Ам, формирование спектра сигнала.
При
АМ производится изменение только
амплитуды несущего колебания при
постоянной начальной фазе:
|
|
где 
-
закон изменения амплитуды, а 
-
постоянная начальная фаза несущего
колебания. Потребуем, чтобы модулирующий
сигнал имел нулевую постоянную
составляющую и 
Тогда 
где 
носит
название глубины АМ и радиосигнал с АМ
имеет вид:
|
Поясним
смысл глубины АМ, для этого возьмем
частный случай модулирующего
сигнала 
где
В
этом случае получим так называемую
однотональную АМ. При 
амплитуда
несущего колебания не меняется. На
рисунках 1 - 4 приведены графики АМ сигнала
при различной глубине модуляции: от 0
до 1,5. Синим показана амплитуда 
При
глубине модуляции от 0 до 1 амплитуда
несущего колебания совпадает с
,
однако при 
наблюдается
перемодуляция, так как
пересекает
ось абсцисс.
Рисунок 1: АМ сигнал при глубине модуляции равной 0 |
Рисунок 2: АМ сигнал при глубине модуляции равной 0,5 |
|
|
Рисунок
3: АМ сигнал при глубине модуляции
равной 1 
Рисунок
4: АМ сигнал при глубине модуляции
равной 1,5
Е
сли
глубина АМ выбрана так, что перемодуляции
не наблюдается, то измерить глубину АМ
можно по осциллограмме радиосигнала.
Для этого необходимо померить максимальную
и минимальную амплитуду несущего
колебания как это показано на рисунке
5, и по ним рассчитать глубину АМ по
формуле:
|
(5) |
Рисунок 5: Измерение глубины АМ по осциллограмме радиосигнала
Необходимо отметить, что перемодуляция вредный эффект, которого необходимо избегать, в противном случае возникнут проблемы при демодуляции сигнала.
Теперь рассмотрим структурную схему АМ модулятора. Для этого выделим из АМ сигнала (4) комплексную огибающую:
|
(6) |
Таким
образом, комплексная огибающая равна 
,
тогда квадратурные составляющие
комплексной огибающей равны:
|
(7) |
Т
огда
структурная схема АМ модулятора на базе
универсального квадратурного модулятора
может быть представлена как это показано
на рисунке 6.
Рисунок 6: Структуреная схема АМ модулятора
Данная схема не является оптимальной, ее можно упростить, задав фазу комплексной огибающей равную нулю, тогда
|
(8) |
Таким образом, квадратурная составляющая не учитывается, и радиосигнал формируется простым умножением несущего колебания на как это показано на рисунке 7.
Рисунок
7: Упрощенная схема АМ
Спектр сигналов с амплитудной модуляцией
Рассмотрим теперь спектр однотональной АМ. Для этого представим АМ сигнал в виде:
|
Таким
образом, можно сделать вывод о том, что
спектр однотональной АМ имеет три
гармоники. Амплитудный 
и
фазовый спектры сигнала с АМ представлены
на рисунке 8.
Рисунок 8: Амплитудный и фазовый спектр сигнала с АМ
Центральная
гармоника не несет никакой информации,
однако ее амплитуда максимальна и не
зависит от глубины АМ. Информация
заключена в боковых гармониках, при
этом их уровень зависит от глубины АМ,
чем она выше, тем уровень боковых гармоник
больше. Максимальное значение глубины
АМ при котором не наблюдается
перемодуляции 
,
это означает, что максимальный уровень
боковых гармоник в 2 раза ниже уровня
несущей частоты. При этом как нетрудно
заметить при
суммарная
мощность информационных гармоник будет
в 2 раза ниже мощности несущей частоты,
другими словами передатчик бОльшую
часть энергии тратит на излучение
неинформационной несущей, то есть просто
обогревает космос. Также необходимо
сделать замечание: спектр АМ сигнала
всегда симметричен относительно
центральной частоты, если модулирующий
сигнал
чисто
вещественный.