17.Назначение и виды модуляции

Модуляцией наз процесс управления одним или несколькими параметрами колебаний высокой частоты в соответствии с законом передаваемого сообщения. При модуляции происходит положение одного колебания передаваемого сообщения на другое колебание называемое несущим. Классификация видов модуляции: 1) В зависимости от управления параметрами несущего сигнала модуляции бывает амплитудной, частотной и фазовой. 2) В зависимости от числа ступеней модуляции бывает одно двух и трьох ступенчатая. 3) В зависимости от вида передаваемого сообщения модуляция бывает аналоговая, цифровая и импульсная.

18.Амплитудная однотональная аналоговая модуляция

Однотональная модуляция. Простейшая форма модулированного сигнала создается

при однотональной амплитудной модуляции – модуляции несущего сигнала гармоническим

колебанием с одной частотой Ω:

u(t) = Um[1+M⋅cos(Ωt)]⋅cos(ωot). (9.1.3)

Значения начальных фазовых углов несущего и модулирующего колебания здесь и в

дальнейшем, если это не имеет принципиального значения, для упрощения получаемых вы-

ражений будем принимать равными нулю. С учетом формулы cos(x)⋅cos(y) = (1/2)[cos(x+y)+cos(x-y)] из выражения (9.1.3) получаем:

u(t) = Umcos(ωot) + (UmM/2)cos[(ωo+Ω)t] + (UmM/2)cos[(ωo-Ω)t]. (9.1.4)

Отсюда следует, что модулирующее колебание с частотой Ω перемещается в область

частоты ωo и расщепляется на два колебания, симметричные относительно частоты ωo, с час-

тотами соответственно (ωo+Ω) − верхняя боковая частота, и (ωo-Ω) − нижняя боковая частота

(рис. 9.1.4 для сигнала, приведенного на рис. 9.1.1). Амплитуды колебаний на боковых часто-

тах равны друг другу, и при 100%-ной модуляции равны половине амплитуды колебаний не-

сущей частоты. Если получить уравнение (9.1.4) с учетом начальных фаз несущей и модули-

рующей частоты, то правило изменения фаз аналогично изменению частоты: начальная фаза

модулирующего колебания для верхней боковой частоты складывается с начальной фазой

несущей, для нижней – вычитаются из фазы несущей. Физическая ширина спектра модули-

рованного сигнала в два раза больше ширины спектра сигнала модуляции

19.Амплитудная аналоговая модуляция реальным модулирующим сигналом

Реальный модулирующий сигнал имеет сложный спектр. Математически такой сигнал можна представить тригонометрическим сигналом U_M (t)= sym( U_N*[1+M_i*cos (Ω_it)

Тогда выражение амплит модулирующего сигнала будет: U_AM(t)=sym U_N*[1+M_i* cos (Ω_it).

Таким образом в спектре сложного A_M сигнала на ряду с несущим колебанием на частоте ω содержится группы верхних и нижних боковых составляющих являющихся копиями спектра модулированного напряж и расположенных симметрично относительно несущей частоты. Таким образом ширина спектра сложного амплитудно модулирующего сигнала равна удвоенному знач Ω в спектре модулирующего сигнала.

20.Ширина спектра и средняя мощность при Аналоговой Модуляции

Средняя за период мощность АМ колебания равна

Как видно, на долю несущего колебания приходится основная часть мощности АМ колебания; так при М=1

Это основной недостаток АМ колебаний: несущее колебание требует для передачи даже в режиме молчания (М=0) достаточно высокой мощности.

Спектр АМ колебания при тональной модуляции состоит из трех гармонических составляющих.

Действительно,

Составляющая с частотой н азывается левой (нижней) боковой, составляющая с частотой - правой (верхней) боковой. (см.рис.3).

Ширина спектра АМ колебания равна удвоенной полосе частот спектра низкочастотного модулирующего сигнала.

Для уменьшения мощности несущего колебания, иногда осуществляют амплитудную модуляцию с подавлением несущей. Такое колебание называется балансной амплитудной модуляцией. При тональной БАМ

в этом случае передаются лишь боковые составляющие.

Для сокращения ширины спектра передаваемого сигнала можно также ограничиться передачей лишь одной боковой полосы. Такой вид модуляции называется однополосной. При гармонической модулирующей функции имеем

При восстановлении исходного низкочастотного сигнала (детектировании) приходится применять способы восстановления несущей.