SSB

單邊帶信號從本質上來説也是一種調幅信號，它出自於調幅又區別於調幅。調幅波是一個載波幅度跟隨調製音頻幅度變化而變化的調製方式。只有清楚的知道調幅波的頻譜特徵才能準確的掌握單邊帶。1KHz的調製信號對10MHz的載波信號進行調製，將得到一個調幅信號（AM）。對這個調幅信號進行分解將得到如下的頻譜。頻率低於載頻的譜線為下邊帶（LSB），頻率高於載頻的譜線為上邊帶（USB）。但是，大多數的單邊帶電台都要發送語音信號，情況就要比上面的單頻率調製的情況複雜些。單邊帶電台一般要傳送300到3000赫茲的音頻信號。

由於調幅波要發射出去3個頻率分量（載波，上邊帶，下邊帶），而且不攜帶有用信息(音頻)的載波在發射功率中又佔了大部分功率份額。所以調幅波對電力的利用效率是比較低的。在調幅波頻譜中的上下兩個邊帶都含有相同的信息，而且載波並不含有有用信息。那麼，只傳送一個邊帶也就可以完成信息的傳送，為了提高發射功率的效率，而把其中一個邊帶和載波都消除掉。這個過程就叫做單邊帶調製，而最終輸出的無線電信號就叫做單邊帶信號（SSB）。根據發送邊帶的不同單邊帶信號有可分為上邊帶信號（USB）和下邊帶信號（LSB）。

單邊帶信號的產生一般使用平衡調製器，它的特點是經過調製的信號只包含上邊帶和下邊帶頻率分量，而音頻和載波在調製器內部就被消滅掉了。這樣在調製器的輸出端，我們就得到了兩個邊帶的頻率分量，這種含有兩個邊帶信號同時也沒有載波分量的信號，我們稱它為雙邊帶信號，簡稱DSB。此時，DSB也可以被直接發射出去，但是DSB信號中含有兩個邊帶的信號，這兩個邊帶攜帶着兩個完全相同的信息，我們完全可以只發射其中的一個。這時，我們用濾波器過濾掉其中的一個邊帶就可以得到單邊帶信號（LSB或者USB）。由於這兩個邊帶的頻率都是在很高的高頻波段，而且兩個邊帶的頻譜靠的很近。顯然只能靠Q值極高的機械濾波器或晶體濾波器才能很好的把其中一個邊帶濾除掉 ^[1]  。

在其中一個基帶波形來自其他基帶波形，而非獨立信息的特殊情況下，單邊帶具有正交幅度調製（QAM）的數學形式：

要理解這個公式，我們可以將 s(t) 表示成兩個復值函數的和：其中

是信號，

它的希爾伯特變換，而

是無線電載波頻率。

其中j 表示虛數單位，

是 的解析表示，而

是它的複共軛。這個表示的非負頻率分量和非正頻率分量分開。換句話説：

其中

與

分別是

和

的傅里葉變換。頻率平移函數

只包含{\displaystyle S(f)}的一邊。因為只含有正頻率成分，所以它的傅里葉逆變換為

的解析表示：

由於單邊帶通信只是利用調幅信號中的一個邊帶進行通信，因此能節省頻帶。在同樣的有限高頻頻段內，就可以使無線電波道容量比用調幅制時增加一倍，從而部分地解決了短波波段空中頻譜擁擠的問題。

在雙邊帶通信中，由於調幅波是由三個分量合成的，因此調幅波的功率就分配在載頻和兩個邊帶上。載波成分電流振幅最大，而邊頻成份電流振幅最小，因此，一個幅調波的總功率的大部分就消耗在不代表信號意義的載頻上，而真正含有信號意義的每個邊頻的功率則是很少的。

當M=1時，調幅波的總功率是載波功率的150%，其中載波功率佔全部功率的2/3，兩個邊帶共佔全部功率的1/3，每個邊帶只佔全部功率的1/6，也就是説，在調幅波中，不代表信號意義的載波分量白白消耗了2/3的總功率。

而單邊帶信號由於帶寬比調幅的窄一半，因此單邊帶收信機的噪聲功率比調幅的要小一半。這樣，僅由於信號帶寬不同，但邊帶通信比調幅通信，在功率節省上又有2倍即3分貝的好處。總之，在發信機最大功率和收信機輸出端的信噪比S/N相同的條件下，可以得出單邊帶制比調幅制在功率上起碼提高了9分貝的增益。

短波通信主要是靠電離層的發射實現天波通信，電離層對幅調波信號中的載頻衰落時，對通信影響較大，而對邊帶中的頻率衰落時，對通信影響較小。由於電離層很不穩定，造成對載頻衰落忽大忽小，這樣接收機接收到的信號也是忽大忽小，甚至使信號中斷，不能保證正常通信。載波的衰落還會引起強烈的非線性失真。

在單邊帶傳輸和解調中，雖然其分量同樣會受到不同程度的衰落，但信號受到選擇性衰落的影響比調幅制卻小的多，首先，是因為它只有一個邊帶，頻率範圍小，而接收機終端輸出並不像調幅機那樣取決於兩邊帶之和，高頻域中的一個邊帶就與音頻輸出邊帶對應着，不存在上述的“邊帶衰落”；其次，更重要的一個原因是它沒有載頻，所以單邊帶也不存在上面所講的“載波衰落”和“載波相位偏移”造成對通信的嚴重影響。至於在一個邊帶範圍內的選擇性衰落，它只是改變了個頻率分量幅度分佈的形狀，即變動了信號的頻率特性。所以單邊帶制受傳播條件影響較小 ^[2]  。

一個調幅信號，由載波信號和兩個頻移後的調製信號構成。兩個頻移後的調製信號分別在載波信號的兩側，其中頻率較低的那個信號是頻率反轉後的信號。俗稱為邊帶。

一種生成單邊帶調製信號的方法是將其中一個邊帶通過濾波去除，只留下上邊帶或者下邊帶。而且載波一般也需要經過衰減或者完全濾除（抑制）。這通常稱為抑制單邊帶載波。假如原調製信號的兩個邊帶是對稱的，那麼經過這一變換後，並不會造成任何的信息遺失。因為最終的射頻放大器只發射一個邊帶，這樣有效輸出功率就會比普通的調幅方式大。單邊帶調製雖然具有使用帶寬小、節省能量的優點，但是它無法被普通的調幅檢波器解調。

另外一種產生單邊帶調製信號的方法為哈特利調製。這種調製方法是根據R·V·L·哈特利命名的。該調製方法使用了相移方法來抑制不需要的邊帶。具體方法是，先將原始信號相移90°、載波信號也相移90°，再將原信號與原載波信號調製，相移後的信號與相移後的載波信號調製，這樣就生成了兩個調製後的信號。這兩個調製後的信號通過加減，就可以獲得邊帶信號。這種調製方法的一個好處就是，它可以允許解析單邊帶信號的表達式。這樣有利於更好的理解單邊帶信號的同步檢測效果。

將信號相移90°無法依靠簡單的延遲信號得到。在模擬電路中，通常使用相移網絡來實現。在真空管收音機流行的年代，這種方法非常流行，但後來因為成本的問題，使用的越來越少了。不過，這種調製方法在業餘無線電和數字信號處理器領域很流行。利用希爾伯特變換，可以在數字電路中以低成本實現這種調製方法。

另一種實現方法是韋瓦調製，該方法僅使用低通濾波和正交混合就可以實現，是數字化的理想方法。

韋瓦調製的過程是，首先信號經過正交調製，然後再經過低通濾波，再經過正交調製。之後取和，則獲得上邊帶信號，取差，則獲得下邊帶信號。

殘留邊帶調製（VSB），是介於單邊帶調製與雙邊帶調製之間的一種調製方式，它既克服了DSB信號佔用頻帶寬的問題，又解決了單邊帶濾波器不易實現的難題。 在殘留邊帶調製中，除了傳送一個邊帶外，還保留了另外一個邊帶的一部分。對於具有低頻及直流分量的調製信號，用濾波法實現單邊帶調製時所需要的過渡帶無限陡的理想濾波器，在殘留邊帶調製中已不再需要，這就避免了實現上的困難。它的幾何含義是，殘留邊帶濾波器的傳輸函數 在載頻 附近必須具有互補對稱性，它可以看作是對截止頻率為 的理想濾波器的進行“平滑”的結果，習慣上，稱這種“平滑”為“滾降”。顯然，由於“滾降”，濾波器截止頻率特性的“陡度”變緩，實現難度降低，但濾波器的帶寬變寬。 殘留邊帶信號顯然也不能簡單地採用包絡檢波，而必須採用相干解調。 由於VSB基本性能接近SSB，而VSB調製中的邊帶濾波器比SSB中的邊帶濾波器容易實現，所以VSB調製在廣播電視、通信等系統中得到廣泛應用。