24. Амплитудная модуляция – основные понятия.

Такими сигналами являются высокочастотные колебания. Сигналы, поступающие от источника информации (микрофон, передающая телевизионная камера и т.п.), не могут быть непосредственно переданы по радиоканалу вследствие их низкочастотности. Радиоволны способны излучатся на высоких частотах. Поэтому передаваемая информация должна быть наложена на один из параметров излучаемого сигнала. Процесс наложения НЧ информационного сигнала на ВЧ гармоническое колебание называется модуляцией. Вспомогательный ВЧ сигнал на который накладывается информационный модулирующий сигнал называется несущим колебанием. Математическая модель такого колебания может быть записана в виде , где - параметры определяющие форму сигнала. Если S(t) сообщение которое надо передать, то хотя бы один из параметров должен изменяться по закону передаваемого сообщения. В этом случае излучаемый сигнал приобретает новое качество. Он насеет в себе информацию о сигнале S(t). Обычно а РТ в качестве несущего колебания используется простое гармоническое колебание , (11.1)

где  - частота колебания, U - амплитуда колебания,  - начальная фаза. В зависимости от того, какой из параметров изменяется под воздействием модулирующего сигнала, различают три вида модуляции: амплитудную модуляцию, частотную модуляцию и фазовую модуляцию.

25. Принцип амплитудной модуляции.

Если по закону модулирующего сигнала изменяется амплитуда гармонического колебания , а два других параметра  и  неизменны, то говорят, что осуществляется амплитудная модуляция (АМ).

АМ сигнал может быть записан формулой (11.2)

Т.о. АМ сигнал представляет собой произведение огибающей и гармонического заполнения . В большинстве случаев огибающая изменяется во времени значительно медленнее, чем ВЧ заполнение. Обычно при АМ огибающая и модулированный сигнала связаны соотношением: (11.3)

- среднее значение амплитуды несущего колебания; - коэффициент модуляции. Коэффициент модуляции характеризует глубину амплитудной модуляции, и экспериментально может быть определен соотношением (11.4)

Существуют понятия коэффициента модуляции вверх и вниз соответственно и . Из приведенных соотношений следует, что M<<1. если M – очень мало, то говорят, что имеет место низкая глубина модуляции.

Однотональная амплитудная модуляция и энергетические характеристики АМ сигнала.

Простейший АМ сигнал может быть получен, при модуляции НЧ гармоническим сигналом и в этом случае (11.6)

Такой сигнал называется сигналом с однотональной АМ модуляцией. Используя известные тригонометрические соотношения, последнюю формулу можно переписать в виде:

(11.7)

Последняя формула устанавливает спектральный состав однотонального АМ сигнала. Этот сигнал может быть представлен с помощью спектральной и векторной диаграммы (см. рис. 11.2).

Рис. 11.2

Спектральные составляющие сигнала (рис. 11.2 а), расположены на трех частотах. ₀ - несущая частота, ₀+ - верхняя боковая частота, _0­- - нижняя боковая частота.

Из спектральной диаграммы видно, что амплитуда верхних и нижних боковых колебаний равны и симметрично расположены относительно несущей. Амплитуды этих трех компонент могут быть представлены и в комплексной форме:

(11.8)

Из векторной диаграммы (рис. 11.2 б) видно, что несущее представлено неподвижным вектором U₀ с начальной фазой ₀. Верхнее боковое колебание представлено формулой (11.8) с амплитудой и начальной фазой . Аналогично нижнее боковое колебание представлено с амплитудой и начальной фазой . Один из векторов вращается по часовой стрелке, другой – против, относительно конца вектора несущего колебания. Результирующий вектор U_ располагается на прямой линии несущего колебания и в зависимости от направления суммируется или вычитается из вектор несущего колебания. Т. о. и получается колебание с приблизительной амплитудой. Каждая из спектральных составляющих вносит свой вклад в общую мощность сигналов. Этот вклад пропорционален квадрату амплитуды спектральных компонент. Поэтому среднюю мощность однотонального АМ сигнала можно вычислить как сумму мощностей его спектральных компонент:

(11.9)

(11.10)

 даже при M=1 мощность боковых частот не больше половины мощности несущего колебания. А т. к. информация заключена в боковых колебаниях, общая мощность в АМ сигнала для передачи информации используется неэффективно.