浅析移相法用于SSB信号的调制

　　单边带（SSB）信号的产生方法

　　单边带调制也将消息的频谱从基带移到一个较高的频率上，而且在平移后的信号频谱内原有频率分量的相对关系保持不变的调制技术。单边带 （SSB）调制也可看作是调幅（AM）的一种特殊形式。从图1b中可以看出，调幅信号频谱由载频fc和上、下边带组成，被传输的消息包含在两个边带中，而且每一边带包含有完整的被传输的消息。因此，只要发送单边带信号，就能不失真地传输消息。显然，把调幅信号频谱中的载频和其中一个边带抑制掉后，余下的就是单边带信号的频谱。

　　与标准幅度调制相比，单边带调制（SSB）对于频谱和输出功率的利用率更高。尽管很少用于数据传送，SSB仍广泛地用于HF和VHF低端的语音通讯。双边带调制信号包含有两个完全相同的基带信号，即上、下边带。由于两个边带含的信息相同，因而从信息传输角度考虑，传送一个边带同样可以达到信息传输的目的。单边带调制，就是通过某种办法，只传送一个边带的调制方法。

　　下边带SSB信号的时域表示式为：

　　Sm（t）=m（t）cosωct+m'（t）sinωct （1）

　　上边带SSB信号的表示式：

　　Sm（t）=m（t）cosωct-m'（t）sinωct（2）

　　式中，m'（t）是m（t）的希尔伯特变换。

　　单边带信号的产生，通常采用滤波法和相移法两种。

　　所谓滤波法，是对双边带信号利用网络滤出单边带信号，因为，一般的m（t）具有丰富的低频成分，因而要求滤波器的截止特性极为陡峭才行。在实际中，往往采用多次频移及多次滤滤的办法来实现，如图1所示。图中，ωs1<ωs2，而且滤波器I一般工作在较低频率上，这样做便于设计一个较为满意的单边带滤波器。倘若m（t）不包含显着的低频成分，则这种滤波法是行之有效的，如果是数字信号，则它的低频成分极为丰富。

　　这种产生SSB的方法的特点是：首先对载波进行调制，而后滤掉不需要的边带和载波。这种方法通常被认为是低效率的，因为它将大约2/3的功率消耗于滤波器。

　　相移法，是模仿式（1）运算关系的一种实现方法。这种方法的原理示于图2.这里，关键在于制作一个相移网络。由于在全频率内相移-π/2的要求很难达到，故在实际中往往由宽频带（有限带宽的）相移网络来替代。

　　相移法产生SSB信号的一种具体方法

　　图3所示电路利用一个集成了所有必要功能单元的IC与宽带网络、低电压运放相配合，可以产生35MHz至80MHz的SSB信号。图中所有IC均工作于3V±10%.

　　各部分的组成和作用分别介绍如下：

　　MAX2452芯片（IC1）

　　MAX2452是一个单片正交借调器集成电路，具有本机振荡器和八分频前置分频器。MAX2452电源电压为+3V,电流消耗为4.1mA。能够将信号解调为I/Q基带信号，具有1.35V电压转换增益，MAX2452解调器能够接收 15到80MHz频率范围内的中频信号。

　　使能引脚ENABLE为低电平时，可使电源电流消耗减少到<2uA.为了尽量减少寄生反馈，MAX2452内部震荡器的频率通过外界调谐元件设置为中频频率的两倍。震荡器和相关周相转换产生不同的低振幅信号，而且具有42dB电压转换增益。MAX2452采用16引脚狭窄型SO封装。

　　如果产生SSB信号采用移相（代数）法。两个调制器分别被用作QAM（正交振幅调制）中的同相和正交调制，二者均包含于IC1中。该电路具有以下优点：

　　·低成本，低功耗；

　　·输出信号（35MHz至80MHz）覆盖了4m和6m业余无线波段；

　　·用户可通过反转两对线的连接而在上/下边带间转换；

　　·不需要滤波器；

　　·一片IC1内包含了所需的振荡器、两个调制器和一个求和放大器。

　　该电路不需要滤波器来抑制载波和边带频率，因为调制过程已包含了频率甄别功能。举例来说，如果载波信号sinωct而调制信号为sinωMt（不考虑信号幅度）。调制过程（混频）实际就是将载波和调制信号相乘，如下所示：

　　[sinωMtsinωct]=0.5cos（ωM-ωc）t-0.5cos（ωM+ωc）t

　　上述两路信号移相90°后则变成为余弦形式：

　　sin（ωct+90°）=cos（ωct），sin（ωMt+90°）=cosωMt

　　将移相90°后的两路信号送入另外一个调制器相乘得到：

　　[cosωMt][cosωct]=0.5cos（ωM-ωc）t+0.5cos（ωM+ωc）t

　　请注意，下边带信号，也就是上式中含cos（ωM-ωc）t的项，经两路信号求和后得到加强而产生IC1的输出。上边带信号，也就是含cos（ωM+ωc）t的项，在两路信号相加后被互相低消。

　　RC相移网络

　　RC相移网络提供低频-π/2相移，采用RC相移网络主要是为简化电路，而不是减少元件。RC相移网络由R、C1、C2、C3、C4、C5、C6组成，其中R=12K±10%，C10.044μF，C2=0.033μF,C3=0.02μF,C4=0.01μF,C5=5600pF,C6=100nF,由R、C1、C2、C3、C4、C5、C6组成了复合的π型RC低频移相器，它可简化成双输入双输出网络结构。相移大小约为-π/2。该网络利用5%的元件可获得300Hz至3500Hz的响应，相位误差<1°，增益误差<0.2dB。

　　从信号的流程上来看，由话简输出的声音信号经U1放大100倍后，分成两路到达U2-1和U2-2，U2-1实际上是一个跟随器，U2-2起着一个反相的作用。两路输出信号经RC低频相移网络-π/2相移量的作用，使得到达U2-3和U2-4前端的信号的相位相差-π/2经过U2-3和U2-4的作用之后，到达IC1的I、Q端，相位相差-π/2保持不变。

　　U2-3和U2-4的输出信号进入IC1，先与本振信号混频后，再相加，即可得到SSB信号。

　　U1和U2单元

　　U1由MAX492构成，它实际上起着一个放大器的作用，放大倍数为100。

　　U2由MAX494构成，它是一个四单元的放大器，U2-1相当于一个跟随器，U2-2相当于一个反相器，U2-3和U2-4不仅具有主放大的作用，也起着滤波器的作用。

　　为简化设计，所示电路采用了IC1的内部振荡器。当该电路工作于142MHz振荡频率、71MHz载波率时对其进行测量，-27dB的载波抑制率比MAX2452数据手册规定的参数规定典型值低8dB,但对于采用单端方式驱动IC1和I和Q输入的电容来说仍是可以接受的（采用差分驱动可改进性能）。

　　结语

　　利用MAX2452来实现单边带信号的调制，电路结构简单，易于实现，信噪比高。我们已完成具体电路的制作，并应用在语音信号识别的信道部分，话音清晰，噪声低。主要优点表现为信噪比比我们经常使用的军用装备XXX高8dB（平均）左右，从而有效地提高识别的准确度。