Sivunauha
Sivunauhan määritelmä
Sivunauhalla tarkoitetaan lähetteen kantoaallon vieressä olevia modulaation muodostamia taajuuksia.
Amplitudimodulaatio
Amplitudimodulaation spektri muodostuu kantoaallosta ja sen molemmin puolin symmetrisistä sivunauhoista. Esimerkiksi puhelähetyksellä ylempi sivunauha on suoraan moduloivan äänitaajuuden spektri kantoaallosta alkaen ja alempi sivunauhan on äänitaajuuden spektri negatiivisina taajuuksina kantoaallosta alaspäin. Amplitudimodulaatiosta on käytössä myös versioita, joissa alempi ja ylempi sivunauhat siirtävät eri tietoa. Amplitudimoduloidun signaalin kantoaallon voimakkuutta voidaan muuttaa moduloivan signaalin voimakkuuden hitaan muutoksen mukaan.
CW eli Continous Wave
Sähkötyksellä avainnetaan sähkötysmerkkien tahdissa kantoaaltoa eli kyseessä on päälle-pois (On-Off) modulaatio, jota käytetään myös nopeamman digitaalisignaalin siirrossa. Lähetteen spektrissä on kantoaallon lisäksi avainnusnopeudesta riippuen enemmän tai vähemmän leveät sivunauhat AM-modulaation mukaisesti.
SSB eli yksisivunauhamodulaatio
Yksisivunauhamodulaatiosta on kaksi versiota: alempi sivunauhamodulaatio LSB (Lower Side Band) ja ylempi sivunauhamodulaatio USB (Upper Side Band). USB on yksinkertaisesti äänitaajuusspektri siirrettynä suurtaajuudelle kantoaaltotaajuuden verran eli kantoaaltotaajuuden ja äänitaajuuden summa. LSB vastaavasti on äänitaajuussignaalin spektri käännettynä kantoaallosta alaspäin eli kantoaaltotaajuuden ja äänitaajuuden erotus. Kummassakin tapauksenssa kantoaaltoa on tukahdettu ja sitä ei lähetetä lainkaan. Kaistaleveys on sama kuin äänitaajuuden kaistaleveys. Näistä kummastakin on käytössä myös versiot, jossa kantoaaltoa on vaimennettu ja se toimii pilottaajuutena. Ilmaisussa kehitetään pilottaajuinen kantoaalto ja suoritetaan synkroninen ilmaisu. Amplitudimodulaatiosta on käytössä analogiatelevisiossa tynkäsivunauha modulaatio (VSB Vestical Sideband). Siinä lähetetään toinen sivunauha kokonaan ja osa toisesta sivunauhasta sekä kantoaalto jossain määrin vaimennettuna (6 dB).
Taajuus- ja vaihemodulaatio
Kantoaallon taajuuden tai vaiheen modulointi muodostaa moduloivan signaalin taajuudella ja sen kerrannaisilla kantoaallon molemmille puolille spektriviivoja, joiden voimakkuus ja lukumäärä riippuu modulaatioindeksistä. Myös kantoaallon voimakkuus vaihtelee modulaatioindeksin mukana ja häviää määrätyillä modilaatioindeksin arvoilla. Taajuusmoduloidun lähetteen kaistaleveys määräytyy sekä moduloivan taajuuden että modulaatioindeksin perusteella. Carsonin säännön mukaan 98 % signaalista on kaistaleveyden 2 * (β + 1) * fm sisällä. Kaavassa β on modulaatioindeksi ja fm on moduloiva siniaalto. Esim. toistimissä käytetty 12,5 kHz kanavarasterissa käytetty modulaatioindeksi on noin yksi ja kaistaleveys on noin: 2 * (1 + 1) * 2,7 kHz = 11 kHz.
FSK eli taajuussiirtoavainnus
Taajuussiirtoavainnuksessa kantoaallon taajuutta siirretään kahden tai useamman taajuuden välillä digitaalisen signaalin avainnusnopeuden tahdissa. Kunkin kantoaallon ympärille muodostuu avainnusnopeuden mukaan sivunauhoja. Kantoaaltoja voi olla hyvinkin suuri määrä, suosituksi tulleessa WSJT-X perheessä on käytössä 4 (FT4), 8 (FT8) ja jopa 65 (Q65) eri taajuutta. Käytettäessä useita kantoaaltoja syntyy laatikkomainen signaalin spektri Esimerkiksi RTTY signaalissa on kaksi kantoaaltoa 170 Hz etäisyydellä toisistaan ja avainnusnopeus on 45 baudia eli taajuudelta toiselle hypätään maksimissaan 45 kertaa sekunnissa. Tuloksena on spektri, jossa on kaksi kantoaaltoa ja niiden välillä ja ympärillä sivunauhoja. FSK lähetteissä signaalin voimakkuus eli amplitudi on vakio.
PSK eli vaiheensiirtoavainnus
Vaiheensiirtoavainnuksessa muutetaan kantoaallon vaihetta digitaalisen signaalin avainnusnopeuden tahdissa. Vaihearvoja, joiden välillä vaihetta avainnetaan voi olla tyypillisesti 2 (PSK), 4 (QPSK), 8 (8-PSK), 16 (16-PSK). Vaiheensiirtymän aikana signaalin amplitudi pienenee vaiheensiirron määrästä riippuen eli signaalissa on mukana amplitudimodulaatio.
Sivunauhojen rajaaminen
AM ja SSB modulaatiot
Ensisijainen kaistaleveyden kaventaminen tehdään rajoittamalla äänitaajuuden kaistaleveyttä. Toinen tärkeä asia on AM modulaatioindeksin pitäminen alle 100 % tasolla eli välttää ylimodulaatiota. Puheella SSB signaalissa on voimakkaista signaalihuippuja ja vahvistimien tulisi pysyä lineaarisella alueella myös huippujen aikana. AM ylimodulaatio ja SSB modulaation leikkautuminen synnyttää äänitaajuuksien sekoitustuloksia, jotka levittävät signaalin kaistaa ja kuuluvat muille "spätterinä".
CW ja PSK modulaatiot
Näissä modulaatioissa on samaan tapaan ylempi ja alempi sivukaista kuin amplitudimodulaatiossa. Kun avainnus muuttaa välittömästi signaalin amplitudia avainnuksen tahdissa, niin sivukaistat sisältävät useita avainnustahdin puolikkaan harmoonisia. Harmoonisten voimakkuus vähenee hitaasti kertaluvun kasvaessa. Kuitenkin varsinainen digitaalisignaali ei tarvitse noita ylimääräisiä harmoonisia ja ne voidaan suodattaan pois. Tyypillinen esimerkki on sähkötyksen avainnuksen pyöristäminen, jolloin niiden aiheuttama avainnusklikki vaimenee.
FSK modulaatio
FSK signaalin amplitudi on vakio ja sitä voi vahvistaa epälineaarisella vahvistimella (Esim. C-, D- tai E-luokka) ilman signaalin spektrin hajoamista. Kuitenkin taajuuden äkilliset muutokset aiheuttavat samantapaisia avainnusnopeuden puolikkaan harmoonisia lähetteesseen, joita ei tarvita vastaanotossa. Niiden vaikutusta voidaan pienentää hidastamalla taajuusmuutoksen nopeutta. Esimerkki sopivasti tehdystä taajuusmuutoksen hidastamisen vaikutuksesta on WSJT-X FT4 signaali, joka on nelitaajuinen Gaussiansuodatettu taajuussiirtoavainnus. Siinä spektrin leveys kapenee -40 dBc kohdalla puoleen, -60 dBc kohdalla viidenteen osaan ja -80 dBc tasolla alle kymmenesosaan. WSJT-X FT4 ja FT8 protokollat
FM modulaatio
FM-modulaation pätee samat sivunauhojen kaventamismenetelmät kuin edellä on esitetty eli moduloivan taajuusalueen kaventaminen korkeiden taajuuksien osalta. Kuitenkin vähintään yhtä merkittävä asia on deviaation kaventaminen, jota käyttämällä voidaan siirtyä 25 kHz kanavavälistä 12,5 kHz kanavaväliin toistinasemilla.