单边带调制
定义
单边带调制是一种在调幅基础上发展起来的调制方式，它只发送调幅信号频谱中的一个边带，同时把载波和另一个边带抑制掉，输出信号称为单边带信号[1]。按保留边带的位置不同，分为保留较高频率分量的上边带(USB)和保留较低频率分量的下边带(LSB)[3]。
由于上下两个边带互为镜像且各自包含完整的消息，抑制其中一个并不会造成信息丢失，这也是单边带调制可行的基本前提[4]。
调幅波频谱中的载波本身不携带信息，却占据大部分发射功率；上下两个边带又各自重复同一份消息，所占频带相当于调制信号带宽的 2 倍[5]。单边带调制正是针对这两处冗余提出的改进[1]。
原理
设基带信号为 $m(t)$、载波为 $\cos\omega_c t$，平衡调制器输出的是抑制载波的双边带信号，其频谱含 $\omega_c+\Omega$ 与 $\omega_c-\Omega$ 两个分量[6]。滤除其中之一即得单边带信号，这一路子称为滤波法[6]。
滤除一个边带在工程上并不轻松：话音最低频率取 300 Hz、载波取 10 MHz 时，两个边带之间的相对间隔只有约 0.006%，因此要求滤波器具有极陡的截止特性[6]。实际设备常把载波先降到 100～500 kHz 附近滤波，再经多次平衡调幅与滤波逐步搬移到工作频率，而且不能用倍频方式提高载频，否则调制信号会随频率成倍升高而产生失真[6]。
为绕开陡峭滤波器，哈特利在 1924 年提出了相移法：基带信号与载波各分成两路，其中一路移相 90°，两路分别调制后相减或相加，目标边带同相叠加、另一侧边带反相抵消[7]。其数学表达可用希尔伯特变换写出，$s(t)=m(t)\cos\omega_c t \mp \hat{m}(t)\sin\omega_c t$，符号选择决定生成上边带还是下边带[7]。
第三种常见方案是韦弗法，先让信号与一对频率位于话音频带中部的正交副载波调制，用低通滤波器取出下边带，再与正交载波调制并相加或相减，全程只需低通滤波和正交混合，不需锐截止带通滤波器或高精度宽带移相器[8]。
接收端不能使用包络检波，因为单边带信号没有载波、包络也不反映调制波形，只能采用相干解调，用本地载波与接收信号相乘后再低通滤波[9]。因此本地载波的频率与相位必须与发端一致[9]。
发展历程
1915 年 12 月 1 日，约翰·伦肖·卡森在美国提交了首个单边带调制专利申请，其方案属于滤波法；由于双边带信号上下边带间隔很小，这种方案对滤波器的陡度要求极高[7]。此前美国海军曾在无线电电路中试验过单边带方式[2]。
1922 年进行了从美国到英国的跨大西洋单向话音试验，工作频率约 57 kHz；试验成功后建成了双向系统，1927 年 1 月 7 日开通纽约至伦敦的商用无线电话电路，大功率发射机分别设在纽约罗基波因特和英国拉格比[10][2]。
20 世纪 30 年代起，电话公司把单边带用于频分复用载波电话，把信道按 4000 Hz 划分，每路传送 300～3400 Hz 的话音[2]。1956 年 12 月，《无线电工程师学会会刊》出版单边带专刊，其中收录了韦弗提出第三种生成方法的文章，反映出当时提高短波频谱利用率的迫切需求[10]。
第二次世界大战后，业余无线电爱好者开始试验单边带，它此后成为远距离话音无线电通信的事实标准[2]。滤波技术、频率合成技术与集成电路的发展，进一步为单边带通信的推广创造了条件[11]。
应用
短波频段是单边带最主要的应用场合。与调幅相比，它能在同样的高频频段内容纳约 2 倍的波道，从而在一定程度上缓解短波频谱拥挤[1]。水上移动业务的话音通信大量使用单边带无线电话，《无线电规则》为海岸电台和船舶电台划分了专门的单边带无线电话频段与呼叫频率[12]。
在长途通信中，单边带是频分复用载波电话的基础环节，多路话音被搬移到不同频率区间后共用一条线路传输[2]。业余无线电领域同样以单边带作为长距离话音联络的常用方式，操作者通过调整本振频率使解调出的语音清晰可懂[13]。
船舶等移动平台也有专门应用，单边带通信频带窄、功率省的特点适合船舶电台的通信条件[11]。此外，光学单边带调制把只保留一个边带的思路用于光频段，广泛见于激光通信、激光雷达与量子精密测量等研究[14]。
局限
单边带通信的代价是设备复杂。滤波法需要高 Q 值、阻带衰减大的多节滤波器，体积大、价格高，且不同工作频率要配不同滤波器，现场调试不便[8]。相移法则要求宽带 90° 移相网络，在全频带内精确实现 −π/2 相移十分困难，实际只能用有限带宽的网络近似[4]。
解调端同样受限。单边带信号无法用普通调幅检波器解调，必须相干解调；本地载波频率偏差会使解调频谱整体平移，导致语音音调改变，相位偏差则带来解调失真，因此对载波恢复的要求比双边带更严格[9]。
关于单边带的带宽收益，学界也有不同测算。有研究指出，可用波道数并不必然因采用单边带而翻倍，在不少实际情况下并未带来波道数增加，同时单边带对干扰更为敏感，而双边带系统在设备复杂度上具有明显优势[15]。
低频响应是另一处弱点。滤波法受边带滤波器特性不完善的限制，相移法受 90° 移相网络限制，两者都会使单边带调制在低频段出现较差的频率响应[13]。在光学实现中，滤波法还存在稳定性较差、滤波窗口需精确调谐到光载波频率、工作带宽受限以及引入额外损耗等问题[14]。
参见
参考资料
- 图文详情——科普中国资源服务 [引用日期2026-10-29]
- 单边带调制 [引用日期2026-10-29]
- 业余通信常用调制方式的通信原理简述 [引用日期2026-10-29]
- 移相法用于SSB信号调制 [引用日期2026-10-29]
- 单边带通信 [引用日期2026-10-29]
- 单边带信号的产生 [引用日期2026-10-29]
- 单边带调制中的相位法与希尔伯特变换 [引用日期2026-10-29]
- 单边带载波机的几种调制方式 [引用日期2026-10-29]
- 14单边带调幅(PDF) [引用日期2026-10-29]
- Single-sideband jubilees [引用日期2026-10-29]
- 浅谈船用单边带通信-黑龙江交通科技2006年06期-知网阅读 [引用日期2026-10-29]
- 1.43.48.zh.501(PDF) [引用日期2026-10-29]
- Signal Modulation - The total output is the sum of these [引用日期2026-10-29]
- 光学单边带调制技术理论、进展及应用 [引用日期2026-10-29]
- Synchronous Communications [引用日期2026-10-29]