2.1. Осциллографический метод

Простейший вариант осциллографического метода, позволяющий грубо оценить коэффициент амплитудной модуляции, состоит в получении с помощью осциллографа неподвижного изображения AM колебания с модуляцией, близкой к гармонической. Осуществляется синхронизация по огибающей, т.е. период развертки устанавливается кратным периоду огибающей, на осциллограмме (рис. 28) практически представляется только огибающая.

Рис. 28. Измерение М_cр с помощью осциллографа

С учетом произвольного соотношения между частотой несущей составляющей ω₀ и частотой огибающей Ω высокочастотное заполнение создает засветку всей площади осциллограммы. С помощью масштабной сетки на экране осциллографа измеряются удвоенное максимальное и минимальное значения амплитуды Е (либо размах А) и вычисляется средний коэффициент амплитудной модуляции:

M_cр = 100 % = 100 %.

Погрешность измерения определяется с амплитудной погрешностью осциллографа, она имеет порядок 20 % при M = 100 % и возрастает обратно пропорционально M_cр при его уменьшении.

В эталонных установках для проверки измерителей коэффициента амплитудной модуляции используется вариант осциллографического метода, позволяющий устанавливать коэффициент амплитудной модуляции вниз M_н = 100 % с погрешностью до 0,2 %. Для этого на вход осциллографа подается АМ сигнал с M_н близким к 100 %, и с уровнем, превышающим номинальный в сотни раз. Осциллограф при этом перегружается, а на экран выносится несколько периодов сигнала в то время, когда его амплитуда принимает минимальное значение.

При M_н = 100 % (рис. 29, б) напряжение характеризуется плоским участком и скачком фазы, т.е. изменением направления нарастания напряжения. При M_н < 100 % (рис. 29, а) нет ни плоского участка кривой напряжения, ни скачка фазы. При перемодуляции, что условно соответствует M_н > 100 % (рис. 29, в) длительности двух плоских участков существенно уменьшены и имеют место два скачка фазы. Установка M_н = 100 % производится путем плавного изменения уровня поступающего на модулятор источника AM сигнала гармонического модулирующего напряжения.

Рис. 29. Осциллограммы участка AM Колебаний

Источники AM сигнала, используемые в эталонных установках, обладают достаточно малой (до 0,2%) нелинейностью модуляционной характеристики, в них модуляция симметрична, т.е. M = M_в= M_н= M_cp. Значения менее 100%, например, 10%, 20% и т.д. устанавливаются путем подачи соответствующей части уровня используемого для получения M_н=100% модулирующего напряжения с помощью прецизионных делителей напряжения.

Осциллографический метод не позволяет измерять коэффициент гармоник амплитудной модуляции КГАМ – К_ГАМ. Более того, этот параметр (или нелинейность модуляционной характеристики) должен быть известен и достаточно мал, чтобы модуляция была симметричной, и погрешность установки M = 10%, 20% и т.д. не превышала допустимой.

2.2. Спектральный метод

Спектральный метод позволяет измерять парциальные значения коэффициента амплитудной модуляции М и коэффициента гармоник амплитудной модуляции К_ГАМ. Он основан на линейной связи спектра огибающей с боковыми полосами спектра AM колебания.

Спектр реального AM колебания, содержащий кроме амплитудной модуляции сопутствующую паразитную фазовую модуляцию (см. формулу 21), несимметричен, он показан на рис. 30.

Фазовая модуляция вызывает увеличение амплитуды одной из боковых составляющих спектра и такое же уменьшение амплитуды расположенной зеркально относительно несущей другой боковой составляющей.

Рис. 30. Несимметричный спектр реального AM колебания

Для уменьшения обусловленной фазовой модуляцией погрешности измеряются амплитуды обеих боковых составляющих, т.е. проводится их усреднение. Поэтому:

M₁= (U_0++U_0–)/U_0, M₂= (U_0+2+U_0–2)/U_0,

M₃ = (U_0+3+U_0–3)/U_0,

К₂ = M₂/M₁, К₃ = M₃/M₁, К_ГАМ = .

Погрешности измерения парциальных коэффициентов амплитудной модуляции М_i и коэффициентов гармоник амплитудной модуляции К_ГАМ равны удвоенной амплитудной погрешности анализатора спектра, т.е. составляют (25…30)%.

Минимальный измеряемый уровень коэффициента гармоник – К_ГАМmin определяется динамическим диапазоном амплитуд, т.е. уровнем собственных нелинейных искажений анализатора спектра К_АС, К_ГАМmin ≥ 3 К_АС.