Амплитудно-модулированные (АМ) сигналы

Общая формула АМ сигнала имеет вид:

Величина m называется коэффициентом модуляции и показывает, какую часть от амплитуды напряжения несущей частоты U_om составляет приращение амплитуды модулированного напряжения ΔU_m.

Общая формула показывает, что спектр амплитудно-модулированного (АМ) телефонного сигнала состоит из суммы трех колебаний:

несущей частоты f0;

верхней боковой (ВБП);

нижней боковой полосы (НБП).

Ширина спектра АМ сигнала составляет 2 F_мах (6,8 кГц), где F_мах– максимальная частота в спектре модулирующего НЧ сигнала (3,4 кГц). Ширина спектра АМ сигналов радиовещательных станций может составлять до 9–10 кГц.

Рис.2.2.1.4. Временное и спектральное представление телефонного АМ сигнала

Спектр АМ сигнала не рационален в двух отношениях.

Во-первых, наличие мощного колебания несущей частоты, которое используется лишь при детектировании сигнала в приемнике. При коэффициенте модуляции 100% 2/3 мощности передатчика приходится на долю несущей частоты и 1/3 на долю двух боковых полос частот.

Во-вторых, боковые полосы частот АМ сигнала дублируют друг друга. Поэтому достаточно передать одну боковую полосу частот (верхнюю или нижнюю), т.е. перейти на однополосную телефонную передачу.

Спектр однополосного (ОМ) сигнала (рис. 2.2.1.5) занимает полосу частот, в два раза меньшую полосы частот обычного АМ сигнала. В спектре однополосного сигнала отсутствуют одна боковая полоса и несущая частота f₀.

а б

Рис.2.2.1.5. Спектр однополосного ТЛФ сигнала с ВБП с полностью подавленной несущей (а) и спектр однополосного сигнала с НБП с частично подавленной несущей при вторичном уплотнении канала связи двумя ТЛГ каналами (б)

Несущее колебание может быть частично (передача с пилот-сигналом) или полностью подавленным. Для приема таких сигналов применяются приемные устройства, в которых производится восстановление несущего колебания.

Однополосные передачи имеют ряд преимуществ:

а) Спектр частот для передачи одного телефонного канала в два раза меньше по сравнению со спектром частот с АМ. Это позволяет в приемном устройстве иметь узкую полосу пропускания, что повышает качество приема, в особенности при наличии радиопомех.

б) Увеличивается возможное количество каналов связи в одном и том же диапазоне частот.

в) При однополосной передаче получается значительный энергетический выигрыш:

на передающем конце получается выигрыш, эквивалентный увеличению мощности передатчика в 4 раза;

полоса пропускания приемника уменьшается в 2 раза, а это эквивалентно выигрышу по мощности в 2 раза;

потребление энергии от источников питания однополосным передатчиком уменьшается в виду того, что в момент молчания излучения электромагнитной энергии нет; это дает выигрыш по мощности еще на 25%;

на коротких волнах в пункте приема при обычной амплитудной модуляции нарушаются фазовые соотношения между несущей частотой и боковыми составляющими, это приводит к замираниям сигналов; при однополосных передачах эти замирания значительно уменьшаются, что дает выигрыш в мощности передатчика примерно в 2 раза.

Таким образом, для радиотелефонной однополосной работы получается выигрыш в мощности передатчика по сравнению с обычным АМ примерно в 10–20 раз.

Однополосную радиотелефонную связь труднее перехватывать и прослушивать.

Однополосная передача является помехозащищенной ввиду значительного выигрыша по мощности полезного сигнала.

АМ и однополосные сигналы применяются в основном в КВ диапазоне. Однополосные сигналы – основные сигналы применяемые в военных системах связи, в том числе с программной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).

Частотно-модулированный сигнал – представляет собой ВЧ сигнал, в спектре частот которого присутствуют несущая частота f_o и множество боковых частот f_o ± F; f_o ± 2F; f_o ± 3F и т.д. при воздействии на f_o сигналом тональной частоты F.

Если при модуляции воздействует спектр звуковых частот, то спектр ЧМ колебания (рис. 2.2.1.6) будет шире и весь промежуток будет заполнен комбинационными частотами. Максимальное приращение частоты радиосигнала (Δf_m) относительно ее исходного значения называется девиацией частоты. Соотношение амплитуд в этом спектре зависит от индекса частотной модуляции М, который определяется по формуле:

Спектр ЧМ телефонного сигнала шире спектра амплитудно-модулированного сигнала, зависит от индекса модуляции (от величины управляющего модулирующего напряжения) и мало зависит от ширины полосы модулирующего сигнала.

2 Δf_чм = 2(М+1)F или 2 Δf_чм =2 Δf_max +2 F_max

ЧМ сигналы в основном применяются в УКВ диапазоне.

Рис.2.2.1.6. Временное и спектральное представление телефонного ЧМ сигнала

Дата добавления: 2017-01-14