14.Модуляция. Виды. Ам. Частотный спектр сигнала.
Сигнал – физический процесс, который служит для передачи сообщений. Сигнал имеет электрический характер (U, I, электромагнитное поле). U или I во времени меняется в соответствии с сообщением. Самый простой сигнал U =0 или 1. Существует необходимость в более сложных способах. Для передачи сигналов существует потребность применения модуляции. Модуляция – использование вспомогательного сигнала, служащего для передачи несущего сообщение основного сигнала. Модуляция позволяет:
передавать сигналы на большие расстояния;
передавать несколько сигналов независимо друг от друга.
Существует непрерывная и импульсная модуляция. При непрерывной модуляции в качестве вспомогательного сигнала используется синусоида. При импульсной модуляции в качестве вспомогательного сигнала используют последовательность импульсов. Вспомогательный сигнал – несущий сигнал. Основной сигнал – модулирующий сигнал.
Модуляция – это воздействие модулирующего сигнала на какой-либо параметр несущего сигнала, например, амплитуду, частоту, фазу.
Способы непрерывной модуляции.
Несущий сигнал - синусоида: U(t) = Um sin(2 fн t + )
Если воздействовать на амплитуду Um, то будет амплитудная модуляция (АМ).
Если воздействовать на частоту f н ,то будет частотная модуляция (ЧМ).
Если воздействовать на фазу , то будет фазовая модуляция (ФМ).
Амплитудная модуляция (АМ).Частотный спектр при амплитудной модуляции (АМ).
Огибающая повторяет
форму модулирующего сигнала. Заполнение
между огибающими - синусоидальный
переносчик. f0
- частота несущего
сигнала.
Условие, необходимое для АМ : несущая частота fн >> f. Это необходимо для обеспечения передачи сигнала без искажения. Модуляция осуществляется по передающей стороне. Обратный процесс демодуляции – на приемной.
Изобразим частотный спектр при АМ.
ЧС
АМ – сигнала содержит 2 спектра
модулирующего сигнала
,
расположенные симметрично относительно
спектральной линии несущего колебания.
Отметим следующие его особенности:
В спектре АМ линия несущего колебания имеет наибольшую амплитуду.
Ширина ЧС при АМ:
Это обстоятельство имеет значение при прохождениях сигнала по каналам связи.
АМ характеризуется коэффициентом m - коэффициентом глубины модуляции:
Этот
коэффициент характеризует степень
воздействия модулирующего сигнала на
несущий сигнал.Чем больше m,
тем больше воздействие.
Если Umin = 0, m = 1. Это наибольшая глубина модуляции.
Если Umin = Umax, m = 0. Это синусоида с неизменной амплитудой– один несущий сигнал.
0 m 1
АМ – наиболее простой способ модуляции, т.е. требуются простые технические средства.
Недостаток: амплитуда сигнала легко искажается под действием помех. АМ имеет низкую помехоустойчивость при передаче сообщений. Единственный способ устранения помехи - амплитуда переносчика должна быть достаточно большой (много больше помехи).
Использование АМ - сигналов с одной боковой полосой.
В полученном спектре информация о модулирующем сигнале поровну распределяется между каждой из боковых полос.
Соответственно и мощность сигнала тоже распределяется поровну.
Можно получить существенный выигрыш при передаче сигнала, если оставить только одну боковую полосу. Это АМ-ОБП – разновидность АМ.
Преимущества:
Ширина спектра в 2 раза меньше.
Повышается мощность сигнала.
Возрастает дальность передачи.