Yksisivukaistamodulaatio

Radioamatööriwikistä
Versio hetkellä 22. elokuuta 2008 kello 23.34 – tehnyt >Oh2mqk (luokittelusäätöä)
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

SSB - Single Side Band

Tämä on alunperin puheella tapahtuvaan radiokommunikaatioon tehty energiaa ja radiospektriä säästävä amplitudimodulaation muunnos, jossa kaikki redundantti tieto on poistettu ja jotta signaalista saa selvää, ne pitää luoda uudestaan vastaanottimessa.

Tässä on Amplitudi modulaatiosta otettu pois kantoaalto ja toinen sivunauha.

Tekniikka keksittiin vuonna 1914 ja sille haettiin patentti vuonna 1915. Patentti hyväksyttiin paljon oikeustaistelun jälkeen vuonna 1927.

Alunperin huomattiin että puhesignaali on ymmärrettävä silloinkin kun kätetään kapeakaistaista antennia joka on viritetty hieman sivuun AM kantoaallosta siten että toinen AM sivukaista vaimentuu. Samoin huomattiin että laittamalla vastaaonttoon apuoskillaattoritaajuus alkuperäisen kantoaallon kohdalle, kuultu signaali on paremmin kuultavissa.

Radioamatöörikäytössä ensimmäinen SSB yhteys tapahtui vuonna 1947.

Vertailukohdaksi jäljempiin: Amplitudi-modulaation spektri:

AM spektrikuva

USB - Upper Side Band

Tämä on SSB-modulaatio, jossa jäljelle on jätetty ylempi (Upper) sivunauha.

USB spektrikuva

LSB - Lower Side Band

Tämä on SSB-modulaatio, jossa jäljelle on jätetty alempi (Lower) sivunauha.

LSB spektrikuva

SSB matemaattisesti

(Wikipedialla on erilainen matemaattinen lähestyminen aiheeseen [1])

Lähdetään DSB-modulaatiosta, jossa:

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 tavoitteena kosinien tulojen tilalle yksinkertaiset kosinit:

     Ylempi sivunauha (USB)
Alempi sivunauha (LSB)
     Ylempi sivunauha (USB)
Alempi sivunauha (LSB)

Siis sivunauhojen energia on puolet kokonaisenergiasta, joka onkin ymmärrettävä tulos. Myös sivunauhojen taajuudelliset ilmentymät saavat selityksensä.

SSB:n matemaattisessa analyysissä voidaan modulaatioindeksi ja kantoaallon amplitudi asettaa ykkösiksi, jolloin ne sievenevät pois tieltä. (Samoin puolikas siirretään vasemmalle häiritsemästä.)

Edellä näkyy että sekä kantoaallosta että hyötysignaalista tarvitaan sin ja cos versiot, siis sellaiset jotka ovat keskenään 90° vaihesiirrossa.

Tuollaiseen siis halutaan päästä, miten ?

DSB modulaatio

Kertolasku ( tai ) tapahtuu teknisesti balansoidulla sekoittimella jota tässä käytössä kutsutaan myös nimellä: balansoitu modulaattori.

Yllä on esitelty matematiikan johto, oleellista on, että tulos voidaan lausua kahden eri taajuuksilla olevan signaalin summana:

joka viittaa mahdollisuuteen suodattaa pois ei-toivottu sekoitustulos joka tunnetaan nimellä "sivunauha".

SSB kvadratudisesti

Nyt tehdään hieman magiaa nimeltä Hilbert-muunnos ja todetaan, että: . Tällä muunnoksella saadaan kopio lähtösignaalista, joka on 90° vaihesiirrossa alkuperäiseen nähden (tulee perässä). (Kvadratudissa)

Tällainen kvadratudinen versio DSB:stä on yksinkertaisesti:

Summaamalla perusversion ja kvadratudin, pääsemme yllä esitettyyn LSB:n yhtälöön!

USB:lle päästään kääntämällä "sin * sin" osan jomman kumman signaalin vaihe vastakkaiseksi, jolloin siellä tulee: "- sin * sin".

Tämä tulos esitetään usein oppikirjoissa muodossa:

missä:

  • on moduloiva signaali
  • on sen Hilbert-muunnos ( cossin )


Yhteenlasku tapahtuu tehosummaimella ja vähennuslasku on yhteenlaskua vastakkaisvaiheisella signaalilla.

Laite jolla tämä realisoidaan tunnetaan tavallisesti nimellä I/Q-modulaattori jolla on parikin realisointitapaa riippuen käyttökohteesta.

Paikallisoskillaattorin taajuusalue on laaja, RF-summaus tehdään skalaarisesti:

Hamwiki-ssb-iq-modulation-1.png

Paikallisoskillaattorin taajuusalue on suppea, RF-summaus tehdään kvadratudisesti:

Hamwiki-ssb-iq-modulation-2.png

(tätä näkee lähinnä mikroaaltolaitteissa)

Nyt on siis matemaattisesti saatu selville, mitä tarvitaan I/Q-modulaattorin käyttöön SSB:n tuotossa. Seuraavaksi pitää selvittää, miten nuo Hilbert-muunnetut versiot signaaleista saadaan aikaan jotta ne voidaan kvadratudisesti hienosti summata yhteen.

DSB ilmaisu

SSB:n ilmaisussa otetaan esimerkiksi USB signaali ja kerrotaan se paikallisoskillaattorilla jonka taajuus on (tai ainakin yritetään asettaa olemaan) käyttäen balansoitua sekoitinta (jolla tässä käytössä on myös nimi: tuloilmaisin alias product detector.)

Sekoitustuloksina saadaan jälleen taajuuksien summa ("USB") ja erotus ("LSB"). Näistä sekoittimen jälkeen alipäästetään vain audiotaajuinen "LSB" eteenpäin äänikäsittelyyn.

Koska tämä tekniikka kuvaa myös epätoivotun sivunauhan audiotaajuuksille, tätä käytetään yleensä yhdessä välitaajuisen SSB suotimen kanssa.

Kvadratudinen SSB ilmaisu

I/Q-demodulaation matematiikka on tietysti kompleksisempaa.

 TODO


Laajakaistaiselle RF:lle ja esim. laskureilla tehtävälle LO:n kvadratudisoinnille, vaikeahko Hilbert-muunnos yhdistämisessä:

Hamwiki-ssb-iq-demodulation-2.png


Kapeakaistaiselle RF:lle (suhteessa taajuuteensa) ja sama LO:lle - lopussa helppo skalaarisummaus:

Hamwiki-ssb-iq-demodulation-1.png

SSB modulaattori

Sivunauhamodulaatioiden tekoon on ainakin kolme tapaa:

  1. Tuotetaan DSB moduloitu signaali ilman kantoaaltoa ja suodatetaan siitä epätoivottu sivunauha jyrkkäreunaisella kidesuotimella
  2. Vaiheistusmenetelmässä lähtösignaalista tuotetaan vaihe- ja kvadratudi versiot ns. Hilbert-muuntimella, jotka moduloidaan tavallisella balansoidulla modulaattorilla kantoaallon vaihe- (I) ja kvadratudi (Q) versioihin, lopuksi lopputulos summataan, jolloin jäljelle jää vain toivottu sivunauha.
    1. Vaihtoehtoisesti aliharmooniselle modulaattorille kantoaalto on samanvaiheinen ja summaus tapahtuu kvadratudisesti.
    2. Hilbert-muunnin vaatii analogisena aika tarkkoja komponenttien toleransseja, tai vähintään tarkahkoa mätsäystä. DSP-versio on jopa helpompi toteuttaa tarkkana, kuin analoginen!
  3. Weaver-modulaattori / Zero-IF
    1. Tätä näkee useimmin DSP toteutuksina (joko prosessoreissa tai ASIC/FPGA piireissä)
    2. Analogisia esimerkkejä mm. S53MV Matjaz Vidmar:ilta

Kantoaallon kvadratudisointiin voidaan käyttää esimerkiksi:

  1. 90°-hybridejä (erityisesti mikroaalloilla)
  2. Analogisella vaihesiirtoverkolla hieman samaan tapaan kuin HA5WH
  3. Kvadratudista KJ- tai D- laskureilla tehtyä digitaalista jakoa jossa oskillaattoritaajuus on 2 kertainen kvadratudin taajuuteen

Laskurien käyttö on haastavaa korkeammilla taajuuksilla (yli 100-200 MHz) mutta mahdollista. Laskurien kiistaton etu on, että ulostulo pysyy koko toiminta-alueella (tasavirrasta gigahertsiin, tms) täsmälleen 90° kvadratudissa.

Kapeat taajuusalueet (kuten vaikka Zero-IF rakenteissa suoraan 10 GHz bandilla) toimivat hienosti hybrideillä/viivelinjoilla. Laajemmat taajuusalueet ovat ongelmallisia analogisten vaiheistusverkkojen kanssa.

Kantoaallon kvadratudivirhe näkyy ei-toivotun sivunauhan puutteellisena vaimenemisena, mutta sitä voi jossain määrin korjata käyttämällä I ja Q kanavissa pientä tasavirtabiasta.

Suodattava SSB modulaattori

Tämä on nykyisin tavallisin tapa tehdä SSB modulaatio kaupallisissa radioissa. Tämä oli myös ensimmäinen tapa tehdä SSB-modulaatiota. Tässä ei kikkailla kvadratudisella summauksella, vaan yksinkertaisesti vain vaimennetaan ei-toivottua komponenttia kyllin paljon.

Käyttämällä SAW-suotimia lopputulos on yleensä kyllin hyvä, kaikkeen käyttöön ja SAW-suotimet ovat edullisia.

Kalliimpia kidesuotimiakin voi käyttää, mutta läpäisykaistan vaimennusrippelien ja ryhmäkulkuaikakorjausten tarpeet ovat yleensä varsin olemattomia, eikä 300-3000 Hz taajuuksien puheen siirto muutenkaan ole mitään HiFiä.

Tuottaessaan DSB signaalia balansoitu modulaattori vuotaa kantoaaltoa hetkittäisten basebandin tasavirtakomponenttien seurauksena. Tämä on väistämätöntä puheella ja vuotojen kesto on korkeintaan millisekunteja, mutta ei nolla.

Suodatuksen yleinen ongelma on, että kantoaaltovuoto huonontaa vaimennettavan sivunauhan vaimennusta. Tämä on ongelmana erityisesti sillä reunalla pääsykaistaa, jolla puolella kantoaalto on.

Yksi mahdollisuus kantoaaltovuodon haittojen vähennykseen on siirtää moduloitava baseband ensin taajuuksissa ylemmäs (vaikka 10 kHz) basebandilla tapahtuvalla sekoittamisella ja kaistasuodatuksella (äänelle helpohkoa) ja sitten tehdä varsinainen RF DSB modulointi selvästi etäällä kantoaallosta. Douglas T. Smith tarjoaa tällaista lähestymistapaa, joskin hän siirtää puheen basebandia vain 300 Hz ylöspäin.

Vaiheistettu SSB modulaattori

Kun kidesuodattimet olivat kalliita, eikä SAW-suotimia vielä ollut, kehitettiin erilaisia audiota- ja RF:ää vaiheistaneita ratkaisuja, jotka tuottivat saman lopputuloksen, kuin terävä suodattaminenkin.

Geneerisesti kyseessä on ns. Hartley-modulaattori, jonka ilmentymänä ovat erilaiset tavat tehdä kvadratudinen kantoaalto ja kvadratudinen hyötysignaali.

Syklinen vaihesiirtoverkko

Yksi ratkaisu audion kvadratudiseen vaihesiirtoon on ARRL Handbookissa pitkään esitelty HA5WH:lle kreditoitu rakenne. Yleisesti ottaen kyseessä on ns. polyphase network tai polyphase filter.

Tällainen vaiheistusverkko tekee signaalille ns. Hilbert-muunnoksen joka tässä tapauksessa tuottaa syötesignaalin cos:sta cos ja sin signaalit.

Muitakin tapoja tällaisen Hilbert-muuntimen tekoon on, mutta HA5WH:n syklinen verkko on helpohko analysoida.

Kevin Schmidt, W9CF, analysoi tämän HA5WH vaiheistusverkon ominaisuuksia QEX:ssä elokuussa vuonna 1994 ilmestyneessä artikkelissa: Phase-Shift Network Analysis and Optimization (josta on myös web-kopio.)

Hän kertoo yhteenvedossaan:

Useiden vuosien ajan ARRL:n Handbook on sisältänyt HA5WH:n suunnitteleman äänen vaihesiirtoverkon. En ole kuitenkaan onnistunut löytämään tämän kytkennän alkuperäistä versiota. Handbook väittää, että tällä verkolla saisi luokkaa 60 dB vaimennuksen ei-toivotulle sivunauhalle käyttäen 10% toleranssisia komponentteja. Tämä on kuitenkin selkeästi vastoin tavallisia tuloksia, että tarvitaan yhden prosentin komponenttitoleransseja saavuttaakseen noin 40 dB sivunauhavaimennuksen.
Tässä artikkelissa analysoin ja annan suunnitteluyhtälöt tämän tyyppisille verkoille. Valitettavasti tämä analyysi osoittaa, että käyttämällä 10% toleranssisia komponentteja saadaan pahimmillaan hyvin huono sivunauhavaimennus. Ideaaliarvoisilla komponenteilla, tai edes keskenään hyvin tarkkaan saman arvoisiksi mätsätyillä komponenteilla saavutetaan silti hyviä tuloksia.

Artikkeli on erinomainen katsaus tämän tyyppisiin vaihesiirtoverkkoihin ja todella antaa eväät tehdä muitakin taajuusvasteita, kuin mitä tämä paljon julkaistu versio on.

Esimerkkikytkentöjä löytää pienellä verkkohaulla, esimerkiksi: Maxim IC's App-note 1047:

http://www.maxim-ic.com/images/appnotes/1047/A29Fig1A.gif
http://www.maxim-ic.com/images/appnotes/1047/A29Fig1A.gif

Esimerkkikytkentä sisältää HA5WH:n vaiheistusverkon ja pari tuon mikropiirivalmistajan integroitua piiriä (operaatiovahvistimia ja kvadratudimodulaattorin), jotka yhdessä toteuttavat suorituskykyisen (ja pieniruokaisen) SSB modulaattorin. (Joskin väitetty 60 dB käyttäen 10% toleranssisia mätsäämättömiä komponentteja on tuulesta tempaistu...) Myös komponenttiarvoissa C6:een on pujahtanut virhe. ARRL:n Handbook:issa on 4.7 nF.

USB/LSB vaihto tällä modulaattorilla tapahtuu vaihtamalla Hilbert-muuntimen Q-lähdön navat keskenään.

Bias-jännitteet modulaattorien inputeissa vaikuttavat kantoaallon vaimennukseen ja kvadratudin poikkeama ideaalista vaikuttaa sivunauhan vaimennustasoon.

Taulukko:

Optimaaliset Chebychev arvot joillekin ideaaleille HA5WH-tyypin vaiheistusverkoille. ja ovat taajuusalueen ala- ja yläreuna, on verkon asteiden määrä ja ovat taajuuksia joilla verkon vaihesiirto on tasan 90 astetta. Vastaavat RC arvot ovat .
Sup on sivunauhan minimivaimennus verkon toiminta-alueella desibeleinä.
fl fu n Sup(dB) f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8
300 3000 4 40.5 332.2 629.8 1429.0 2709.0 - - - -
300 3000 5 52.1 320.5 500.7 948.7 1797.6 2808.1 - - -
300 3000 6 63.7 314.2 435.5 720.3 1249.5 2066.8 2864.5 - -
300 3000 7 75.4 310.4 397.8 595.3 948.7 1511.8 2262.4 2899.4 -
300 3000 8 87.0 308.0 374.0 519.4 771.2 1167.0 1732.7 2406.2 2922.5
200 4000 5 42.9 219.5 398.4 894.4 2008.1 3645.0 - - -
200 4000 6 52.7 213.5 332.1 633.1 1263.6 2408.9 3747.8 - -
200 4000 7 62.5 209.9 294.6 497.5 894.4 1608.2 2715.5 3812.0 -
200 4000 8 72.2 207.5 271.2 417.8 689.9 1159.6 1915.0 2949.6 3854.8
150 6000 6 44.7 163.6 287.7 628.9 1431.1 3128.3 5500.9 - -
150 6000 7 53.1 160.0 247.7 471.0 948.7 1910.7 3633.0 5626.4 -
150 6000 8 61.5 157.6 223.1 381.3 696.7 1291.9 2360.2 4033.2 5710.4

Mitoitetaan näistä SSB:lle 300-3000 Hz 6 asteinen verkko käyttäen 12.1 kilo-ohmin 1% (E96 sarjan) vastuksia. .

Hz 314.2 435.5 720.3 1249.5 2066.8 2864.5
C (nF) 41.9 30.2 18.3 10.5 6.4 4.6
ARRL
(nF)
44.0 33.0 20.0 10.0 5.6 4.7

Vastuksina 1% arvot ovat helppoja saada - ja pintaliitoksena jopa erittäin halpoja. Kondensaattoreina 2% arvoja löytyy helpohkosti, 1% arvoja ei.. (Esimerkiksi Panasonic ECH-U(X) -series pintaliitoskondensaattorit ovat varsin halpoja 2% sarjaa.)

Kevin Schmidt toteaa artikkelissaan, että vaikka yllä onkin suunniteltu ideaali verkko jolla on mahdollisimman pieni rippeli vaimennusarvossa kautta koko äänitaajuusalueen, on vastaavalla rakenteella mahdollista päästä vieläkin parempiin tuloksiin, jos kyseessä on esimerkiksi kahden nimenomaisen äänen lähettäminen datakäytössä - tehdään vaikkapa vain 2-asteinen verkko jonka portaat optimoidaan näille kahdelle äänelle.

Kahdeksan-asteinen 300-3000 Hz Hilbert-muunnin 12.1 kilo-ohmin vastuksin tarvitsee kondensaattorit:

C (nF) 42,71 35,17 25,32 17,06 11,27 7,59 5,47 4,5
StdCap
(nF) 2%
33,0+10,0 33,0+2,2 22,0+3,3 15,0+2,2 10,0+1,2 6,8+0,82 4,7+0,82 3,3+1,2

Verkon syöttöön differentiaalilähtöinen operaatiovahvistin, samoin I/Q-modulaattorin puskureiksi ja ainakin 60 dB sivunauhavaimennuksen pitäisi onnistua.

Operaatiovahvistin vaihesiirrin

Tällainen vaihesiirto voidaan myös tehdä vähemmin passiivikomponentein käyttäen operaatiovahvistimia:

Hamwiki-audio-phaseshift-opamp.png

Ominaisuuksia:

  • Jokaisen asteen vahvistus on täsmälleen 1.0
  • taajuusvälillä noin 300-4000 Hz vaihesiirto on valituilla komponenttiarvoilla 90° noin 0.5° tarkkuudella.
  • Sivukaistavaimennuksen pitäisi olla luokkaa 40-45 dB.
  • Komponenttien tarkkuudesta ei lähde sano mitään, mutta 1% vastukset ja 2% kondensaattorit lienevät turvallinen valinta
  • Kytkentä on tarkoitettu nollan yli kulkevalle signaalille ja ± sähköllä käytettäville operaatiovahvistimille. Kytkennän "vertailumaan" siirto nollan ja käyttösähkön puoliväliin jätetään lukijalle ns. yksipäisesti käytettäviä operaatiovahvistimia varten.

Rakennettaessa vaiheistava SSB modulaattori tällä rakenteella, syötteenä käytetään kaistapäästettyä audiosignaalia (kaikki taajuusvälin 300-3000 Hz ulkopuolelta vaimennetaan pois). Signaali viedään I-kanavaan sellaisenaan ja Q-kanavaan yllä olevan vaiheistimen läpi.

Signaaliprosessorilla vaihesiirto

Tämä Hilbert-muunnos on tehtävissä myös DSP:llä niin, että puheen basebandista tehdään laskemalla I ja Q jotka sitten ajetaan kvadratudimodulaattoriin.

DSP:llä voidaan tehdä FIR-suodin, jonka impulssivaste on antisymmetrinen, eli jonka vaihevaste on lineaarinen, mutta samalla täsmälleen 90° erossa symmetrisestä FIR-suotimesta. Koska L asteen mittaisessa FIR:issä menee aikaa L/2 askeleen verran, ohjelmaimplementaation pitää tyypillisesti sisällytää L/2 asteinen viivelinja I-kanavaan odottaakseen Q-kanavaa.

Vaihtoehtona on toki myös Weaver-metodi.

Weaver modulaattori / Zero-IF

Tämä tunnetaan myös nimellä "Zero-IF".

Hamwiki-ssb-weaver-modulation.png

Weaver-modulaattori on huomattavasti erilainen aiemmista. Ensin baseband (0-4 kHz) miksataan kvadratudisella lokaalilla (LO1) ja balansoiduilla sekoittimella kahdeksi DSB:ksi siten, että kantoaalto on keskellä haluttua läpäisykaistaa (esimerkissä 2.0 kHz).

Molemmat baseband-tulokset alipäästösuodatetaan audiolla (2.0 kHz!) ja sitten ajetaan kvadratudimodulaattorin I- ja Q-ottoihin varsinaiselle välitaajuudelle (LO2) (tai lopulliselle RF:lle). Välitaajuudella/RF:llä ei enää suodateta mitään.

Huomionarvoisaa on, että lähetteen pääsykaistan keskitaajuus on LO2:n taajuudella, eikä kyseinen taajuus olekaan pääsykaistan reunassa kuten tavallisemmissa I/Q-tekniikoissa. (Korkeilla mikroaaltotaajuuksilla tehosummaus voidaan tehdä kvadratudisesti ja LO2 jaellaan tehojakajalla. Katso I/Q-modulaattori.)


Tekniikan etu on periaatteessa rajoittamaton kaistaleveys, kun taas vaiheistusverkolla on sen verkon ominaisuuksista riippuva kaistaleveys. Kvadratudiset LO1 ja LO2 ovat helppoja tehdä tarkoiksi laskureilla.

Tekniikan haittana on keskitaajuuden olo tasavirtaa - usein se näkyykin keskitaajuuden välittömän lähiympäristön vaimentumisena kuulumattomiin, jos I- ja Q-signaalien käsittelyä ei tehdä DC kytkettynä, jota monet analogiset toteutukset välttelevät. Pienikin DC offset näkyy lähetteessä signaalina keskellä läpäisykaistaa ja vastaanotossa äänenä keskellä kaistaa.

Digitaalisessa implementaatiossa ei tätä ongelmaa yleensä ole ja LO1:n ympäristön vaimenemaa ei ole.

Analogisia ratkaisuja käyttävä versio on esitetty Matjaz Vidmarin S53MV "notune" giga-radioissa.

Nico Palermo, IV3NWV on kuvannut täysdigitaalisen modulaattorin: A 9 MHz Digital SSB Modulator sivullaan. (Tässä DC-bias ongelmia ei ole, joten läpäisykaista on aukoton.)

SSB demodulaattori

SSB:n ilmaisuun käytetään samoja tekniikoita kuin sen tuottoon.

SSB demodulaattori suodattaen

Nykyisin kaupallisissa radioissa tavallisin on käyttää balansoitua modulaattoria (joka tässä tapauksessa kulkee nimellä: balansoitu ilmaisin, tai Product Detector), jolle syötetään vastaanotettu ja sivuhäiriöistä vapaaksi suodatettu SSB signaali ja alkuperäisen kantoaallon kohdalle sijoitettu Beat-oskillaattori taajuus.

Lopputuloksena saadaan näiden tuloksena audiotaajuus. Tai mahdollisesti "audio-IF", jos beat on vaikkapa 10 kHz etäällä suodatetusta RF-IF:stä.

SSB demodulointi Hilbert-muuntimella vaiheistaen

Demodulointi voidaan tehdä myös vaiheistamalla, eli välitaajuudella kaistapäästetystä signaalista tehdään kvadratudiset I ja Q, jotka vahvistettuina syötetään käänteiseen Hilbert-muuntimeen josta saadaan ulos alkuperäinen äänisignaali.

Sama HA5WH verkko toimii tässäkin, kuten lähetyksessä.

  • Signaalin kulkusuunta käännetään yllä näkyvässä kytkentäkaavioesimerkissä päinvastaiseksi
  • Modulaattorin lähdön vahvistin käännetään toisinpäin ja käytetään ehkä differentiaalilähtöistä mallia (tai yhtä vahvistinta normaalina ja toista invertoivana)
  • Syötetään I ja Q (ja niiden inverssit) modulaattorimuuntimen lähtönapoihin
  • Otetaan käänteismuunnettu signaali ulos modulaattorimuuntimen syöttönavoista

Myös operaatiovahvistimellinen vaiheverkko toimii. I- ja vaiheistetun Q-kanavan signaalit summataan ja alipäästetään audioksi.

DSP-käytössä jälleen antisymmetrinen FIR-suodin tarjoaa apuaan Q-kanavassa ja normaali FIR-suodin (tai L/2 mittainen viive) I-kanavassa.

SSB demodulointi Zero-IF / Weaver metodilla

Zero-IF metodi on oivallinen RF:ää tuottaessa (lukuunottamatta basebandin keskellä olevaa DC bias-herkkää spottia), mutta vastaanotossa sen edut eivät ole ihan niin selvät.

Hamwiki-ssb-weaver-demodulation.png

Huomioita:

  • Selektiivisyys tehdään audiotasolla suodattamalla, joka on paljon helpompaa kuin RF:llä, tai edes IF:llä. Modulaattoriesimerkin mukaisesti LPF-2 suodattaa 2.0 kHz kohdalla
  • LPF-2:n jälkeen voi olla myös AGC järjestelmä, kuten S53MV on tehnyt.
  • Vastaanotossakin on se sama DC bias-herkkä alue keskellä audio basebandia kuin lähetyksessä.
  • LO1 kombinoinnin jälkeen voi taas olla tarve lisätä kaistanpäästösuodin 100-4000 Hz (tms.)
  • RF voidaan tehojakaa kvadratudisesti, jolloin LO2 taas ei saa olla kvadratudinen! Mikroaaltorigeissä hyödyllinen ominaisuus!

Digitaalinen signaalin I/Q kvantisointi (kuten vaikka AD9864/AD9874 "Low Power IF Digitizing Subsystem" piireillä) ja prosessointi DSP:llä numeerisesti on yksi varsin tehokas tapa tehdä tällainen vastaanotto.

Katso myös

  • AM Amplitude Modulation
  • DSB Double Side Band; kuten AM mutta ilman kantoaaltoa.
  • ISB Independent Side Band; Riippumattomien sivunauhojen modulaatio
  • PSK Phase Shift Keying; Vaihesiirtymämodulaatio
  • FM Frequency Modulation; Taajuusmodulaatio
  • CW Continuous Wave; Sähkötys
  • http://dj4br.home.t-link.de/ssb1e.htm The History of Single Sideband Modulation, Ing. Peter Weber
  • Matjaz Vidmarin (S53MV) No-tune SSB/CW tranceiver for 1296, 2304 and 5760MHz S53MV_Notune_SSB_gigaradioset
  • Douglas T. Smith, KF6DX on "hi-fi" dilemma of SSB.
  • Nico Palermo, IV3NWV: A 9 MHz Digital SSB Modulator
  • Donald K. Weaver, “A Third Method of Generation and Detection of Single-Sideband Signals”, IRE Proceedings, 1956, pp. 1703-1705.
  • Ray Andraka, “A survey of CORDIC algorithms for FPGA based computers”, ACM, Monterey, 1998 (http://www.andraka.com/files/crdcsrvy.pdf)
  • J. Volder, “Binary computation algorithms for coordinate rotation and function generation”, Convair Report IAR-1 148 Aeroelectrics Group, June 1956.
  • J. Volder, “The CORDIC Computing Technique”, IRE Trans. on Computers, v. EC-8, Sept. 1959, pp. 330-334
  • E.B. Hogenhauer, “An economical class of digital filters for decimation and interpolation”, IEEE Trans. on Acustics, Speech and Signal Processing, ASSP-29(2), 1981, pp. 155-162.
  • Hilbert muunnoksesta lisää vaikkapa: Wikipedia: [2], Graham Langton: [3]