div class="floatright">__TOC__</div> | ||
'''Kaksisivukaistamodulaatio''', engl. ''double-sideband modulation'' ('''DSB''') on lähetelaji joka saadaan, kun [[AM]]-lähetteestä tukahdutetaan kantoaalto. | |||
Useimmin DSB viittaa kokonaan tukahdutettuun kantoaaltoon ('''DSB-SC''', ''double-sideband suppressed-carrier''), mutta kantoaalto voidaan tukahduttaa myös osittain. Tällöin puhutaan esim. vähennetyn kantoaallon kaksisivukaistalähetteestä ('''DSB-RC''', ''double-sideband reduced-carrier''). | |||
==DSB-modulaation teoriaa== | |||
DSB-signaalin tuottamisessa hyötysignaalilla kerrotaan kantoaalto käyttäen [[balansoitu modulaattori|balansoitua modulaattoria]]. | |||
Matemaattisesti katsoen: | Matemaattisesti katsoen: | ||
Rivi 20: | Rivi 23: | ||
::<math>x_c(t)=A_c \mu\cos\left(\omega_m t\right)\cos\left(\omega_c t\right)\,</math> | ::<math>x_c(t)=A_c \mu\cos\left(\omega_m t\right)\cos\left(\omega_c t\right)\,</math> | ||
trigonometristen dualiteettien: | trigonometristen dualiteettien: | ||
::<math>\cos(x + y) = \cos(x) \cos(y) - \sin(x) \sin(y)</math> | ::<math>\cos(x + y) = \cos(x) \cos(y) - \sin(x) \sin(y)\,</math> | ||
::<math>\cos(x - y) = \cos(x) \cos(y) + \sin(x) \sin(y)</math> | ::<math>\cos(x - y) = \cos(x) \cos(y) + \sin(x) \sin(y)\,</math> | ||
avulla avattuna: | avulla avattuna: | ||
{| | {| | ||
Rivi 50: | Rivi 53: | ||
|- | |- | ||
|} | |} | ||
Siis ''sivunauhojen'' energia on ''puolet'' kokonaisenergiasta, | Siis ''sivunauhojen'' energia on ''puolet'' kokonaisenergiasta, mikä onkin ymmärrettävä tulos. | ||
Myös sivunauhojen taajuudelliset ilmentymät saavat selityksensä. | Myös sivunauhojen taajuudelliset ilmentymät saavat selityksensä. | ||
::[[Kuva:Spektri-AM.png]] | ::[[Kuva:Spektri-AM.png]] | ||
::Huom: '''DSB''':ssä kantoaaltoa ei ole! | ::Huom: '''DSB''':ssä kantoaaltoa ei ole! | ||
==DSB modulaattori== | ==DSB-modulaattori== | ||
DSB-modulaattorina toimii [[balansoitu sekoitin]] jota ei DC-biasoida ja jota tässä yhteydessä kutsutaan nimellä ''balansoitu modulaattori''. | |||
Joissain tilanteissa | Joissain tilanteissa DSB:lle olisi eduksi omata pieni, esim. 20 [[Desibeli|dB]] vaimennettu versio kantoaallosta. | ||
Keinoja tynkäkantoaallon (''vestigial carrier'') tekoon: | Keinoja tynkäkantoaallon (''vestigial carrier'') tekoon: | ||
Rivi 67: | Rivi 69: | ||
* Käytetään pientä DC-biasta balansoidussa sekoittimessa. | * Käytetään pientä DC-biasta balansoidussa sekoittimessa. | ||
==DSB ilmaisin== | ==DSB-ilmaisin== | ||
===Asynkroninen DSB ilmaisin=== | DSB-signaalia ''ei voi'' ilmaista [[AM]]:n tapaan diodi-ilmaisimella! | ||
===Asynkroninen DSB-ilmaisin=== | |||
DSB-signaali voidaan ilmaista [[balansoitu sekoitin|balansoidulla sekoittimella]] (kuten AM:n synkroninen ilmaisin) käyttäen apuoskillaattoria (''beat frequency oscillator'', BFO) jonka taajuudeksi asetetaan tukahdutetun kantoaallon taajuus. | |||
Tätä apuoskillaattoria ei kuitenkaan tarvitse vaihelukita mihinkään, vaan se voi olla muuten stabiili ja tarkasti viritettävissä. | |||
Tämä ilmaisintekniikka on sama, kuin millä [[SSB]]- ja [[CW]]-signaaleja voidaan vastaanottaa. | |||
Kun apuoskillaattorin ja kantoaallon taajuudet eivät ole samat, niin SSB- ja CW-signaalien äänenkorkeus muuttuu. DSB-signaalin tapauksessa ilmaisun tuloksena on modulaation kaikki taajuudet kahdentuvat ja äänenvoimakkuus huojuu. Huojunnan taajuus on kaksi kertaa apuoskillaattorin ja kantoaallon taajuusero. | |||
DSB-signaalia voidaan ilmaista myös SSB-ilmaisimella joko LSB tai USB asetuksella. Silloin ei synny edellä mainittua huojuntaa, mutta menetetään puolet signaalitehosta. | |||
===Synkroninen DSB ilmaisin=== | ===Synkroninen DSB-ilmaisin=== | ||
Koska | Koska DSB on matemaattisesti läheistä sukua [[PSK]]-datamodulaatiolle, voidaan käyttää myös tekniikoita joilla paikallisoskillaattori vaihelukitaan saatuun DSB-signaaliin ja käytetään sitä syöttönä [[balansoitu sekoitin|balansoidulle sekoittimelle]] aivan kuten asynkronisessakin tapauksessa. | ||
Vaihelukitustekniikkana voi olla esimerkiksi ''[[Costas-silmukka]]'' (''Costas Loop'' [http://en.wikipedia.org/wiki/Costas_loop]). | Vaihelukitusta varten DSB-signaali kerrotaan itsellään, jolloin saadaan esiin kantoaalto kaksinkertaisella taajuudella. Vaihelukitustekniikkana voi olla esimerkiksi ''[[Costas-silmukka]]'' (''Costas Loop'' [http://en.wikipedia.org/wiki/Costas_loop]). Paikallisoskillaattoritaajuus saadaa jakamalla vaihelukittu taajuus kahdella. | ||
Teknisiä ongelmia on lähinnä siinä, että paikallisoskillaattori lähtee vaeltelemaan lähetteen hiljaisina hetkinä. | Teknisiä ongelmia on lähinnä siinä, että paikallisoskillaattori lähtee vaeltelemaan lähetteen hiljaisina hetkinä. | ||
Siksi tätä modulaatiota käyttäessä olisi hyvä saada edes hiukan jäännöskantoaaltoa (''vestigial carrier'') jotta synkroninen ilmaisu toimisi aina ja ongelmitta. | Siksi tätä modulaatiota käyttäessä olisi hyvä saada edes hiukan jäännöskantoaaltoa (''vestigial carrier'') jotta synkroninen ilmaisu toimisi aina ja ongelmitta. | ||
===Kvasi-synkroninen DSB ilmaisin=== | ===Kvasi-synkroninen DSB-ilmaisin=== | ||
Kvasisynkronisessa DSB ilmaisussa käytetään kantoaaltoa sellaisena kuin se on olemassa, mutta vahvistaen sitä FM-tyyppisessä limiter-vahvistimessa kunnes jokainen nollan ylitys yltää täysillä laidasta laitaan. | Kvasisynkronisessa DSB ilmaisussa käytetään kantoaaltoa sellaisena kuin se on olemassa, mutta vahvistaen sitä [[FM]]-tyyppisessä limiter-vahvistimessa kunnes jokainen nollan ylitys yltää täysillä laidasta laitaan. Tämän toiminta vaatii rittävän suurta vähennettyä kantoaaltoa, koska limiter-vahvistuksessa ei synny kantoaaltoa. | ||
Tätä ''kvasi-kantoaaltoa'' käytetään sitten refrenssinä balansoidulle sekoittimelle ottamaan alkuperäinen moduloiva signaali esille. | Tätä ''kvasi-kantoaaltoa'' käytetään sitten refrenssinä balansoidulle sekoittimelle ottamaan alkuperäinen moduloiva signaali esille. | ||
Tämä on itse asiassa sama ilmaisin, kuin | Tämä on itse asiassa sama ilmaisin, kuin AM:n kvasi-synkroninen ilmaisin. | ||
Tällä on kuitenkin selvät heikkoutensa hiljaisen | Tällä on kuitenkin selvät heikkoutensa hiljaisen DSB-lähetteen kanssa, kun kantoaaltoa ei ajoittain muodostu limiter-vahvistimessa riittän kohinattomana. | ||
[[ | [[Luokka:Tekniikka]] | ||
[[Luokka:Teoria]] | |||
[[Luokka:Lähetelajit]] | |||
[[Luokka:Tarkastettavat sivut]] |
Nykyinen versio 22. helmikuuta 2022 kello 15.20
Kaksisivukaistamodulaatio, engl. double-sideband modulation (DSB) on lähetelaji joka saadaan, kun AM-lähetteestä tukahdutetaan kantoaalto.
Useimmin DSB viittaa kokonaan tukahdutettuun kantoaaltoon (DSB-SC, double-sideband suppressed-carrier), mutta kantoaalto voidaan tukahduttaa myös osittain. Tällöin puhutaan esim. vähennetyn kantoaallon kaksisivukaistalähetteestä (DSB-RC, double-sideband reduced-carrier).
DSB-modulaation teoriaa
DSB-signaalin tuottamisessa hyötysignaalilla kerrotaan kantoaalto käyttäen balansoitua modulaattoria.
Matemaattisesti katsoen:
missä:
- : aika
- : modulaation tulos
- : kantoaallon amplitudi (jos sitä ei moduloitaisi vaan annettaisiin tulla täysillä)
- : modulaatioindeksi (välillä 0.0-1.0 - tavallisesti 0.7-0.8)
- : moduloiva signaali
- : kantoaallon taajuus
- : kantoaallon vaihe ajanhetkellä . Käytännössä mielivaltaisesti asetetaan nollaksi ja poistetaan kaavoista.
Asetetaan moduloivaksi signaaliksi: :
trigonometristen dualiteettien:
avulla avattuna:
Ylempi sivunauha (USB) | ||||
Alempi sivunauha (LSB) | ||||
Ylempi sivunauha (USB) | ||||
Alempi sivunauha (LSB) |
Siis sivunauhojen energia on puolet kokonaisenergiasta, mikä onkin ymmärrettävä tulos. Myös sivunauhojen taajuudelliset ilmentymät saavat selityksensä.
DSB-modulaattori
DSB-modulaattorina toimii balansoitu sekoitin jota ei DC-biasoida ja jota tässä yhteydessä kutsutaan nimellä balansoitu modulaattori.
Joissain tilanteissa DSB:lle olisi eduksi omata pieni, esim. 20 dB vaimennettu versio kantoaallosta.
Keinoja tynkäkantoaallon (vestigial carrier) tekoon:
- Summataan sopivasti vaimennettu kopio kantoaallosta modulaattorin tuloksen kanssa.
- Käytetään pientä DC-biasta balansoidussa sekoittimessa.
DSB-ilmaisin
DSB-signaalia ei voi ilmaista AM:n tapaan diodi-ilmaisimella!
Asynkroninen DSB-ilmaisin
DSB-signaali voidaan ilmaista balansoidulla sekoittimella (kuten AM:n synkroninen ilmaisin) käyttäen apuoskillaattoria (beat frequency oscillator, BFO) jonka taajuudeksi asetetaan tukahdutetun kantoaallon taajuus.
Tätä apuoskillaattoria ei kuitenkaan tarvitse vaihelukita mihinkään, vaan se voi olla muuten stabiili ja tarkasti viritettävissä.
Tämä ilmaisintekniikka on sama, kuin millä SSB- ja CW-signaaleja voidaan vastaanottaa. Kun apuoskillaattorin ja kantoaallon taajuudet eivät ole samat, niin SSB- ja CW-signaalien äänenkorkeus muuttuu. DSB-signaalin tapauksessa ilmaisun tuloksena on modulaation kaikki taajuudet kahdentuvat ja äänenvoimakkuus huojuu. Huojunnan taajuus on kaksi kertaa apuoskillaattorin ja kantoaallon taajuusero.
DSB-signaalia voidaan ilmaista myös SSB-ilmaisimella joko LSB tai USB asetuksella. Silloin ei synny edellä mainittua huojuntaa, mutta menetetään puolet signaalitehosta.
Synkroninen DSB-ilmaisin
Koska DSB on matemaattisesti läheistä sukua PSK-datamodulaatiolle, voidaan käyttää myös tekniikoita joilla paikallisoskillaattori vaihelukitaan saatuun DSB-signaaliin ja käytetään sitä syöttönä balansoidulle sekoittimelle aivan kuten asynkronisessakin tapauksessa.
Vaihelukitusta varten DSB-signaali kerrotaan itsellään, jolloin saadaan esiin kantoaalto kaksinkertaisella taajuudella. Vaihelukitustekniikkana voi olla esimerkiksi Costas-silmukka (Costas Loop [1]). Paikallisoskillaattoritaajuus saadaa jakamalla vaihelukittu taajuus kahdella.
Teknisiä ongelmia on lähinnä siinä, että paikallisoskillaattori lähtee vaeltelemaan lähetteen hiljaisina hetkinä. Siksi tätä modulaatiota käyttäessä olisi hyvä saada edes hiukan jäännöskantoaaltoa (vestigial carrier) jotta synkroninen ilmaisu toimisi aina ja ongelmitta.
Kvasi-synkroninen DSB-ilmaisin
Kvasisynkronisessa DSB ilmaisussa käytetään kantoaaltoa sellaisena kuin se on olemassa, mutta vahvistaen sitä FM-tyyppisessä limiter-vahvistimessa kunnes jokainen nollan ylitys yltää täysillä laidasta laitaan. Tämän toiminta vaatii rittävän suurta vähennettyä kantoaaltoa, koska limiter-vahvistuksessa ei synny kantoaaltoa.
Tätä kvasi-kantoaaltoa käytetään sitten refrenssinä balansoidulle sekoittimelle ottamaan alkuperäinen moduloiva signaali esille.
Tämä on itse asiassa sama ilmaisin, kuin AM:n kvasi-synkroninen ilmaisin. Tällä on kuitenkin selvät heikkoutensa hiljaisen DSB-lähetteen kanssa, kun kantoaaltoa ei ajoittain muodostu limiter-vahvistimessa riittän kohinattomana.