3.2.1. Амплитудная модуляция

При амплитудной модуляции переносчиком информации являет­ся амплитуда несущего колебания. Единичные элементы, соответ­ствующие символам 1 и 0, преобразовываются в вид:

что показано на рис.3.4. При   сигнал называется с пас­сивной паузой. Возможен вариант сигнала и с активной паузой, когда   отличается от   значением амплитуды.

Структурная схема модема с АМ показана на рис.3.5. После­довательность данных   через фильтр первичного сигнала ФПС поступает на модулятор (перемножитель), на второй вход которо­го подается несущее колебание от генератора Г. Фильтр передачи Фпер. ограничивает полосу частот передаваемого модулированного сигнала.

В демодуляторе выделение первичного сигнала  произ­водится детектором Д с помощью устройства синхронизации УС и фильтра нижних частот ФНЧ. Детектирование принимаемого сигнала может быть когерентное (синхронное) и некогерентное. Когерент­ный детектор более эффективен по помехозащищенности (изображен на рис.3.5).

Отметим, что на рис.3.5 представлена одна из множества возможных схем реализации модема с АУ.

Спектр амплитуд первичного сигнала  на входе пере­множителя и спектр амплитуд амплитудно-модулированного сигнала   представлены на рис.3.6.

Спектр   состоит из частоты несущего колебания   и двух боковых полос соответствующих  . Остальные сос­тавляющие подавляются фильтром Ф пер. Таким образом, рассматриваемая схема модема обеспечивает передачу с двумя боковыми полосами (ДБП) частот, что в соответствии с гл.2 позволяет полу­чить предельную скорость передачи  . Соответственно, максимальная удельная скорость передачи равна 1 бит/с Гц.

Анализ спектра амплитуд   показывает, что каждая из боковых полое несет одну и ту же информацию. Поэтому с помощью фильтра передачи Фпер можно полностью подавить вто­рую боковую полосу и получить однополосную модуляцию (ОБП), либо частично подавить вторую боковую полосу и получить AM с частично подавленной боковой полосой (ЧПВП). Указанные меры позволяют более полно использовать динамический диапазон и полосу частот канала ТЧ. Действительно, для случая передачи С одной боковой полосой предельная скорость  , т.е. максимальная удельная скорость передачи равна 2 бит/с*Гц. Казалось бы, что более экономное использование полосы частот при ОБП исключает целесообразность применения ДБП. Однако при ОБП в приемнике необходима информация о фазе несущего колеба­ния. Погрешности в определении фазы несущего колебания могут приводить к высокому проценту ошибок и к усложнению аппарату­ры. Как компромиссное решение - применение ЧПБП.

Достоинство амплитудной модуляции - простота реализации. Недостатком является то, что влияние помех и изменение уровней передачи в канале ТЧ приводят к существенным искажениям ампли­туды (значащей позиции) сигнала, следовательно, к снижению по­мехозащищенности. Поэтому в отечественных УПС самостоятельно AM не применяется.

11. Разновидность АМ: двухполосная с подавленной несущей. Схемы.

Балансная амплитудная модуляция или АМ с подавлением несущей частоты (АМ-ПН) (Рис. 5.9).

Рис. 5.9. Балансная модуляция.

Как следует из вышеприведенных данных, основная доля мощности АМ – сигнала приходится на несущую частоту. При балансной модуляции производится перемножение двух сигналов – модулирующего и несущего, при котором происходит подавление несущего колебания, соответственно, КПД модуляции становится равным 100%. Так, для однотонального сигнала (без учета начальных фаз колебаний) при U(t) = Mcos(t) имеем:

u(t) = U_mMcos(t)cos(_ot) =

(U_mM/2){cos[(_o+)t] + cos[(_o-)t]} (5.2.1)

т.е. биения двух одинаковых по амплитуде гармонических сигналов с верхней и нижней боковыми частотами. По существу, однотональный модулирующий сигнал переносится на биения двух высоких частот. Пример сигнала с балансной модуляцией приведен на рис. 5.9. Амплитудный спектр сигнала подобен приведенному на рис. 5.4 с отсутствующей несущей частотой _o. Аналогично, многотональный балансно - модулированный сигнал имеет две симметричные относительно частоты _o группы верхних и нижних боковых колебаний:

u(t)=(U_m/2){ M_ncos[(_o+_n)t_n]+ M_ncos[(_o+_n)t_n]} (5.2.2)

Физическая сущность подавления несущей частоты заключается в следующем. При переходе огибающей биений U(t) через нуль фаза несущей частоты высокочастотного заполнения скачком изменяется на 180⁰, поскольку функция косинуса огибающей имеет разные знаки слева и справа от нуля. При этом в достаточно высокодобротной системе (с малыми потерями энергии), настроенной на частоту _o, колебания, возбужденные одним периодом биений, будут гаситься последующим периодом.

Однако балансная модуляция не получила широкого распространения в связи с трудностями, возникающими при демодуляции сигналов. В принципе, синхронное детектирование, как и для АМ, позволяет выполнять демодуляцию без каких-либо проблем, но при условии известной частоты несущей сигнала и точной фазовой синхронизации опорной частоты с несущей. Но во входном сигнале демодулятора при АМ-ПН несущая частота отсутствует, и автоматическая синхронизация становится невозможной. Для снятия этой трудности обычно применяют неполное подавление несущей и оставляют в модулированном сигнале определенный "остаток" несущей (пилот-сигнал), который и используется для фазочастотной автосинхронизации при демодуляции.

12. Однополосная АМ. Схемы приемника и передатчика.