单边带通信

在提出单边带之前，首先要说明在无线电中为什么要使用载频（载波）？因为人类语言的频率很低（一般从250—3000周），这样低的频率是不能由天线发射出去，传递到远方的。因此我们把这些语言信号调制在一种容易传递到远方的频率上去，也就是把语言信号加到一个较高的可见通过天线发射出去的高频振荡上去，担负这种任务的高频率振荡就叫载频。

这样就容易明白，载频本身不是信号，只是一种担负传递信号的工具。

信号和载频调制的方法最常用的就是调幅方法，调幅就是使载频的幅度（强弱）跟着信号来变化的一种方法。如果信号是单音频（一个单音），调幅以后就会产生三个频率，一个是载频，另两个是上下两个边频。如果信号不是单音频而是人类的话音频率（话音是一个频带，约从250—3000周），那么就不止是上下两个边频，而是上下两个边频带。例如，如果载频是20千周被一个语言频带（250—3000周）所调幅，那么调幅以后会产生一个载频（20千周）和上下两个边频带（20250—23000周和17000—19750周），如图1所示。

这时信号就仅存在于两个边频带当中，载频不代表任何信号。因此如果我们在调幅以后把载频和一个边带去掉，然后把剩下的一个边带加以放大发送出去的话，（这时边带频率很高可以发送出去），同样可以把信号传递出去。这些仅用一个边带发送的调幅通信叫单边带通信。

单边带通信有着下面列举的调幅通信中所没有的优点。

首先，从功率观点出发，一般的调幅发射机调幅以后，把整个调幅波（包括载频和两个边频）一同发送出去，其中不代表任何信号的载频功率要占整个调幅波功率的\(\frac{2}{3}\)，而两个有用的边频信号仅占整个调幅波功率的1;3。假设有一部1000瓦的调幅发射机，发出1000瓦的载频，调幅以后就要发出1500瓦的已调制波的功率，这时载频仍占1000瓦，两个边频仅500瓦，就是说一个边频仅占250瓦，可见单边带通信可节省不少发射电能。

实际上在调幅发射机里，由于载频的存在使边带功率不能达到发射机的额定功率输出。如果是单边带的话，单边带信号可以充分达到发射机的额定输出。因此相当于提高发射机功率的4倍。同时由于单边带频带的宽度减少一半，信号和杂音比提高，又相当于提高发射功率2倍，结果总共相当于提高发射功率8倍。原来要用1000瓦的调幅发射机。现在使用125瓦的单边带发射机便够了。

其次从频带观点出发，普通调幅波由于有两个边带，整个调幅波所占的频带宽度是话音最高音调频率的2倍。而单边带通信只有一个边带，因此频带宽度不到调幅的一半。

最后，单边带必需特制的接收机才可接收，因而提高了通信的保密性，而且利用单边带的上下两个边带，可以同时进行两路通信，再由于频宽的减半增加了信号与杂零比，也提高了对干扰的选择性。抑制了载频可减少选择性衰落的影响。

但是单边带也存在着一些缺点：

由于发射时需要压抑载波和一个边带，在收信时又必需恢复载频和边带，因此不论在收发信机的构造上都大为复杂。

我们对单边带通信的特点和好处有了认识之后，现在就来对它的工作原理作简单的叙述。

发射机 图2是单边带发射机工作的示意方框图。

这个方框图的工作原理是使用滤波器来获得单边带的输出。从低载频振荡器输出一个振荡电压，送到平衡调幅器去，这个振荡电压与从低频放大器来的音频信号电压一起加到平衡调幅器中，在平衡调幅器中，载频振荡电压被音频信号电压所调制，（即在平衡调幅器中产生了调幅作用）调幅后产生了载频分量和两个代表信号的边频带，但是，由于平衡调幅器的电路结构形式使载频能够巧妙地被抑制，或大部分被抑制，即载频被减弱到非常微小的程度，因此在平衡调幅器的输出端，只有两个边频带的输出。这两个边频带又送入边频带滤波器中，这个滤波器是一个通频带滤波器，它只能允许通过某一个特定的频带，在这个频带以外的其他频率都被阻止不能通过，一般我们把这个滤波器设计到只能通过从平衡调幅器送来的两个边频带中之任一个，而阻止另一个边频带。例如，我们可以使上边频带通过滤波器而使下边频带被阻止不能通过，所以从边频滤波器出来的只有代表信号的一个边带，故称单边带输出。

从低载频振荡器产生的振荡电压的频率一般很低，大约是（5—20）千周，但有时可以高到500千周，这个频率高低的选择与滤波器的形式有很大的关系。如果载频低（如5—20千周），则调幅后在平衡调幅器输出的上下两边频带间的距离就相对的大，用普通的通频带滤波器就可以把它们分隔得开，也就是很容易把一个边频带阻止而让另一个边频带通过。但若载频用得较高（例如用500千周），则在平衡调幅器输出的两个边频带间之距离就相对的小，普通通频带滤波器就很难把它们分开，这时就只有用价格昂贵的晶体滤波器，或者是用机电式滤波器，才能将上下边频带分隔开。这种情形有如收音机的输入调谐回路，在短波波段工作时觉得电台很拥挤，有时还会同时听到两个电台的节目，这是因为调谐回路（相当于一个通频带滤波器）在短波段工作时，对于频率较高的相邻两个电台不能很有效的分隔开来，而在中波波段，即电台的频率较低时，就没有这种现象。

由于这种原因，一般单边带发射机的第一个载频振荡器的工作频率都选择得很低，因此，又叫做低载频振荡器。载频既然低，调幅后经过滤波器输出的单边带信号的频率也很低了，这样低的单边带信号不容易发射出去，故有必要加以变频，将它变到某一个足够高的工作频率，这任务是由混频器来完成的。混频器加上外差振荡器就能够把单边带信号加以变频，这和一般收音机中变频级的原理相同，不过在收音机，是把外来电台的信号频率变低——变到固定的中频如465千周，这里的变频是把频率低的单边带信号变到频率足够高的单边带信号，并且不让信号失真。在混频器的负荷端还应使用滤波器（一般使用调谐回路就够用了）把原来的单边带信号取出而阻止另一些在变频过程中产生的新的频率进入功率放大器，这样，在混频器的输出端就只有频率已经高到可以发射出去的单边带信号了。

但是，这样的一个单边带信号的功率还很小，要作较远距离的通信，还需把它送入高频功率放大器中加以放大，等到有足够大的功率然后再送到天线上发射出去。高频功率放大器是一个有高度线性的调谐放大器，把从混频器出来的单边带信号的功率加以放大，在放大的过程中要求信号没有失真，或失真很小。我们已经知道甲类放大器有着优良的直线性，（即信号放大可以完全不失真），但效率不高，所以我们宁可取用四极或五极管做成的甲乙\(_{1}\)类放大器或采用三极管做成的乙类放大器，这样就可以得到较大的功率输出和较高的效率，而且适当地选择工作点，亦可以得到令人满意的直线性放大。

在末级功率放大器输出端的单边带信号，就可以送到天线上发射出去，这就是使用滤波器而得到单边带发射的基本原理。现在另有一种使用相移以得到单边带发射的系统，此外，还有在发射单边带时，又可以分载频完全抑制或大部分被抑制的两种方法，由于篇幅所限这里不再详述了。

收信机 现在再来讲怎样接收单边带信号，单边带收信机是相当复杂的，而且也有不同的类型，根据发射机的发送方式（载频完全被抑制或大部分被抑制）而定，但基本上可分为两种：

1．使用复原载频振荡器的单边带接收机。

2．放大载波的单边带接收机。

无线电接收的理论和实践证明，要接收一个单边带信号，在检波器的输入端，除了单边带信号外，还应该加入载频电压，这样在检波器检波之后才能够得到原来所要传递的信号；如果在接收机检波器输入端不加入载频，检波后就会发生严重的失真，得不到原来的信号。因此在接收机的检波器上要加入载频是整个单边带接收中最重要的一个环节。当发射机方面采用载频完全被抑制的方法时，接收机所接收的只是一个单边带信号，所以应使用第一种接收机，即在接收机本身内有一个能够产生载频振荡电压的振荡器，这振荡器叫复原载频振荡器，这个振荡器产生的载频电压与单边带信号同时进入检波器进行检波。

这一种接收机的构造较复杂，为了使复原载频振荡器的振荡频率与单边带信号被抑制的载频同步，没有自动频率微调和其他附属的装置。

第二种收信机是应用于发射机方面采用载频只是大部份被抑制的方法，这时接收机收到的除了单边带信号外，还有一个非常微弱的载频控制信号（这个载频在发射机方面所占的功率是很微小的，以致可以忽略不计），在接收机中频放大级以后可以用滤波器把这个载频分量取出，经过放大器放大到足够大后，再加到检波器上作为复原的载频电压，这种接收机的示意图如图3。

接收机的输入电路把天线上的单边带信号和它的载频控制信号选取出来通过高频放大器放大后送入变频器，将单边带信号频率变至中频，在第一中频放大器的输出端接一滤波器，把载频控制信号分出，单边带信号则再经第二中频放大之后加入检波器，被滤波器分出的载频控制信号经过放大器放大，一部份通过限幅器限幅之后作为复原载频而加入检波器中，限幅器是把由于衰落影响而引起载频幅度变化的部分削去，使加到检波器中的复原载频电压的幅度保持一定。从放大器出来的另一部分载频电压加至自动增益控制检波器上，检波后成为一个直流电压，这个电压的大小依载频电压的大小而变化，把它接到前面各级高频放大级、变频级和中放级，作为自动增益控制，相当于收音机中的自动音量控制。

从第二中频放大器出来的单边带信号电压与限幅器出来的复原载频电压同时加到检波器上，检波结果产生了代表发射机所要传递的信号——音频电流，通过低频放大器放大后接到扬声器或终端设备，就可以听到信号的声音。

必须指出，这里所画出的收信机示意方框图是单路通信的，而且为了简便解释起见，有些自动微调控制部分还没有续上去。

由于单边带通信具有许多优点，因此许多技术先进的国家都注重发展。但单边带的收发信设备比较复杂，维护起来也须要有较高的技术水平，所以适宜于干线通信之用。然而今后我国无线电通信事业不断地发展，电台林立，在有限的无线电波波段之内，很难使各个电台都能满足地获得它所需要的频率，因此压缩电台的频带宽度，有它现实的意义，单边带通信在这方面有很大的应用价值。至于单边带收发信机的构造复杂，尚有待于无线电工作者加以改进与简化。（林炜驹）