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Modulation à bande latérale unique, SSB

Modulation à bande latérale unique, SSB


La modulation à bande latérale unique est largement utilisée dans la partie HF, ou partie à ondes courtes du spectre radioélectrique pour les communications radio bidirectionnelles. Il existe de nombreux utilisateurs de modulation à bande latérale unique. De nombreux utilisateurs nécessitant une communication radio bidirectionnelle utiliseront une bande latérale unique et vont des applications marines, généralement des transmissions point à point HF, militaires ainsi que des radioamateurs ou des radioamateurs.

La modulation à bande latérale unique ou SSB est dérivée de la modulation d'amplitude (AM) et la modulation SSB surmonte un certain nombre d'inconvénients de AM.

La modulation à bande latérale unique est normalement utilisée pour la transmission vocale, mais techniquement elle peut être utilisée pour de nombreuses autres applications où une communication radio bidirectionnelle utilisant des signaux analogiques est nécessaire.

En raison de son utilisation répandue, il existe de nombreux équipements de communication radio conçus pour utiliser une radio à bande latérale unique, notamment: des équipements de récepteur SSB, d'émetteur SSB et d'émetteur-récepteur BLU.

Qu'est-ce que la modulation à bande latérale unique?

La modulation SSB à bande latérale unique est essentiellement un dérivé de la modulation d'amplitude, AM. En supprimant certains des composants du signal AM ordinaire, il est possible d'améliorer considérablement son efficacité.

Il est possible de voir comment un signal AM peut être amélioré en regardant le spectre du signal. Lorsqu'une porteuse en régime permanent est modulée avec un signal audio, par exemple une tonalité de 1 kHz, alors deux signaux plus petits sont vus à des fréquences de 1 kHz au-dessus et au-dessous de la porteuse principale.

Si les tonalités en régime permanent sont remplacées par un son similaire à celui rencontré avec la parole de la musique, ceux-ci comprennent de nombreuses fréquences différentes et un spectre audio avec des fréquences sur une bande de fréquences est vu. Lorsqu'ils sont modulés sur le support, ces spectres sont vus au-dessus et au-dessous du support.

On peut voir que si la fréquence supérieure qui est modulée sur la porteuse est de 6 kHz, alors les spectres supérieurs s'étendent jusqu'à 6 kHz au-dessus et en dessous du signal. En d'autres termes, la bande passante occupée par le signal AM est deux fois la fréquence maximale du signal qui est utilisé pour moduler la porteuse, c'est-à-dire qu'elle est deux fois la bande passante du signal audio à transporter.

La modulation d'amplitude est très inefficace à partir de deux points. Le premier est qu'il occupe le double de la bande passante de la fréquence audio maximale, et le second est qu'il est inefficace en termes de puissance utilisée. La porteuse est un signal en régime permanent et ne transporte en elle-même aucune information, fournissant uniquement une référence pour le processus de démodulation. La modulation à bande latérale unique améliore l'efficacité de la transmission en supprimant certains éléments inutiles. Dans le premier cas, la porteuse est supprimée - elle peut être réintroduite dans le récepteur, et deuxièmement une bande latérale est supprimée - les deux bandes latérales sont des images en miroir l'une de l'autre et portent les mêmes informations. Cela ne laisse qu'une seule bande latérale - d'où le nom Single SideBand / SSB.

Récepteur SSB

Alors que les signaux qui utilisent une modulation à bande latérale unique sont plus efficaces pour les communications radio bidirectionnelles et plus efficaces que la AM ordinaire, ils nécessitent un niveau de complexité accru dans le récepteur. Comme la modulation SSB a supprimé la porteuse, celle-ci doit être réintroduite dans le récepteur pour pouvoir reconstituer l'audio d'origine. Ceci est réalisé en utilisant un oscillateur interne appelé oscillateur de fréquence de battement (BFO) ou oscillateur d'insertion de porteuse (CIO). Cela génère un signal porteur qui peut être mélangé avec le signal SSB entrant, permettant ainsi de récupérer l'audio requis dans le détecteur.

Généralement, le détecteur SSB lui-même utilise un circuit mélangeur pour combiner la modulation SSB et les signaux BFO. Ce circuit est souvent appelé détecteur de produit car (comme tout mélangeur RF) la sortie est le produit des deux entrées.

Il est nécessaire d'introduire la porteuse utilisant le BFO / CIO sur la même fréquence par rapport au signal BLU que la porteuse d'origine. Tout écart par rapport à cela entraînera une modification de la hauteur de l'audio récupéré. Alors que des erreurs allant jusqu'à environ 100 Hz sont acceptables pour les applications de communication, y compris la radio amateur, si la musique doit être transmise, la porteuse doit être réintroduite exactement sur la fréquence correcte. Cela peut être accompli en transmettant une petite quantité de porteuse et en utilisant des circuits dans le récepteur pour se verrouiller sur celle-ci.

Mesure de puissance à bande latérale unique

Il est souvent nécessaire de définir la puissance de sortie d'un émetteur à bande latérale unique ou d'une transmission à bande latérale unique. Par exemple, il est nécessaire de connaître la puissance d'un émetteur utilisé pour une communication radio bidirectionnelle pour pouvoir juger de son efficacité pour des applications particulières.

La mesure de puissance pour un signal BLU n'est pas aussi simple que pour de nombreux autres types de transmission car la puissance de sortie réelle dépend du niveau du signal de modulation. Pour surmonter cela, une mesure connue sous le nom de puissance d'enveloppe de crête (PEP) est utilisée. Cela prend la puissance de l'enveloppe RF de la transmission et utilise le niveau de crête du signal à tout instant et il inclut tous les composants qui peuvent être présents. Bien entendu, cela inclut la bande latérale utilisée, mais cela inclut également toute porteuse résiduelle qui peut être transmise.

Le niveau de la puissance de crête de l'enveloppe peut être exprimé en watts, ou de nos jours les chiffres indiqués en dBW ou dBm peuvent être utilisés. Ce sont simplement les niveaux de puissance relatifs respectivement à 1 Watt ou 1 milliwatt. A titre d'exemple, un signal d'une puissance de crête de 10 watts est 10 dB au-dessus d'un signal de 1 Watt et a donc une puissance de 10 dBW. Une logique similaire peut être utilisée pour déterminer les puissances en dBm.

Variantes de modulation à bande latérale unique

Il existe de nombreuses variantes de modulation à bande latérale unique qui sont utilisées, et il existe plusieurs abréviations différentes pour elles. Ceux-ci sont expliqués ci-dessous.

  • LSB: Cela signifie Lower Sideband. Cette forme de modulation à bande latérale unique est formée lorsque seule la bande latérale inférieure du signal d'origine est transmise. Cela est généralement utilisé par les radioamateurs ou les radioamateurs sur leurs allocations inférieures à 9 MHz.
  • USB: Cela signifie Upper Sideband. Cette forme de modulation à bande latérale unique est formée lorsque seule la bande latérale supérieure du signal d'origine est transmise. Typiquement, cette forme de modulation SSB est utilisée par les utilisateurs professionnels sur toutes les fréquences et par les radioamateurs ou radioamateurs sur leurs allocations au-dessus de 9 MHz.
  • DSB: C'est la double bande latérale et c'est une forme de modulation où un signal AM est pris et la porteuse est supprimée pour quitter les deux bandes latérales. Bien que facile à générer, il n'apporte aucune amélioration de l'efficacité spectrale et n'est pas non plus particulièrement facile à résoudre. En conséquence, il est rarement utilisé.
  • SSB SC: Cela signifie un transporteur supprimé à bande latérale unique. C'est la forme de modulation SSB où la porteuse est complètement supprimée, par opposition à la porteuse réduite SSB où une partie de la porteuse est laissée.
  • VSB: Cela signifie Vestigial Sideband. C'est une forme de signal où une bande latérale est complètement présente et l'autre bande latérale qui n'a été que partiellement coupée ou supprimée. Il est largement utilisé pour les transmissions de télévision analogique. Il est utile car le signal vidéo en bande de base est large (généralement 6 MHz). Pour transmettre cela en utilisant AM, il faudrait une bande passante de 12 MHz. Pour réduire la quantité de spectre utilisée, une bande latérale est transmise entièrement, tandis que seules les fréquences inférieures de l'autre sont transmises. Les hautes fréquences peuvent être améliorées ultérieurement à l'aide de filtres.
  • Porteur réduit SSB: Dans cette forme de modulation SSB, une bande latérale est présente avec une petite quantité de porteuse. Pour certaines applications, une petite quantité de support est conservée. Cela peut être utilisé pour fournir un signal de référence pour une démodulation précise.

Avantages SSB

La modulation à bande latérale unique est souvent comparée à AM, dont elle est un dérivé. Il présente plusieurs avantages pour la communication radio bidirectionnelle qui dépassent largement la complexité supplémentaire requise dans le récepteur BLU et l'émetteur BLU requis pour sa réception et sa transmission.

  1. Comme la porteuse n'est pas transmise, cela permet une réduction de 50% du niveau de puissance de l'émetteur pour le même niveau de signal porteur d'informations. [NB: pour une transmission AM utilisant une modulation à 100%, la moitié de la puissance est utilisée dans la porteuse et un total de la moitié de la puissance dans les deux bandes latérales - chaque bande latérale a un quart de la puissance.]
  2. Comme une seule bande latérale est transmise, il y a une réduction supplémentaire de la puissance de l'émetteur.
  3. Comme une seule bande latérale est transmise, la largeur de bande du récepteur peut être réduite de moitié. Cela améliore le rapport signal sur bruit d'un facteur de deux, soit 3 dB, car la bande passante plus étroite utilisée permettra de réduire le bruit et les interférences.

Le résumé de ceci est que la modulation SSB offre une solution beaucoup plus efficace pour la communication radio bidirectionnelle car elle offre une amélioration significative de l'efficacité.

Résumé

Modulation à bande latérale unique, SSB est le principal format de modulation utilisé pour la transmission vocale analogique pour la communication radio bidirectionnelle sur la partie HF du spectre radio. Son efficacité en termes de spectre et de puissance par rapport aux autres modes signifie que depuis de nombreuses années, il a été l'option la plus efficace à utiliser. Aujourd'hui, certaines formes de transmission vocale numérique sont utilisées, mais il est peu probable que la bande latérale unique soit évincée pendant de nombreuses années en tant que format principal utilisé sur ces bandes.


Voir la vidéo: Module 3: Quadrature Modulation and Single Side Band SSB (Décembre 2020).