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SSB: origen y fundamentos

Cuándo y por qué comenzó a utilizarse, ventajas, eficiencia y potencias respecto a la AM

Martes, 8 Marzo, 2016 13:21 | Por Ángel Vilafont
SSB

La presencia de la banda lateral en los equipos de banda ciudadana y decamétricas es una constante desde hace muchos años. Curiosamente, cuando se comenzó a investigar este modo de transmisión, a principios del siglo XX, fueron los fabricantes de teléfonos los más interesados en desarrollarlo, mientras que los de radio no acababan de encontrarle la utilidad.

En un principio la idea que parecía mas clara era la de transmitir la información a base de una portadora de amplitud variable, hasta que en los años 20 se empezó a considerar la idea de poder suprimir esa portadora y usar tan solo una de las bandas laterales generadas. Como hemos apuntado, fueron los desarrolladores de la telefonía los primeros en centrarse en el estudio de la SSB. La razón que los motivaba era la necesidad de poder llevar la voz de las personas lo más lejos posible a través de circuitos telefónicos, teniendo en cuenta que a mayor longitud del cable, más importante era la degradación de la calidad del sonido.

Al principio se optó por partir de rangos vocales entre 300 y 3.000 hercios, que eran convertidos a frecuencias más altas por encima de los 15.000 hercios. Al llegar al receptor se procedía a la inversa, las frecuencias altas eran retornadas al rango de 300 a 3.000 hercios, sin embargo no se dio con la clave para fabricar un dispositivo suficientemente efectivo y económico capaz de llevar a cabo ese proceso que teóricamente parecía simple y factible.

Los fracasados experimentos arrojaron, por contra, una solución inesperada, la posibilidad de generar una señal continua, a la que se denominó portadora (en el sentido de que lleva o transporta información), para superponerle la voz humana. A través de esta hipótesis se fue formando la teoría de la modulación, consistente en que en la etapa receptora se captaba la portadora y se descodificaban las palabras que el transmisor «le había encargado» que transportase. El análisis de esa señal mostraba una portadora que no sufría ningún tipo de cambio y 2 frecuencias, las bandas laterales, situadas cada una a un lado y separadas de dicha portadora por una frecuencia proporcional a la de modulación.

Los fabricantes de teléfonos comenzaron a imaginar el interés que podría tener el economizar espectro a base de deshacerse de una de las bandas laterales y de la propia portadora, de manera que fuese el receptor el que crease esa portadora suprimida para añadirla a la banda lateral única persistente. Así se fabricaron los primeros sistemas telefónicos con banda lateral, hasta que en 1927 se explotó comercialmente. Esta innovadora técnica fue llevada a los aparatos de radio militares que se utilizaron después de la Segunda Guerra Mundial, demostrándose que las comunicaciones SSB tenían un alcance sensiblemente mayor que las de la habitual modulación de amplitud, además de ser más impermeables a las interferencias, los cambios en la propagación y los ruidos.

De una manera muy resumida, se puede explicar el funcionamiento de la banda lateral a partir del llamado modulador equilibrado, cuya función es hacer desaparecer la portadora (por eso se habla de señal portadora suprimida) para que lleguen a los circuitos de salida solamente las bandas laterales y la señal de audio. A continuación se utiliza un filtro de banda lateral cuyo objetivo es deshacerse de la otra banda lateral no deseada y de las posible muestras o restos que hayan podido quedar de la portadora original. De ahí que se utilicen filtros bastante estrechos para que no se proporcione nada más que la banda lateral válida, transformando en calor la «basura» (la portadora y la otra lateral).

Al aplicar al excitador de SSB la voz humana se produce un espectro de radio frecuencia correspondiente a una variedad de tonos de audio que la propia voz conlleva. Por ello, si esa señal se capta en un receptor sintonizado en modo AM, se escucharán unos sonidos completamente ininteligibles. Al referirnos a la transmisión en banda lateral única estaremos hablando de la potencia de cresta de envolvente, cuya abreviatura es «p.c.e.». Es la potencia eficaz o de raíz cuadrada media generada en la cresta de la envolvente de modulación. La potencia de cresta está, pues, relacionada con la potencia media de la voz del operador, pero esa razón entre ambas es difícil de establecer, ya que la voz de las personas puede tener muchas variaciones. Al procesarla o comprimirla se modifica su valor y se consigue que la relación entre potencia de cresta y potencia media sea más cercana a la unidad. En definitiva, el ajustar el transmisor en banda lateral para que proporcione una entrada de cresta de potencia igual al doble del nivel de entrada media de potencia es más que suficiente para hacerse una idea de que siempre habrá suficiente potencia de cresta.

La potencia transmitida en banda lateral es proporcional a la de la señal de audio original, a lo que hay que añadir que no aparece ninguna portadora, de donde se deduce que si no hay audio no hay salida de radiofrecuencia. La potencia de cresta de envolvente de una señal modulada en amplitud al 100% es 4 veces la potencia de la portadora, de ahí que la entrada media de potencia en un transmisor SSB sea solamente una fracción de la entrada de potencia de un equipo AM de idéntica potencia nominal. Se estima que para lograr una señal de igual alcance e intensidad se requiere 4 veces más potencia en AM que en SSB.

En AM, cada una de las 2 bandas laterales tiene una potencia de cresta de envolvente igual a 1/4 de la potencia de portadora. Así, a una señal AM de 80 vatios le corresponden una potencia de cresta de envolvente de 20 vatios en cada banda lateral, en total 40 vatios. Al utilizar la mitad del ancho de banda, la señal de banda lateral equivale a otra en AM del doble de potencia. Estas características hacen de la SSB un modo ideal para las transmisiones a larga distancia, ya que es más eficiente, aporta más potencia y ahorra el espectro ocupado, viéndose menos afectada la señal por la propagación y efectos tan típicos de la onda corta como el desvanecimiento. Este es el causante de distorsiones que pueden ser de 2 tipos. Uno de ellos es el debido a que una de las bandas laterales es más fuerte que la otra; el otro se produce cuando hay unas bandas laterales de mucha intensidad pero la portadora es débil. En banda lateral el fenómeno no tiene unas consecuencias tan drásticas como en modulación de amplitud, de hecho es poco frecuente que debido al desvanecimiento una señal pueda no ser suficientemente comprensible.

Hemos visto ya que en SSB se utilizan filtros estrechos para obtener únicamente la banda lateral que nos interesa. A su salida se sitúa un amplificador de baja distorsión para que la señal obtenida sea idéntica a la de entrada, por eso se emplean amplificadores lineales a fin de evitar que se produzcan desviaciones de literalidad y, por lo tanto, espurias y distorsiones.

En la etapa transmisora los pasos son muy similares. Se precisa un amplificador de modulación, un oscilador suficientemente estable para generar la portadora, un modulador que, entre otras funciones, se «deshace» en parte de la portadora que no se usará tras el proceso de mezcla; un filtro de banda lateral, que es el que se quedará a la salida del modulador con la banda lateral que interese; un mezclador, un oscilador de conversión y uno o varios amplificadores lineales.

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