一文看懂单边带和双边带的波形及区别

单边带的概念

单边带的英语说法是：SingleSideBand，缩写为SSB。它将对信号的研究从时域引申到频域，从而带来更直观的认识。一个规则的非正弦信号，不论是周期性的还是非周期性的，都可以分解为一系列频率不同的正弦或余弦分量。

单边带涉及的前提就是频谱。单边带它将对信号的研究从时域引申到频域，从而带来更直观的认识。一个规则的非正弦信号，不论是周期性的还是非周期性的，都可以分解为一系列频率不同的正弦或余弦分量。

单边带的信号

单边带信号从本质上来说也是一种调幅信号，它出自于调幅又区别于调幅。调幅波是一个载波幅度跟随调制音频幅度变化而变化的调制方式。只有清楚的知道调幅波的频谱特征才能准确的掌握单边带。如下图，1KHz的调制信号对10MHz的载波信号进行调制，将得到一个调幅信号（AM）。

对这个调幅信号进行分解将得到如下的频谱。频率低于载频的谱线为下边带（LSB），频率高于载频的谱线为上边带（USB）

但是，大多数的单边带电台都要发送语音信号，情况就要比上面的单频率调制的情况复杂些。单边带电台一般要传送300到3000赫兹的音频信号。如果载波信号仍然是10MHz，那么携带这样语音信号的调幅信号的频谱就如下图所示。

由于调幅波要发射出去3个频率分量（载波，上边带，下边带），而且不携带有用信息（音频）的载波在发射功率中又占了大部分功率份额。所以调幅波对电力的利用效率是比较低的。在调幅波频谱中的上下两个边带都含有相同的信息，而且载波并不含有有用信息。那么，只传送一个边带也就可以完成信息的传送，为了提高发射功率的效率，而把其中一个边带和载波都消除掉。这个过程就叫做单边带调制，而最终输出的无线电信号就叫做单边带信号（SSB）。根据发送边带的不同单边带信号有可分为上边带信号（USB）和下边带信号（LSB）。

单边带信号的产生一般使用平衡调制器，它的特点是经过调制的信号只包含上边带和下边带频率分量，而音频和载波在调制器内部就被消灭掉了。这样在调制器的输出端，我们就得到了两个边带的频率分量，这种含有两个边带信号同时也没有载波分量的信号，我们称它为双边带信号，简称DSB。此时，DSB也可以被直接发射出去，但是DSB信号中含有两个边带的信号，这两个边带携带着两个完全相同的信息，我们完全可以只发射其中的一个。这时，我们用滤波器过滤掉其中的一个边带就可以得到单边带信号（LSB或者USB）。由于这两个边带的频率都是在很高的高频波段，而且两个边带的频谱靠的很近。显然只能靠Q值极高的机械滤波器或晶体滤波器才能很好的把其中一个边带滤除掉。

为了对单边带信号能有一个更感性的认识，用一个双音频信号调制载波产生的调幅信号和上边带信号的波形列于下图中。

单边带信号的波形及频谱

在单音正弦调制下，载波全抑制的单边带信号波形是最简单的，因为单边带信号这时只包含一个振幅固定的频率分量，如工作于上边带时；

U（t）＝MUom／2cos（ωo+Ω）t

这个分量的频率就是fo+F，调制度越深，此频率分量的振幅越大，单边带信号波形图及其对应时刻的矢量如图3（d）所示。

由此可以看出，单边带信号的包络线绝非调制信号的波形，因为单边带信号的振幅受调制信号的瞬时振幅所控制，在单音正弦的调制下，调制信号的振幅不变，故而，单边带信号的振幅也不变，呈现为等幅的高频振荡，单边带信号的频率则按照调制信号的瞬时频率进行调制，信号为单音正弦的情况下，单边带信号的高频频率为fo+F。

当调制信号为复音频时，同样可以通过上述的矢量作图术得调幅波（即全载频双边带波形），无载频双边带信号波形以及单边带信号的波形图，不过作图较繁，调制信号越复杂，波形图也越复杂。

图6为双音信号调制时的波形

从单频信号和双载信号调制图中，虽不能看出单边带信号波形与调制信号波形有什么直接联系，但可以得出：

1）单边带信号包含着调制信号的全部特征，即包含着表示信号各频率分量的振幅，角效率及初相角，这一情况证实了单边带是可以传递信息的。

2）比较单边带信号与调制信号的频谱，可以看出，单边带调制并未改变调制信号的频谱构成，所谓调制只是使调制信号的频谱在频率或座标轴上向右移动而已。

双边带的概念

双边带就是正常的调幅信号，在频谱中靠近0点的两个包络是下边带，远离的是上边带。双边带抑制载波调幅（DSB-SCAM）是幅度调制方法中的一种。双边带抑制载波调幅信号s（t）是利用均值为零的模拟基带信号m（t）与正弦载波c（t）相乘得到。

调制就是对信号源的信息进行处理，使其变为适合于信道传输的形式的过程。一般来说，信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。调制是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（也称为信宿）处理和理解的过程。

双边带频谱特性

虽然实际模拟基带信号m（t）是随机的，但我们还是从简单如手，先考虑m（t）是确定信号的调幅信号的傅氏频谱，然后再分析m（t）是随机信号的调幅信号功率谱密度。

确定调制信号：

若调制信号m（t）是确定的，其相应的傅氏频谱为M（f），载波信号c（t）的傅氏频谱是C（f）（设），调幅信号s（t）的傅氏频谱S（f）与C（f）相卷积得到，如图4.2.3所示。

图4.2.3描述了M（f）、C（f）及S（f）的振幅频谱，由该图看出，经幅度调制后，基带号的频谱被搬移到载频处。若模拟基带信号带宽为W，则调幅信号带宽为2W，因而传输此调幅信号s（t）的信号带宽。上述调幅信号在的频率分量为的上边带，在的频率分量为的下边带。无论是的上边带或下边带均与的所有频率分量相对应，说明上、下边带携带相同的信息，称此调幅信号为双边带调幅信号。该调幅信号的另一特征是它的频谱中不包含离散的载频分量，这是由于模拟基带信号的频谱成分中不含离散的直流分量，所以又称此不包含离散载频分量的双边带调幅信号为双边带抑制载波调幅信号。

单边带和双边带的区别

双边带在AM调制模型中，将直流A0去掉，即可得到一种高效率的调制方式DSB. 而单边带是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。