4. Види модуляції, застосовувані в системах із чпк

У системах із ЧПК для піднесучих найбільше поширення одержали гармонічні коливання. Модульоване гармонічне коливання можна подати виразом:

, (3.1)

де U(t) і Ф(t) – огинаюча і фаза модульованого коливання. У загальному випадку U(t) і Ф(t) не тільки функції часу, але й функції модулюючого коливання. У першому ступені системи з ЧПК таким коливанням буде передане канальне повідомлення , а в другому – багатоканальне повідомлення . Позначимо модулююче коливання через . У залежності від того, в якому функціональному зв’язку знаходяться U(t) і Ф(t) з , можливі три види модуляції:

1) амплітудна

2) кутова

3) амплітудно-кутова (змішана)

Кутова модуляція поділяється, у свою чергу, на фазову і частотну модуляції.

У найпростішому випадку U(t) і Ф(t) зв’язані з лінійною залежністю, тобто лінійна модуляція. Проте можлива нелінійна модуляція, наприклад, при розв’язку стиснення динамічного діапазону повідомлень.

3.1.1. Лінійна амплітудна модуляція (ам) та її властивості

У цьому випадку амплітуда модульованого коливання U(t) визначається змінами модулюючого коливання:

де – коефіцієнт, що характеризує чутливість модулятора, тобто показує, на яку величину змінюється амплітуда несучої при зміні модулюючої напруги на 1 В. Залежність U(t) від , як відомо, називається модуляційною характеристикою при AM.

У більшості випадків модулююче коливання , має складну форму. Таке коливання подається з будь-якою заданою точністю рядом Фур’є зі скінченною кількістю членів за умови, що інтервал розкладу не менший тривалості цього коливання. Тоді

,(3.2)

де – максимально можлива величина модулюючої напруги, – нормована модулююча функція, причому .

Отже, амплітуда модульованого гармонічного коливання:

,(3.3)

де – коефіцієнт амплітудної модуляції.

Врахувавши (3.2) і (3.3), позначимо – парціальний коефіцієнт амплітудної модуляції, що відповідає i-му компоненту модулюючого коливання , причому . . Таким чином коефіцієнт модуляції при лінійній AM є складним коливанням, яке дорівнює сумі парціальних коефіцієнтів модуляції.

Для одержання неспотвореної модуляції використовуємо тільки лінійну частину модуляційної характеристики, тобто . Отже, при модуляції миттєві значення моделюючої напруги не перевищують і виконується умова .

Для розрахунку спектра AM із використанням (3.1)–(3.3) модульоване коливання запишемо як суму гармонічних складових:

(3.4)

З виразу (3.4) випливає, що спектр AM при складному модулюючому коливанні складається з несучого коливання і складових, які утворюють дві симетричні бічні смуги.

Для більш ефективного використання потужності передавача в деяких системах зв’язку при передачі використовується тільки одна бічна спектра AM. Такий вид передачі називається однобічною чи односмуговою модуляцією (ОБМ).

Односмуговій модуляції властиві деякі переваги, що мають особливо велике значення при передачі великих потоків інформації. Крім безпосереднього енергетичного виграшу на передавальній стороні системи, зумовленого тим, що вся потужність передавача використовується на створення однієї бічної, застосування ОБМ дає додатковий виграш, тому що дозволяє вдвічі звузити смугу пропускання приймача.

Отже, по-перше, при лінійній AM спектр модульованого коливання для будь-якої форми модулюючого коливання завжди симетричний; по-друге, повна ширина спектра при AM дорівнює подвоєній найвищій (граничній) частоті спектра модулюючого коливання; по-третє, потужність кожної бічної смуги спектра AM залежить від величини й у випадку складного модулюючого коливання складає дуже малу частину потужності несучої. Оскільки спектральний компонент на частоті несучої не містить корисної інформації, а верхня і нижня бічні смуги спектра AM несуть однакову інформацію, то енергетично AM – дуже недосконалий вид модуляції.