Разновидности амплитудной модуляции

В спектре тональной АМ присутствуют две боковые частоты, являющиеся комбинационными колебаниями второго порядка w₀ ±W и несущая на частоте w₀. Информация о модулирующем сигнале содержится в боковых составляющих спектра, причем их амплитуды пропорциональны амплитуде модулирующего сигнала , а расстояние по оси частот от несущей w₀ - содержит информацию о частоте модулирующего сигнала W. Амплитуда несущего колебания не зависит от модулирующего сигнала и в этом смысле несущее колебание, вопреки своему названию, никакой информации не несет (кроме того факта, что передатчик работает).

Даже при максимальной амплитуде модулирующего сигнала (m=1) амплитуда несущей в 2 раза превышает амплитуду каждой из боковых . При малых значениях модулирующего сигнала (m®0) это соотношение значительно возрастает. Следовательно, на полезную часть спектра АМ сигнала приходится малая часть мощности передатчика, а подавляющая часть ее расходуется бесполезно - на создание гармонического колебания на частоте w₀. Поэтому возникло предложение удалить несущую из спектра АМ сигнала, что дает значительный экономический эффект либо позволит увеличить дальность связи, так как теперь вся мощность передатчика будет расходоваться на создание колебаний боковых частот. Такую разновидность АМ называют балансной (БАМ). Сигнал с балансной АМ можно получить путем перемножения несущей и модулирующего сигнала . На выходе перемножителя получим:

_вых=

= =u_БМ(t). (5.6)

При этом никаких фильтров не требуется.

Такую операцию можно выполнить на аналоговых перемножителях сигналов или на симметричных (балансных) схемах, которые и дали название этой разновидности АМ. Дальнейшим "усовершенствованием" БМ является отказ от одной из боковых полос (для тональной модуляции - одной из боковых составляющих), так как каждая из них содержит одинаковую информацию о модулирующем сигнале. Так возникла еще одна разновидность АМ - однополосная модуляция(ОБП - одна боковая полоса или SSB - Single Side Band). Судя по спектру сигнала с ОБП, последний может быть получен путем переноса спектра модулирующего низкочастотного сигнала вверх по оси частот на частоту w₀ (подобно процессу преобразования частоты).

Существенным достоинством ОБП по сравнению с БМ является вдвое меньшая полоса, занимаемая спектром сигнала, а общим недостатком БМ и ОБМ являются трудности при детектировании этих сигналов, вызванные отсутствием несущей.

Существует еще одна разновидность АМ - полярная модуляция (ПМ). Дело в том, что верхняя и нижняя огибающие обычного АМ сигнала симметричны относительно оси времени (следовательно, несут одинаковую информацию о модулирующем сигнале) а при детектировании обычно используется только одна из огибающих. Возникла идея использовать другую огибающую для передачи второго модулирующего сигнала на одной несущей. Практически эта идея реализована в отечественной системе стереофонического вещания в УКВ диапазоне. Рассмотрим простейший случай, когда по двум каналам передаются гармонические сигналы разных частот:

,

Сигнал с полярной модуляцией:

, (5.7)

где и - соответственно, амплитуда и частота так называемого поднесущего колебания; индексы "Ù" и "п" относятся к левому и правому каналам. Таким образом, ПМ сигнал состоит из суммарного низкочастотного сигнала + (монофонический сигнал, не содержащий информации о пространственном расположении источников звука) и сигнала поднесущей частоты, промодулированного по амплитуде разностным сигналом ( - ), в котором содержится информация о пространственном расположении источников звука. Определим огибающие ПМ сигнала:

- верхняя огибающая (при ):

;

- нижняя огибающая (при ):

.

Отсюда видно, что верхняя огибающая содержит информацию о сигналах только левого канала, а нижняя - только правого канала. Здесь надо отметить, что ПМ сигнал не является модулированным (в точном значении этого понятия), так в его спектре кроме модулированного по амплитуде сигнала поднесущей есть ещё и исходный низкочастотный сигнал ( + ). Напомним, что модулированные сигналы являются высокочастотными, то есть для них выполняется условие:

<< (5.8)

Для большей наглядности приведем спектр рассматриваемого ПМ сигнала (рисунок 6.5), из которого видно, что условие (6.7.) для этого сигнала не выполняется. Поэтому для передачи ПМ сигнала по радиоканалу необходима дополнительная модуляция (обычно ЧМ) на более высокой несущей частоте >> .

Рисунок 5.5 Спектр простейшего полярно-модулированного сигнала

Дата добавления: 2014-12-17