Недостатки амплитудной модуляции.

Низкая эффективность использования мощности при АМ является существенным недостатком. Кроме того, полоса частот, занимаемая AM колебанием в два раза шире спектра модулирующего сигнала.

Недостатком амплитудной модуляции является плохое использование мощности высокочастотных колебаний и, как следствие этого, уменьшение дальности действия радиостанции. В приемниках амплитудно-модулированных сигналов трудно бороться с помехами от атмосферных разрядов и электрических установок. Помехи производят дополнительную амплитудную модуляцию принятых колебаний, которая проявляется в виде шорохов и тресков.

Однополосная модуляция.

Избавиться от перечисленных недостатков AM возможно, применяя однополосную модуляцию (ОМ). С помощью различных технических решений добиваются того, что на выходе передатчика получается сигнал, у которого по сравнению со спектром AM сигнала подавлена несущая и одна из боковых полос. Формирование однополосных сигналов должно предусматривать возможности передачи так называемого пилот-сигнала - остатка несущего колебания. Пилот-сигнал необходим для неискаженной обработки сигнала в приемном устройстве, если несовпадение частот передатчика и приемника превышает норму.

Усовершенствованием обычной амплитудной модуляции является удаление всех гармоник справа или слева от несущей частоты. При этом информация не теряется, так как содержится в оставшихся гармониках с другой стороны от несущей. Такая модуляция называется однополосной и позволяет в два раза сократить полосу занимаемых частот радиоканала, при этом существенно усложняется процесс демодуляции с полным восстановлением модулирующего сигнала. Возможно устранение в однополосной модуляции и несущего колебания с частотой W₀.

С пектральный состав передаваемых электрических колебаний при однополосной модуляции: U — напряжение колебаний; Wн — нижняя частота модулирующего сигнала; Wв — верхняя частота модулирующего сигнала; wн — частота несущего колебания. Пунктиром показаны подавленные колебания.

Однополосная модуляция позволяет использовать 100% мощности радиосигнала при сокращении полосы занимаемых частот вдвое.

О днополосная модуляция - управление электрическими колебаниями, при котором сообщение (сигнал) передаётся только на одной (выделенной) боковой полосе частот

Общий эквивалентный выигрыш по мощности при переходе от AM к ОМ достигает 12...16 раз. Кроме того, применение ОМ позволяет сократить в два раза необходимую полосу частот. Вид ОМ колебаний и его спектр показан на рисунках 1.10 и 1.11.

При обычной АМ информация содержится в каждой из двух боковых полос.

При ОМ колебания с несущей частотой (несущее колебание) и частотами одной из боковых полос обычно подавляются. При этом полоса частот, занимаемая сигналом, сужается примерно вдвое, что позволяет разместить в том же диапазоне частот удвоенное число каналов связи.

При однополосной модуляции эффективность и помехоустойчивость канала связи значительно возрастают. Это объясняется не только увеличением полезной мощности передатчика, но и в значительной мере специфическими особенностями приема однополосных сигналов.

Сужение излучаемой полосы частот в два раза по сравнению с AM сигналом (рис. 1.11б) позволяет уменьшить полосу пропускания приемника вдвое. Благодаря этому напряжение шумов на выходе приемника уменьшается, что соответствует выигрышу в отношении сигнал — шум в два раза по мощности.

Следующее важное преимущество однополосной модуляции — отсутствие несущей частоты (рис. 1.11а) и, как следствие, отсутствие интерференционных свистов при приеме однополосных сигналов. Это позволяет станциям располагаться не через 3 кГц, а через 2 кГц. При этом, хотя и будут прослушиваться помехи от соседних станций, разборчивость при одинаковой силе сигналов все же останется достаточной для уверенного приема, так как частотный спектр мешающих станций будет искажен до неузнаваемости и сигналы их вследствие неразборчивости будут мешать мало.

В зависимости от того, какая боковая полоса сохраняется, говорят об однополосной модуляции с использованием верхней или нижней боковой полосы. Формирование однополосного сигнала проще всего пояснить, приведя несколько спектральных графиков:

Р ис. 1. Однополосная модуляция:

а — спектр модулирующего сигнала,

б — спектр однополосного сигнала с верхней боковой полосой,

в — то же с нижней боковой полосой

По сути дела при однополосной модуляции происходит просто сдвиг спектра сигнала в окрестности частоты несущего колебания. В отличие от АМ, каждая “половинка” спектра смещается в своем направлении: область положительных частот — к +w 0, а область отрицательных частот — к –w 0. При формировании сигнала с нижней боковой полосой спектр модулирующего сигнала инвертируется (зеркально переворачивается вдоль оси частот).

Очевидно, что ширина спектра однополосного сигнала равна ширине спектра модулирующего сигнала. Таким образом, спектр однополосного сигнала оказывается в два раза уже, чем при обычной АМ.

Итак, однополосный сигнал можно представить как сумму двух АМ-сигналов, несущие колебания которых имеют одну и ту же частоту, но сдвинуты по фазе друг относительно друга на 90° . Амплитудными функциями этих АМ-сигналов являются модулирующий сигнал и его квадратурное дополнение. В зависимости от того, складываются эти два АМ-сигнала или вычитаются (а точнее, какая из двух несущих опережает другую по фазе), формируется однополосный сигнал с верхней или нижней боковой полосой.

ОМ в настоящее время используют для передачи речевого и цифрового сигнала в любительской и профессиональной радиосвязи, типичный сигнал с однополосной модуляцией занимает в радиоэфире полосу частот не более 3,1 кГц, что позволяет более эффективно использовать частотный ресурс и повысить дальность связи (QSO) (за счет использования ионосферного распространения, которое нельзя использовать для более широкополосных каналов).

Упрощённая схема однополосной связи: Пр-1 и Пр-2 — преобразователи частоты; ПФ — полосовой электрический фильтр; УП — усилительный тракт передатчика; УПР — усилительный тракт приёмника; ФНЧ — электрический фильтр низких частот.