Глава 1. Виды модуляций

Основным видом несущих сигналов являются гармонические колебания:

u=Ucos(𝝎t+𝝋)

Колебание состоит из трёх свободных параметров: амплитуда(U), частота(𝝎), фаза(𝝋). Амплитуду, частоту и фазу мы можем изменять, следовательно получаем следующие виды модуляций: амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) или фазовая (ФМ) модуляция несущего сигнала. Фазовую и частотную модуляции обычно объединяют под общим названием – угловая модуляция, так как они взаимосвязаны, поскольку изменяют аргумент функции косинуса. Также существует квадратурная модуляция, в ней одновременно изменяется амплитуда и фаза несущих колебаний.

При использовании в качестве несущих сигналов периодических последовательностей импульсов свободными параметрами модуляции могут быть амплитуда, длительность, частота следования импульсов и фаза. Для импульсного переносчика возможны четыре вида модуляции: амплитудно-импульсная, или высотно-импульсная модуляция (АИМ), когда по закону передаваемого сигнала изменяется амплитуда импульсов, фазо-импульсная, или время-импульсная (ФИМ)-изменяется фаза импульсов, широтно-импульсная или модуляция по длительности (ШИМ), когда изменяется ширина импульсов и, наконец, либо частотно-импульсная (ЧИМ)-изменяется частота следования импульсов, либо интервально-импульсная (ИИМ).

5

1.1 Амплитудная модуляция

Амплитудная модуляция (amplitude modulation, АМ) была первым видом модуляции, освоенным на практике. При амплитудной модуляции (АМ) в соответствии с законом передаваемого сообщения меняется амплитуда модулируемого сигнала, а частота и фаза являются постоянными значениями параметра. АМ – сигнал представляет собой произведение информационной огибающей U(t) и гармонического колебания ее заполнения. Форма записи амплитудно-модулированного сигнала:

u(t) = U(t)×cos(𝝎_o t+ 𝝋 _o )

Рисунок 1. Форма сигнала при АМ

На рисунке 1 показана форма модулированных колебаний и ко­эффициент модуляции m выражен через максимальное и минималь­ное значения ее амплитуды (пикового и узлового значений).

Амплитудно-модулированное колебание состоит из несущего колебания и двух боковых полос для полезного сигнала. Недостатком данной структуры является то, что несущая не содержит какой-либо информации, а информация (или полезный сигнал) поровну разделена на две боковые полосы. Такая структура имеет очевидные недостатки, поскольку для АМ-модуляции

6

требуется высокая выходная мощность (несущая + две боковые полосы), а также широкая полоса частот для избыточной боковой полосы. Только разделение мощности на две боковые полосы снижает мощность каждой боковой полосы примерно на 50 %. Эти недостатки компенсируются в отдельных вариантах амплитудной модуляции, в частности в амплитудной модуляции с подавленной несущей, модуляции с одной боковой полосой (ОБП) или с частично подавленной боковой полосой. В сферу применения амплитудной модуляции входят аналоговое радиовещание на средних волнах и аналогового телевизионное вещание. Однополосная модуляция требует больших технических усилий, но она более эффективно использует частотный диапазон; к примерам использования относится КВ-связь (морская связь, связь обеспечения полетов, радиолюбительская связь).

Основными достоинствами амплитудной модуляции являются:

• узкая ширина спектра АМ сигнала;

• простота получения модулированных сигналов.

Основные сферы применения амплитудной модуляции:

• 1) Радиовещание в различных диапазонах частот (длинные волны, средние волны, короткие волны)

• 2)Телевещание, в зависимости от стандарта вещания

• 3) Радиолюбительская связь (в основном в измененном формате однополосной

• модуляции)

• 4)Аэронавигация (радиопеленгация и ОВЧ-радиомаяк)

• 5) Связь обеспечения полетов

7