6 Амплитудная модуляция

- форма записи АМ сигнала.

При амплитудной модуляции связь между огибающей V(t) и модулирующим полезным сигналов S(t):

V_m( t)=V_m [1+M_s (t)], (6.1)

V_m - постоянный коэффициент, равный амплитуде несущего колебания в отсутствие модуляции; M – коэффициент амплитудной модуляции (глубина АМ).

АМ - сигналы с малой глубиной модуляции в радиоканалах нецелесообразны ввиду неполного использования мощности передатчика.

Относительный коэффициент модуляции вниз М2=(V_m-V_min)/V_m. В то же время 100%-ная модуляция вверх (М_В=1) в два раза повышает амплитуду колебании при пиковых значениях моделирующего сообщения. Дальнейший рост этой амплитуды приводит к нежелательным искажениям из - за перегрузки выходных каскадов передатчика. Не менее опасно слишком глубокая АМ вниз. Форма огибающей перестает повторять форму модулирующего сигнала.

На заметку: при АМ не удается обеспечить широкий динамический диапазон передаваемых сигналов. Если амплитуда увеличивается вдвое, то мощность возрастает в четыре раза.

Относительная амплитудная модуляция:

(6.2)

Спектральный состав АМ – сигнала:

(6.3)

- несущая частота; - верхняя боковая частота; - нижняя боковая частота.

Амплитудная модуляция при сложном модулирующем сигнале:

S(t)= - модулирующий НЧ сигнал (6.4)

Подставив (2) в (1) получим:

(6.5)

Введем совокупность частичных коэффициентов модуляции: и получим сложно модулированный (многоканальный) АМ – сигнал:

(6.6)

Спектральное разложение:

(6.7)

В спектре сложно модулированного АМ – сигнала помимо несущего колебания, содержатся группы верхних и нижних боковых колебаний. Спектр верхних боковых колебаний является масштабной копией спектра модулирующего сигнала, сдвинутой в область высоких частот на величину . Спектр нижних боковых колебаний также повторяют спектральную диаграмму сигнала S(t), но располагается зеркально относительно несущей частоты . Итак: ширина спектра АМ – сигнала равна удвоенному значению наивысшей частоты в спектре модулирующего НЧ сигнала.

6.1 Получение модулированных радиосигналов

Подавая на безинерционный нелинейный элемент сумму исходных колебаний, в выходном сигнале можно наблюдать всевозможные комбинационные составляющие. Если теперь пропустит выходной сигнал через линейный частотный фильтр, то можно выделить ряд полезных компонентов преобразованного сигнала. На этом принципе основана работа большого числа радиотехнических устройств, в частности, модуляторов.

Амплитудным модулятором называется устройство. создающее на выходных зажимах АМ – сигнал вида при подаче на выходы цепи гармонического несущего колебания и низкочастотного модулирующего сигнала. . Чаще всего амплитудные модуляторы строят, используя эффект преобразования спектра суммы сигналов в безинерционном нелинейном элементе.

Рисунок 6.1 Амплитудный модулятор

Простейшим амплитудным модулятором служит нелинейный усилитель, у которого резонансный контур в выходной цепи настроен на частоту несущего колебания. К входу модулятора приложено напряжение

Принцип работы данного модулятора поясняется осциллограммами напряжения и токов.

Рисунок 6.2 Осциллограммы токов и напряжений

Для определенности считается, что проходная характеристика транзистора аппроксимирована отрезками двух прямых. За счет того, что рабочая точка перемещается в такт с низкочастотным модулирующим колебанием, происходит непрерывное изменение угла отсечки несущего сигнала. Амплитуда первой гармоники последовательности импульсов коллекторного тока оказывается непостоянной во времени. Колебательный контур фильтрует коллекторный ток, выделяя на выходе АМ – сигнал, т. е. несущее колебание с переменной амплитудой, пропорциональной полезному модулирующему сигналу.