تعديل النطاق الجانبي الأحادي

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 40 صور
الموسوعة الحرة
رسم توضيحي لطيف إشارات AM وSSB. يكون طيف النطاق الجانبي السفلي (LSB) معكوسًا مقارنةً بطيف النطاق الأساسي. على سبيل المثال،  إشارة صوتية بتردد 2 كيلوهرتز مُعدّلة على  حامل بتردد 5 ميجاهرتز ستنتج ترددًا قدره 5.002  ميجاهرتز عند استخدام النطاق الجانبي العلوي (USB)، أو 4.998  ميجاهرتز عند استخدام النطاق الجانبي السفلي (LSB).

في الاتصالات اللاسلكية ، يُعدّ تعديل النطاق الجانبي الأحادي ( SSB ) أو تعديل النطاق الجانبي الأحادي مع قمع الموجة الحاملة ( SSB-SC ) نوعًا من تعديل الإشارة يُستخدم لنقل المعلومات، مثل الإشارة الصوتية ، عبر الموجات الراديوية . وهو تطوير لتعديل السعة ، إذ يستخدم طاقة جهاز الإرسال وعرض النطاق الترددي بكفاءة أكبر. ينتج عن تعديل السعة إشارة خرج بعرض نطاق ترددي يساوي ضعف التردد الأقصى لإشارة النطاق الأساسي الأصلية . يتجنب تعديل النطاق الجانبي الأحادي هذه الزيادة في عرض النطاق الترددي، والطاقة المهدرة على الموجة الحاملة، على حساب زيادة تعقيد الجهاز وصعوبة ضبطه في جهاز الاستقبال.

المفهوم الأساسي

في التضمين السعوي التقليدي (AM)، تتحكم إشارة صوتية في سعة موجة حاملة بتردد راديوي، مما ينتج عنه موجة حاملة بالإضافة إلى نطاقين جانبيين متطابقين. يحتوي كل نطاق جانبي على نسخة كاملة من المعلومات الأصلية، بينما لا تحمل الموجة الحاملة نفسها أي معلومات. ونتيجة لذلك، تشغل إشارة التضمين السعوي نطاقًا تردديًا يساوي ضعف أعلى تردد صوتي، وتستهلك جزءًا كبيرًا من الطاقة المرسلة على الموجة الحاملة والنطاق الجانبي الزائد. تم وصف هذا التركيب الطيفي للتضمين السعوي في كتب الراديو الكلاسيكية، بما في ذلك معالجات إيفريت لنظرية التضمين. [ 1 ]

تُشتق تقنية التضمين أحادي النطاق الجانبي (SSB) مباشرةً من تقنية التضمين السعوي (AM) بإزالة التكرار. ولأن كل نطاق جانبي على حدة يحتوي على إشارة التضمين كاملةً، فإن تقنية SSB تُرسل نطاقًا جانبيًا واحدًا فقط، وعادةً ما تُخفّض تردد الموجة الحاملة. وبالمقارنة مع تقنية AM، تتطلب تقنية SSB نصف عرض النطاق الترددي تقريبًا، وتستخدم طاقة المُرسِل بكفاءة أعلى. تُولّد إشارات SSB عادةً بطاقة منخفضة باستخدام تقنيات الترشيح أو إلغاء الطور، ثم تُضخّم خطيًا.

بسبب كبت الموجة الحاملة، يتطلب استقبال SSB إعادة إدخال موجة حاملة مُولَّدة محليًا واستقرارًا تردديًا أكبر من AM. يمكن توليد واستقبال AM باستخدام معدات بسيطة نسبيًا، بينما يُستخدم SSB بشكل أساسي حيث تكون الكفاءة والمدى مهمين. في هواية الراديو، قبل انتشار الصوت الرقمي، انتقلت معظم عمليات الصوت عالية التردد من AM إلى SSB. [ 2 ]

تاريخ

قُدِّم أول طلب براءة اختراع أمريكي لتعديل SSB في 1 ديسمبر 1915، بواسطة جون رينشو كارسون . [ 3 ] أجرت البحرية الأمريكية تجارب على تقنية SSB عبر دوائرها اللاسلكية قبل الحرب العالمية الأولى . [ 4 ] [ 5 ] دخلت تقنية SSB الخدمة التجارية لأول مرة في 7 يناير 1927، على خط الهاتف اللاسلكي العام عبر المحيط الأطلسي ذي الموجة الطويلة بين نيويورك ولندن. وُضِعت أجهزة إرسال SSB عالية الطاقة في روكي بوينت، نيويورك ، وراغبي، إنجلترا . أما أجهزة الاستقبال فكانت في مواقع هادئة للغاية في هولتون، مين ، وكوبار ، اسكتلندا. [ 6 ]

استُخدمت تقنية SSB أيضًا في الاتصالات الهاتفية عبر خطوط الهاتف لمسافات طويلة ، باستخدام تقنية تُعرف باسم تعدد الإرسال بتقسيم التردد (FDM). وقد طوّرت شركات الهاتف تقنية FDM في ثلاثينيات القرن العشرين. وبفضل هذه التقنية، أمكن نقل العديد من قنوات الصوت المتزامنة على دائرة مادية واحدة، كما هو الحال في تقنية L-carrier . مع تقنية SSB، يمكن أن تكون المسافة بين القنوات (عادةً) 4000 هرتز فقط ، مع توفير نطاق ترددي للكلام يتراوح اسميًا بين 300 هرتز و3400 هرتز. [ 7 ]   

بدأ هواة الراديو تجارب جادة مع تقنية SSB بعد الحرب العالمية الثانية . [ 8 ] اعتمدت قيادة القوات الجوية الاستراتيجية تقنية SSB كمعيار راديوي لطائراتها في عام 1957. [ 9 ] ومنذ ذلك الحين أصبحت معيارًا فعليًا لعمليات الإرسال الصوتي عبر الراديو لمسافات طويلة.

في ديسمبر 1956، خصصت مجلة وقائع معهد مهندسي الراديو (IRE) عددًا كاملاً للإرسال أحادي النطاق الجانبي، غطت تاريخه ونظريته وتطبيقه العملي في إدارة الطيف، وأجهزة الإرسال، وأجهزة الاستقبال، والترشيح، ومضخمات الطاقة، والتطبيقات العسكرية والتجارية والهواة، بما في ذلك مراجعة أوزوالد التاريخية وطريقة ويفر الثالثة لتوليد وكشف SSB. [ 10 ]

الصياغة الرياضية

تمثيل في مجال التردد للخطوات الرياضية التي تحول دالة النطاق الأساسي إلى إشارة راديو أحادية النطاق الجانبي

تتخذ تقنية النطاق الجانبي الأحادي الشكل الرياضي لتعديل سعة التربيع (QAM) في الحالة الخاصة التي يتم فيها اشتقاق أحد أشكال الموجة الأساسية من الآخر، بدلاً من أن تكون رسائل مستقلة :

أينs(ت){\displaystyle s(t)\,}هي الرسالة (ذات قيمة حقيقية)،s^(ت){\displaystyle {\widehat {s}}(t)\,}وهو تحويل هيلبرت الخاص به ، وو0{\displaystyle f_{0}\,}هو تردد الموجة الحاملة للراديو . [ 11 ] [ 7 ]

لفهم هذه الصيغة، يمكننا التعبير عنهاs(ت){\displaystyle s(t)}باعتبارها الجزء الحقيقي من دالة ذات قيم مركبة، دون فقدان أي معلومات:

s(ت)=يكرر⁡{sأ(ت)}=يكرر⁡{s(ت)+ج⋅s^(ت)}،{\displaystyle s(t)=\operatorname {Re} \left\{s_{\mathrm {a} }(t)\right\}=\operatorname {Re} \left\{s(t)+j\cdot {\widehat {s}}(t)\right\},}

أينج{\displaystyle j}يمثل الوحدة التخيلية .sأ(ت){\displaystyle s_{\mathrm {a} }(t)}هو التمثيل التحليلي لـs(ت)،{\displaystyle s(t),} وهذا يعني أنها لا تتضمن سوى مكونات التردد الموجب لـs(ت){\displaystyle s(t)}:

12Sأ(و)={S(و)،ل و>0،0،ل و<0،{\displaystyle {\frac {1}{2}}S_{\mathrm {a} }(f)={\begin{cases}S(f),&{\text{for}}\ f>0,\\0,&{\text{for}}\ f<0,\end{cases}}}

أينSأ(و){\displaystyle S_{\mathrm {a} }(f)}وS(و){\displaystyle S(f)}هي تحويلات فورييه الخاصة بـsأ(ت){\displaystyle s_{\mathrm {a} }(t)}وs(ت).{\displaystyle s(t).} لذلك، فإن الدالة المترجمة حسب الترددSأ(و-و0){\displaystyle S_{\mathrm {a} }\left(f-f_{0}\right)}يحتوي على جانب واحد فقط منS(و).{\displaystyle S(f).}  وبما أن لها أيضًا مكونات ذات تردد موجب فقط، فإن تحويل فورييه العكسي الخاص بها هو التمثيل التحليلي لـsUSB(ت):{\displaystyle s_{\text{usb}}(t):}

sUSB(ت)+ج⋅s^إس إس بي(ت)=F-1{Sأ(و-و0)}=sأ(ت)⋅هـج2πو0ت،{\displaystyle s_{\text{usb}}(t)+j\cdot {\widehat {s}}_{\text{ssb}}(t)={\mathcal {F}}^{-1}\{S_{\mathrm {a} }\left(f-f_{0}\right)\}=s_{\mathrm {a} }(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t},\,}

ومرة أخرى، لا يتسبب الجزء الحقيقي من هذا التعبير في فقدان أي معلومات. باستخدام صيغة أويلر للتوسيع هـج2πو0ت،{\displaystyle e^{j2\pi f_{0}t},\,} نحصل على المعادلة 1 :

sUSB(ت)=يكرر⁡{sأ(ت)⋅هـج2πو0ت}=يكرر⁡{[s(ت)+ج⋅s^(ت)]⋅[كوس⁡(2πو0ت)+ج⋅الخطيئة⁡(2πو0ت)]}=s(ت)⋅كوس⁡(2πو0ت)-s^(ت)⋅الخطيئة⁡(2πو0ت).{\displaystyle {\begin{aligned}s_{\text{usb}}(t)&=\operatorname {Re} \left\{s_{\mathrm {a} }(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t}\right\}\\&=\operatorname {Re} \left\{\,\left[s(t)+j\cdot {\widehat {s}}(t)\right]\cdot \left[\cos \left(2\pi f_{0}t\right)+j\cdot \sin \left(2\pi f_{0}t\right)\right]\,\right\}\\&=s(t)\cdot \cos \left(2\pi f_{0}t\right)-{\widehat {s}}(t)\cdot \sin \left(2\pi f_{0}t\right).\end{aligned}}}

إزالة التضمين المتماسك لـsإس إس بي(ت){\displaystyle s_{\text{ssb}}(t)}للتعافيs(ت){\displaystyle s(t)}هو نفسه AM: اضرب فيكوس⁡(2πو0ت)،{\displaystyle \cos \left(2\pi f_{0}t\right),} ومرشح تمرير منخفض لإزالة مكونات "التردد المزدوج" حول التردد2و0{\displaystyle 2f_{0}}إذا لم تكن الموجة الحاملة المستخدمة في فك التضمين في الطور الصحيح (طور جيب التمام هنا)، فإن الإشارة المفككة ستكون عبارة عن توليفة خطية منs(ت){\displaystyle s(t)}وs^(ت){\displaystyle {\widehat {s}}(t)}وهو أمر مقبول عادةً في الاتصالات الصوتية (إذا لم يكن تردد الموجة الحاملة لإزالة التضمين صحيحًا تمامًا، فسوف ينحرف الطور بشكل دوري، وهو أمر مقبول عادةً في الاتصالات الصوتية إذا كان خطأ التردد صغيرًا بما فيه الكفاية، ويتسامح مشغلو الراديو الهواة أحيانًا مع أخطاء تردد أكبر تسبب تأثيرات تغيير درجة الصوت غير الطبيعية). [ 7 ]

الشريط الجانبي السفلي

s(ت){\displaystyle s(t)}ويمكن استعادته أيضاً كجزء حقيقي من المركب المترافق،sأ*(ت)،{\displaystyle s_{\mathrm {a} }^{*}(t),}والذي يمثل الجزء ذو التردد السالب منS(و).{\displaystyle S(f).}متىو0{\displaystyle f_{0}\,}كبيرة بما يكفي بحيثS(و-و0){\displaystyle S\left(f-f_{0}\right)}لا يحتوي على ترددات سالبة، المنتجsأ*(ت)⋅هـج2πو0ت{\displaystyle s_{\mathrm {a} }^{*}(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t}}وهي إشارة تحليلية أخرى، وجزؤها الحقيقي هو الإرسال الفعلي للنطاق الجانبي السفلي : [ 7 ]

sأ*(ت)⋅هـج2πو0ت=slsb(ت)+ج⋅s^lsb(ت)⇒slsb(ت)=يكرر⁡{sأ*(ت)⋅هـج2πو0ت}=s(ت)⋅كوس⁡(2πو0ت)+s^(ت)⋅الخطيئة⁡(2πو0ت).{\displaystyle {\begin{aligned}s_{\mathrm {a} }^{*}(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t}&=s_{\text{lsb}}(t)+j\cdot {\widehat {s}}_{\text{lsb}}(t)\\\Rightarrow s_{\text{lsb}}(t)&=\operatorname {Re} \left\{s_{\mathrm {a} }^{*}(t)\cdot e^{j2\pi f_{0}t}\right\}\\&=s(t)\cdot \cos \left(2\pi f_{0}t\right)+{\widehat {s}}(t)\cdot \sin \left(2\pi f_{0}t\right).\end{aligned}}}

مجموع إشارتي النطاق الجانبي هو: [ 7 ]

sUSB(ت)+slsb(ت)=2s(ت)⋅كوس⁡(2πو0ت)،{\displaystyle s_{\text{usb}}(t)+s_{\text{lsb}}(t)=2s(t)\cdot \cos \left(2\pi f_{0}t\right),\,}

وهو النموذج الكلاسيكي لتقنية AM ذات النطاق الجانبي المزدوج مع قمع الموجة الحاملة.

التطبيقات العملية والاعتبارات

جهاز كولينز KWM-1 ، وهو جهاز إرسال واستقبال لاسلكي للهواة من أوائل الأجهزة التي تتميز بإمكانية نقل الصوت عبر النطاق الجانبي الأحادي (SSB).

ترشيح النطاق الترددي

إحدى طرق إنتاج إشارة SSB هي إزالة أحد النطاقين الجانبيين عبر الترشيح ، غالبًا باستخدام مرشح بلوري ، بحيث يتبقى إما النطاق الجانبي العلوي ( USB )، وهو النطاق ذو التردد الأعلى، أو، في حالات أقل شيوعًا، النطاق الجانبي السفلي ( LSB )، وهو النطاق ذو التردد الأدنى. [ 7 ] في أغلب الأحيان، يتم تقليل تردد الموجة الحاملة أو إزالتها تمامًا (كبتها)، ويُشار إليها حينها باسم SSBSC . بافتراض أن كلا النطاقين الجانبيين متناظران، كما هو الحال في إشارة AM العادية ، لا تُفقد أي معلومات في هذه العملية. نظرًا لأن تضخيم التردد اللاسلكي النهائي يتركز الآن في نطاق جانبي واحد، فإن خرج الطاقة الفعال يكون أكبر من خرج الطاقة في AM العادي (حيث تمثل الموجة الحاملة والنطاق الجانبي الزائد أكثر من نصف خرج الطاقة لجهاز إرسال AM). على الرغم من أن SSB تستخدم نطاقًا تردديًا وطاقة أقل بكثير، إلا أنه لا يمكن فك تشفيرها بواسطة كاشف غلاف بسيط مثل AM القياسي.

مُعدِّل هارتلي

بالإضافة إلى الطرق القائمة على المرشحات، يمكن توليد إشارات أحادية النطاق الجانبي باستخدام طريقة الطور ، التي تستخدم علاقات الطور لإلغاء أحد النطاقين الجانبيين. وُصفت هذه الطريقة في براءة اختراع رالف في إل هارتلي عام 1928، [ 12 ] والتي أوضحت كيفية توليد إشارات أحادية النطاق الجانبي ذات حامل مُثبَّط (SSBSC) من خلال دمج مسارين لإشارة التضمين بفارق طور 90 درجة وإشارات حاملة متعامدة، بحيث يُعزز أحد النطاقين الجانبيين الآخر ويُلغيه. عمليًا، يُقسَّم الصوت إلى قناتين بفارق طور 90 درجة، حيث تُشغِّل كل قناة مُعدِّلًا متوازنًا يُغذَّى بإحدى إشارتي حاملة متعامدتين. عند جمع أو طرح مخرجي المُعدِّل، يُلغى النطاق الجانبي غير المرغوب فيه، مما يُنتج إشارة أحادية النطاق الجانبي دون الحاجة إلى ترشيح ترددات لاسلكية حاد. [ 7 ] كانت هذه الطريقة شائعة في أيام أجهزة الراديو ذات الصمامات المفرغة ، [ 13 ] ولكنها اكتسبت لاحقًا سمعة سيئة بسبب التطبيقات التجارية غير المُضبوطة جيدًا . تكتسب عملية التعديل باستخدام هذه الطريقة شعبية مرة أخرى في مجالات الهواة ومعالجة الإشارات الرقمية .

في عام 1946، نشر آر بي دوم في مجلة إلكترونيكس شبكات إزاحة الطور RC ذات عدد قليل من المكونات ، بما في ذلك دائرة مكونة من ستة مقاومات وستة مكثفات مناسبة للاتصالات الصوتية باستخدام طريقة هارتلي لتحديد الطور. [ 14 ] وسرعان ما تبع ذلك تطبيقات تجريبية للهواة، حيث نشرت مجلة QST تقارير عن أجهزة إرسال واستقبال SSB تعتمد على تحديد الطور في أواخر الأربعينيات. [ 15 ] وفي عام 1954، نشر دونالد ك. ويفر، طالب جامعة ستانفورد، في مجلة IRE Transactions تقنيات توليف الشبكات لتصميم شبكات إزاحة الطور ذات التمرير الكامل، بما في ذلك تطبيقات مُحسَّنة باستخدام طريقة تشيبيشيف. [ 16 ] وقدّم اشتقاقًا رياضيًا لشبكة 6R–6C، وأظهر إمكانية توسيع نطاق هذا النهج ليشمل نطاقات تردد أوسع، بما في ذلك نطاق التردد الصوتي الكامل إذا لزم الأمر. وقد ساهم هذا العمل في وضع أسس تصميم شبكات الطور الصوتية. يتم وصف طريقة التعديل اللاحقة التي ابتكرها ويفر، والتي تتجنب شبكات التربيع الصوتي تمامًا، بشكل منفصل.

يمكن تنفيذ هذه الطريقة، التي تستخدم تحويل هيلبرت لإزاحة طور الصوت في النطاق الأساسي، بتكلفة منخفضة باستخدام الدوائر الرقمية. [ 7 ]

مُعدِّل ويفر

يستخدم نوع آخر، وهو مُعدِّل ويفر، ترشيح الترددات المنخفضة مع مرحلتين من تحويل التردد التربيعي. وقد وصف ويفر هذا النهج في بحثه "طريقة ثالثة لتوليد وكشف إشارات النطاق الجانبي الأحادي" ( وقائع معهد مهندسي الراديو ، ديسمبر 1956)، الذي نُشر بعد عامين من بحثه الأول حول الطور. [ 17 ]

في طريقة ويفر، تُصفّى نطاقات الترددات المطلوبة مسبقًا، لإزالة الترددات المنخفضة (عادةً ما تكون أقل من 300  هرتز تقريبًا في حالة الكلام). ثم تُرفع الإشارة تصاعديًا باستخدام تعديل التربيع عند إزاحة مناسبة (عادةً ما تكون حوالي 2  كيلوهرتز في حالة الكلام). ينتج عن ذلك إشارة مركبة يظهر فيها النطاق الجانبي المطلوب عند ترددات منخفضة، بينما يظهر النطاق الجانبي غير المرغوب فيه عند ترددات أعلى.

تُنشئ هذه الترجمة الأولية فجوة طيفية (في مثال الكلام، من 1.7  كيلوهرتز إلى 2.3  كيلوهرتز)، مما يُسهّل تصميم مرشح الترددات المنخفضة. يقوم زوج متطابق من مرشحات الترددات المنخفضة (واحد في كل مسار تربيعي) بإزالة النطاق الجانبي غير المرغوب فيه. وأخيرًا، تُترجم إشارة النطاق الجانبي الأحادي الناتجة مرة ثانية، باستخدام زوج آخر من خلاطات التربيع، إلى تردد الراديو المطلوب. [ 7 ] [ 18 ]

ضبط SSB

بما أن نظام SSB-SC لا يحتوي على موجة حاملة يمكن للمستقبل الرجوع إليها، فإنه يستخدم مذبذبات الترددات الصوتية (BFOs) لإزالة التضمين. لذا، يجب أن يتمتع كل من المرسل والمستقبل بضبط دقيق للغاية (بتفاوت يبلغ ±125 هرتز تقريبًا للصوت). إذا لم يكن أي من جزئي النظام ضمن هذا النطاق الضيق، فقد يبدو الصوت معدنيًا وآليًا إذا كان تردد المستقبل أقل من تردد المرسل في وضع USB، والعكس صحيح في وضع LSB، أو ما يمكن وصفه بشكل أدق بأنه كأن المتحدث قد استنشق الهيليوم إذا كان تردد المستقبل أعلى/أقل من تردد المرسل باستخدام المنطق نفسه. كما أن هذا النطاق الضيق يؤدي إلى انحرافات في التردد تؤثر بشكل كبير على الجودة، مما يستدعي إعادة الضبط بشكل دوري في بعض الحالات.

إزالة التضمين

إن الجزء الأمامي لجهاز استقبال SSB مشابه لجهاز استقبال AM أو FM ، ويتكون من جزء أمامي RF فائق التغاير ينتج نسخة معدلة التردد من إشارة التردد الراديوي (RF) ضمن نطاق تردد وسيط قياسي (IF).

لاستعادة الإشارة الأصلية من إشارة النطاق الجانبي الأحادي (IS SSB)، يجب إزاحة تردد النطاق الجانبي الأحادي إلى نطاق ترددات النطاق الأساسي الأصلي ، وذلك باستخدام كاشف ناتج يمزجه مع خرج مذبذب تردد الخفقان (BFO). بعبارة أخرى، إنها مجرد مرحلة أخرى من المزج غير المتجانس. لكي تنجح هذه العملية، يجب ضبط تردد مذبذب تردد الخفقان بدقة. إذا كان تردد مذبذب تردد الخفقان منحرفًا بأكثر من 30  هرتز، فسيتم إزاحة تردد إشارة الخرج (لأعلى أو لأسفل)، مما يجعل الصوت يبدو غريبًا وشبيهًا بصوت " دونالد داك ". [ 7 ]

على سبيل المثال، ضع في اعتبارك إشارة IF SSB متمركزة عند الترددFلو{\displaystyle F_{\text{if}}\,}= 45000  هرتز. تردد النطاق الأساسي الذي يجب تحويله إليه هوFب{\displaystyle F_{b}\,}= 2000  هرتز. شكل موجة خرج مذبذب الترددات الصوتية هوكوس⁡(2π⋅Fbfo⋅ت){\displaystyle \cos \left(2\pi \cdot F_{\text{bfo}}\cdot t\right)}عندما تُضرب الإشارة (أو تُخلط مع ) شكل موجة مذبذب الترددات الصوتية، فإنها تُحوّل الإشارة إلى (Fلو+Fbfo){\displaystyle \left(F_{\text{if}}+F_{\text{bfo}}\right)}و إلى​  |Fلو-Fbfo|{\displaystyle \left|F_{\text{if}}-F_{\text{bfo}}\right|}وهو ما يُعرف بتردد الخفقان أو تردد الصورة . والهدف هو اختيارFbfo{\displaystyle F_{\text{bfo}}}مما ينتج عنه |Fلو-Fbfo|=Fب{\displaystyle \left|F_{\text{if}}-F_{\text{bfo}}\right|=F_{b}\,}= 2000  هرتز. (المكونات غير المرغوب فيها عند(Fلو+Fbfo){\displaystyle \left(F_{\text{if}}+F_{\text{bfo}}\right)\,}يمكن إزالة هذا التأثير بواسطة مرشح تمرير منخفض ؛ والذي قد يُستخدم فيه محول طاقة الإخراج أو الأذن البشرية ).

هناك خياران لـFbfo{\displaystyle F_{\text{bfo}}}الترددان 43000  هرتز و47000  هرتز، ويُطلق عليهما حقن الجانب المنخفض وحقن الجانب العالي  . في حالة حقن الجانب العالي، تتوزع المكونات الطيفية التي كانت موزعة حول 45000 هرتز حول 2000  هرتز بترتيب عكسي، وهو ما يُعرف بالطيف المعكوس. يُعد هذا الأمر مرغوبًا فيه عندما يكون طيف التردد المتوسط ​​معكوسًا أيضًا، لأن عكس مذبذب الترددات الصوتية (BFO) يُعيد العلاقات الصحيحة. أحد أسباب ذلك هو عندما يكون طيف التردد المتوسط ​​ناتجًا عن مرحلة عكسية في جهاز الاستقبال. سبب آخر هو عندما تكون إشارة النطاق الجانبي الأحادي (SSB) في الواقع نطاقًا جانبيًا سفليًا، بدلًا من نطاق جانبي علوي. ولكن إذا كان كلا السببين صحيحًا، فلن يكون طيف التردد المتوسط ​​معكوسًا، ويجب  استخدام مذبذب الترددات الصوتية غير العاكس (43000 هرتز).

تقنية SSB لتشويش الكلام

خلال الحرب العالمية الثانية ، كانت تقنية SSB هي التقنية المستخدمة في الربط اللاسلكي/الهاتفي بين فرانكلين د. روزفلت ، ولاحقًا هاري ترومان ، ووينستون تشرشل . وقد طُوّرت هذه التقنية، التي تحمل الاسم الرمزي SIGSALY ، بواسطة مختبرات بيل للهواتف . [ 7 ]

الحامل المكبوت (SSB-SC)، والحامل المكبوت ذو النطاق الجانبي المزدوج (DSB-SC)، والنطاق الجانبي الضامر (VSB)

تعديل VSB

يُشار إلى النطاق الجانبي الأحادي أيضًا باسم النطاق الجانبي الأحادي ذي الموجة الحاملة المكبوتة ، حيث يتم كبت الموجة الحاملة وأحد النطاقات الجانبية عن طريق التمييز الترددي أو الطوري (تحويل هيلبرت). على الرغم من كونه أكثر تعقيدًا وتكلفة، إلا أنه يُستخدم للاتصالات المخصصة ثنائية النقاط التي تتطلب نطاقًا تردديًا وطاقة أقل. في النطاق الجانبي المزدوج ذي الموجة الحاملة المكبوتة، يتم كبت الموجة الحاملة فقط، مما يُحقق كفاءة تعديل بنسبة 100%، ولكن بتكلفة وتعقيد إضافيين. يُستخدم هذا النوع في البث التلفزيوني وبث الراديو الستيريو FM. أما النطاق الجانبي المتبقي، فقد تم كبته جزئيًا فقط، حيث يُستخدم ما بين 25 إلى 30 بالمائة فقط من أحد النطاقات الترددية. يُستخدم هذا النوع في البث التلفزيوني. [ 19 ] [ 20 ]

شريط جانبي واحد متوافق

يشير مصطلح الإرسال المتوافق إلى الإرسال الذي يكون فيه جهاز الاستقبال قادرًا على فك تشفير السعة اللحظي. وقد يكون هذا الإرسال مزدوج النطاق الجانبي أو أحادي النطاق الجانبي. [ 21 ] على سبيل المثال، قدّم ليونارد ر. كان نظام ستيريو مستقل النطاق الجانبي (ISB)، حيث ينقل النطاق الجانبي السفلي القناة اليسرى، بينما ينقل النطاق الجانبي العلوي القناة اليمنى. وقد سوّق كان هذا النظام الستيريو بتقنية AM تجاريًا تحت اسمي STR-77 وSTR-84. [ 22 ] [ 23 ]

ترددات LSB و USB في الاتصالات الصوتية اللاسلكية للهواة

عند استخدام النطاق الجانبي الأحادي في اتصالات الصوت اللاسلكية للهواة، من الممارسات الشائعة  استخدام النطاق الجانبي السفلي (LSB) للترددات الأقل من 10 ميجاهرتز، والنطاق الجانبي العلوي (USB) للترددات التي تبلغ 10  ميجاهرتز فأكثر. [ 24 ] على سبيل المثال، في نطاق 40 مترًا، غالبًا ما تتم اتصالات الصوت حول 7.100  ميجاهرتز باستخدام وضع LSB. أما في نطاق 20 مترًا عند 14.200  ميجاهرتز، فيُستخدم وضع USB.

ويُستثنى من هذه القاعدة القنوات الخمس المنفصلة للهواة على نطاق 60 متر (بالقرب من 5.3  ميجاهرتز) حيث تتطلب قواعد لجنة الاتصالات الفيدرالية تحديدًا استخدام USB. [ 25 ]

النطاق الجانبي الأحادي الممتد (eSSB)

النطاق الجانبي الأحادي الممتد هو أي وضع J3E (SSB-SC) يتجاوز عرض النطاق الصوتي  لأوضاع SSB J3E القياسية أو التقليدية بتردد 2.9 كيلو هرتز (ITU 2K90J3E) لدعم جودة صوت أعلى.

أوضاع SSB الموسعةعرض النطاق الترددياستجابة الترددرمز الاتحاد الدولي للاتصالات
eSSB (Narrow-1a)3  كيلو هرتز100  هرتز ~ 3.10  كيلوهرتز3K00J3E
eSSB (Narrow-1b)3  كيلو هرتز50  هرتز ~ 3.05  كيلوهرتز3K00J3E
eSSB (Narrow-2)3.5  كيلو هرتز50  هرتز ~ 3.55  كيلوهرتز3K50J3E
eSSB (متوسط-1)4  كيلو هرتز50  هرتز ~ 4.05  كيلوهرتز4K00J3E
eSSB (متوسط-2)4.5  كيلو هرتز50  هرتز ~ 4.55  كيلوهرتز4K50J3E
eSSB (واسع-1)5  كيلو هرتز50  هرتز ~ 5.05  كيلوهرتز5K00J3E
eSSB (وايد-2)6  كيلو هرتز50  هرتز ~ 6.05  كيلوهرتز6K00J3E

تعديل النطاق الجانبي الأحادي الموسع السعة (ACSSB)

تقنية النطاق الجانبي الأحادي المضغوط السعة ( ACSSB ) هي طريقة تعديل ضيقة النطاق تستخدم نطاقًا جانبيًا واحدًا مع نغمة تجريبية، مما يسمح لموسع النطاق في جهاز الاستقبال باستعادة السعة التي تم ضغطها بشدة بواسطة جهاز الإرسال. توفر هذه التقنية مدى فعالًا محسنًا مقارنةً بتعديل النطاق الجانبي الأحادي القياسي، مع الحفاظ في الوقت نفسه على التوافق مع أجهزة الراديو القياسية ذات النطاق الجانبي الأحادي. كما توفر تقنية ACSSB نطاقًا تردديًا أقل ومدى محسنًا لمستوى طاقة معين مقارنةً بتعديل التردد الضيق.

تعديل النطاق الجانبي الأحادي ذو الغلاف المتحكم به (CESSB)

ينتج عن توليد تعديل SSB القياسي تجاوزات كبيرة في غلاف الإشارة، تتجاوز بكثير متوسط ​​مستوى الغلاف لنغمة جيبية (حتى عندما تكون إشارة الصوت محدودة الذروة). تعود ذروات غلاف SSB القياسي إلى اقتطاع الطيف وتشوه الطور غير الخطي الناتج عن أخطاء التقريب في التطبيق العملي لتحويل هيلبرت المطلوب. وقد ثبت مؤخرًا أن التعويض المناسب عن التجاوز (ما يُسمى بتعديل النطاق الجانبي الأحادي ذي الغلاف المتحكم به أو CESSB ) يحقق خفضًا في الذروة بمقدار 3.8  ديسيبل تقريبًا لنقل الكلام. وينتج عن ذلك زيادة فعالة في متوسط ​​القدرة تبلغ حوالي 140%. [ 26 ] على الرغم من إمكانية دمج توليد إشارة CESSB في مُعدِّل SSB، فمن الممكن فصل توليد إشارة CESSB (على سبيل المثال، في شكل معالج مسبق خارجي للكلام) عن جهاز راديو SSB القياسي. ويتطلب ذلك أن يكون مُعدِّل جهاز راديو SSB القياسي خطي الطور وأن يتمتع بعرض نطاق ترددي كافٍ لتمرير إشارة CESSB. إذا استوفى مُعدِّل SSB القياسي هذه المتطلبات، فسيتم الحفاظ على التحكم في الغلاف بواسطة عملية CESSB. [ 27 ]

تصنيفات الاتحاد الدولي للاتصالات

في عام 1982، حدد الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU) أنواع تعديل السعة:

تعيينوصف
A3Eنظام الموجة الحاملة الكاملة ذو النطاق الجانبي المزدوج – مخطط تعديل السعة الأساسي
R3Eنطاق جانبي واحد مع حامل مخفض
H3Eناقل كامل أحادي الجانب
J3Eحاملة مكبوتة أحادية النطاق الجانبي
B8Eانبعاث النطاق الجانبي المستقل
C3Fشريط جانبي ضامر
لينكومبكسضاغط وموسع متصلان

تقليل عرض النطاق الترددي SSB

يمكن تقليل عرض النطاق الترددي المستخدم في تقنية التضمين أحادي النطاق الجانبي (SSB) وغيرها من تقنيات التضمين المشتقة من التضمين السعوي (AM) عن طريق ضغط طيف الصوت المرسل قبل التضمين. ومن بين الأساليب التي دُرست في سبعينيات القرن الماضي، تقنية تضمين الصوت ضيق النطاق (NBVM). في هذه التقنية، تُنقل طاقة الحروف الساكنة من الترددات الصوتية العالية إلى ترددات أقل وتُطوى إلكترونيًا في مناطق طيفية أقل استخدامًا من قِبل حروف العلة أثناء الكلام، مما يسمح بتقليل عرض النطاق الترددي للصوت المرسل مع الحفاظ على وضوح الكلام.

تم الإبلاغ عن تقنية NBVM في منشورات هواة الراديو في أواخر سبعينيات القرن الماضي، وخضعت للتقييم التجريبي على وصلات HF SSB، حيث تم تسجيل وضوح الكلام عند نطاقات تردد صوتية تتراوح بين 1 و1.5 كيلوهرتز في ظل ظروف مواتية. [ 28 ] كما وُصفت تقنيات مشابهة في المنشورات المتخصصة، بما في ذلك النتائج التي عُرضت في مؤتمر ICASSP عام 1977. [ 29 ] وعلى عكس برامج ترميز الكلام الرقمي منخفضة معدل البت التي ظهرت لاحقًا، عملت تقنية NBVM بالكامل ضمن إطار عمل SSB التناظري.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ إيفريت، دبليو إل (1956). هندسة الاتصالات (ملف PDF) (  الطبعة الثالثة). ماكجرو هيل. الصفحات 19-28 . 
  2. ↑ "أنماط الصوت" . www.arrl.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25-01-2026 .
  3. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 1449382 جون كارسون/إيه تي آند تي: "طريقة ووسائل للإشارة باستخدام موجات عالية التردد" تم تقديمها في 1 ديسمبر 1915؛ وتم منحها في 27 مارس 1923 
  4. ↑ تاريخ تعديل النطاق الجانبي الأحادي، مؤرشف بتاريخ 3 يناير 2004 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) ، بقلم المهندس بيتر ويبر
  5. ↑ معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، التاريخ المبكر للإرسال أحادي النطاق الجانبي ، أوزوالد، أ.أ.
  6. ↑ تاريخ الكابلات البحرية ، (1927)
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ناهين، بول (2024). الراديو الرياضي: داخل سحر AM وFM والنطاق الجانبي الأحادي . برينستون: مطبعة جامعة برينستون. ص 166-202 . ISBN  9780691235318.
  8. ↑ "تطور النطاق الجانبي الأحادي (SSB) في هواية الراديو" . واترز وستانتون . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-11-2024 .
  9. ↑ "الراديو للهواة وصعود SSB" (ملف PDF) . الرابطة الوطنية لهواة الراديو.
  10. ↑ أوزوالد، آرثر (ديسمبر 1956). "التاريخ المبكر للإرسال أحادي النطاق الجانبي" (ملف PDF) . وقائع معهد مهندسي الراديو . 44 (12): 1676-1679 . رمز Bibcode : 1956PIRE...44.1676O . doi : 10.1109/JRPROC.1956.275033 – عبر تاريخ الراديو العالمي.
  11. ↑ تريتر، ستيفن أ. (1995). "الفصل 7، المعادلة 7.9". في: لاكي، ر. و. (محرر). تصميم أنظمة الاتصالات باستخدام خوارزميات معالجة الإشارات الرقمية . نيويورك: سبرينغر. ص 80. ISBN  0306450321.
  12. ↑ US1666206A ، هارتلي، رالف في إل، "نظام التعديل"، صدر في 17 أبريل 1928 
  13. ↑ نورغارد، دونالد (يونيو 1948). "نهج جديد للنطاق الجانبي الأحادي" . QST . XXXII (6): 36– 42 – عبر ARRL.
  14. ↑ دوم، آر بي (ديسمبر 1946). "شبكات إزاحة الطور واسعة النطاق". الإلكترونيات . 19 : 112-115 .
  15. ↑ فيلارد، أوزوالد (يونيو 1948). "كاشف لاستقبال النطاق الجانبي الأحادي" . QST . XXXII (6): 11– 18.
  16. ↑ ويفر، دونالد ك. (أبريل 1954). "تصميم شبكة فرق الطور 90 درجة ذات النطاق العريض RC". وقائع معهد مهندسي الراديو . 42 (4): 671-676 . رمز Bibcode : 1954PIRE...42..671W . doi : 10.1109/JRPROC.1954.274702 . ISSN 2162-6634 . 
  17. ↑ ويفر، دونالد ك. (ديسمبر 1956). "طريقة ثالثة لتوليد وكشف إشارات النطاق الجانبي الأحادي" . وقائع معهد مهندسي الراديو . 44 (12): 1703-1705 . رمز Bibcode : 1956PIRE...44.1703W . doi : 10.1109/JRPROC.1956.275061 . ISSN 2162-6634 . 
  18. ↑ رايت ، هوارد (سبتمبر 1957). "الطريقة الثالثة لـ SSB" . QST : 11-15 - عبر ARRL.
  19. ↑ ما، يويكي (2023). "تعديل وإزالة تعديل الموجة الحاملة أحادية النطاق الجانبي المكبوتة: المبادئ والتحليل والدوائر والتطبيقات" . المجلة الأكاديمية للعلوم والتكنولوجيا . 6 (3): 147-156 . doi : 10.54097/ajst.v6i3.10658 . تاريخ الاسترجاع: 21 ديسمبر 2025 .
  20. ↑ هايكين، سيمون؛ موهر، مايكل (2010). أنظمة الاتصالات . جون وايلي وأولاده، ص 82-93 . ISBN  9788126521517.
  21. ↑ كيسل، تي جيه ( 1963). "تعديل النطاق الجانبي الأحادي المتوافق" (ملف PDF) . فيليبس. الصفحات 311-319 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 ديسمبر 2025 . 
  22. ↑ دايكوكو، كازوهيرو (2025). "تطبيق تحويل هيلبرت على طريقة إزالة التضمين غير المتزامنة لإشارات ستيريو MF-AM القائمة على ISB الحقيقي" . مجلة IETE التقنية . 42 (2): 259-269 . doi : 10.1080/02564602.2025.2485908 . تاريخ الاسترجاع: 22 ديسمبر 2025 .
  23. ↑ "محول جهاز الإرسال الاستريوفوني" (ملف PDF) . worldradiohistory.com . شركة خان للاتصالات . تاريخ الاطلاع: 22 ديسمبر 2025 .
  24. ↑ "BRATS - دورة تدريبية متقدمة في مجال هواة اللاسلكي" . Brats-qth.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-01-2013 .
  25. ↑ "قواعد خدمة الهواة - الجزء 97 من لوائح لجنة الاتصالات الفيدرالية" (ملف PDF) . www.fcc.gov.
  26. ↑ "غلاف متحكم به ذو شريط جانبي واحد" (ملف PDF) . www.arrl.org. 2014-11-01 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-15 .بقلم ديفيد ل. هيرشبيرجر، W9GR، QEX، عدد نوفمبر/ديسمبر 2014، الصفحات 3-13.
  27. ↑ "المعالجة الخارجية للنطاق الجانبي الأحادي ذي الغلاف المتحكم به" (ملف PDF) . www.arrl.org. 2016-01-01 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-15 .بقلم ديفيد ل. هيرشبيرجر، W9GR، QEX، عدد يناير/فبراير 2016، الصفحات 9-12.
  28. ↑ هاريس، آر دبليو (ديسمبر 1977). "عصر جديد في الاتصالات الصوتية" . QST : 24-26 .
  29. ↑ هاريس، ر.؛ كليفلاند، ج.؛ هاولاند، م. (مايو 1977). "نظام فريد لتعديل الصوت بنطاق ضيق". المؤتمر الدولي لهندسة الصوت والكلام ومعالجة الإشارات (ICASSP '77). المجلد 2. الصفحات 440-443 . doi : 10.1109/ICASSP.1977.1170197 .  

مصادر

للمزيد من القراءة

  • "إرسال أحادي النطاق الجانبي (عدد خاص)" (ملف PDF) . وقائع معهد مهندسي الراديو . 44 (12). ديسمبر 1956.
  • سغرينيولي، جي.، دبليو. بريتل، آر. وسيتا. (1995). "تعديل VSB المستخدم في البث الأرضي والكابلي." معاملات IEEE في الإلكترونيات الاستهلاكية. المجلد 41، العدد 3، ص  367-382.
  • ج. بريتين، (1992). "مسح الماضي: رالف في إل هارتلي"، وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ، المجلد 80، ص  463.
  • eSSB - النطاق الجانبي الأحادي الممتد