1. Analogowa modulacja amplitudy

1.5. Modulacja amplitudy – jednowstęgowa z wytłumioną falą nośną (AM – SSB-SC single sideband suppressed carrier)

Informacja osygnale modulującym jest ukryta we wstęgach bocznych widma. Ze względu na symetrię, zawierają one tę samą informację. Sygnał zmodulowany może więc zawierać jedną wstęgę, drugą można wytłumić. Zmniejsza się w ten sposób pasmo kanału wykorzystywanego do transmisji (Rys.11). Współczynnik poszerzenia pasma BfM  ma wartość 1.
Gdy zachowana zostaje wstęga górna, mówimy o górnowstęgowej modulacji SSB (USSB – Upper Single Sideband). W przeciwnym przypadku mamy do czynienia z modulacją dolnowstęgową (LSSB – Lower Single Sideband). 
Do odbioru sygnałów AM-SSB służy detektor synchroniczny (Rys.4). Na Rys.12 pokazano wyniki symulacji: przebiegi czasowe i widma sygnałów w różnych punktach nadajnika i odbiornika. Proszę zwrócić uwagę na fakt, że prawa część widma sygnału modulującego staje się górną wstęgą sygnału USSB, po czym w odbiorniku, na wyjściu detektora synchronicznego, niejako wraca na swoje miejsce. To samo można powiedzieć o lewej części widma, która jest lustrzanym odbiciem części prawej. 
Ze względu na oszczędność pasma, modulacja SSB jest chętnie wykorzystywana przez amatorów – krótkofalowców. 

Rysunek 11 Generowanie sygnału AM-SSB metodą filtracyjną

 

Rysunek 12 Przebiegi czasowe i widma sygnałów w modulatorze i demodulatorze AM-SSB

Aby zbadać odporność modulacji AM-SSB na szum w kanale transmisyjnym, porównajmy stosunek mocy sygnału do szumu na wyjściu kanału i na wyjściu odbiornika. Załóżmy, że sygnał modulujący ma moc P, amplituda sygnału fali nośnej jest równa 1 a gęstość mocy szumu w kanale wynosi hW/Hz.  Wówczas na wyjściu modulatora dwuwstęgowego (DSB-SC) otrzymujemy sygnał o mocy SDSB=12 P  (p.1.2.1). Po stłumieniu jednej wstęgi moc zmniejsza się dwukrotnie:   S=14 P.  Sygnał SSB o tej mocy pojawia się na wejściu odbiornika. Detektor synchroniczny to układ mnożący przez falę nośną, podobnie jak modulator dwuwstęgowy (Rys.3). Na jego wyjściu pojawiają się dwie przesunięte kopie widmowe sygnału wejściowego o amplitudzie zmniejszonej do połowy, a więc o mocy zmniejszonej 4 razy. Całkowita moc sygnału na wyjściu detektora synchronicznego wynosi 14S+14S=12S. Połowa tej mocy znajduje się w zakresie wysokich częstotliwości i zostanie wytłumiona w dolnopasmowym filtrze (Rys.4). W paśmie podstawowym pozostanie połowa mocy: S0=1212S =14S . Jest to moc sygnału użytecznego na wyjściu odbiornika. 
Podobnie przeprowadzimy analizę mocy szumu. Pasmo zajęte przez sygnał SSB wynosi fM, a więc szum na wyjściu kanału ma moc : N=\eta f_M. W detektorze synchronicznym pojawią się dwie niepokrywające się kopie widmowe szumu, podobnie jak to było z sygnałem SSB (Rys.12). Na wyjściu detektora synchronicznego moc szumu zmniejszy się dwukrotnie: 14N+14N=12N, z czego na pasmo podstawowe (niskich częstotliwości) przypada połowa:N0=1212N=14N. Moc szumu na wyjściu odbiornika  zmalała więc 4 razy w porównaniu z mocą szumu na jego wejściu. To samo stało się z mocą sygnału użytecznego: również zmalała czterokrotnie. Oznacza to, że stosunek mocy sygnału użytecznego do mocy szumu nie zmienił się po przejściu przez odbiornik:

(SNR0=S0N0=SN=SNR) (9)

Nie jest to wysoka odporność na szum w kanale (są modulacje oferujące znaczne powiększenie SNR w odbiorniku, jednak wymagają one szerokiego pasma).  Przy współczynniku poszerzenia pasma równym 1 nie jest możliwe uzyskanie większej odporności na zakłócenia , tzn. SNR0SNR.  Uzyskana równość (wzór 9) jest największą wartością SNR_0, jaką można uzyskać. Wynika to z twierdzenia Shannona o przepustowości kanału x.