Однополосная модуляция
Как видно из формулы (1.24), информация о параметрах модулирующего сигнала (М, Ω), содержится только в боковых частотах: верхней или нижней. При модуляции звуковой частотой, которая изменяется от Ωmin до Ωmax , боковые частоты (ω0 ± Ω) также изменяются в пределах определенной полосы частот, поэтому можно говорить о боковых полосах. Для передачи информации достаточно использовать одну из боковых полос (ОБП). Радиосвязь на одной из боковых полос более эффективна, чем обычная двухполосная связь с АМ.
Мощность, затрачиваемая на передачу несущей частоты:
Рk1(нес) = 0,5 Uн2 / Zp ,
а на боковую полосу:
Рбок = 0,5(0,5МUн)2/ Zр.
Таким образом, при М = 1
Рбок /Рk1(нес) = 1/4 .
Следовательно,
если выделить одну боковую и всю мощность
использовать для усиления одной боковой
полосы, то можно получить энергетический
выигрыш по мощности в 4 раза, а по
напряжению в 2 раза. Кроме того, спектр
частот, излучаемый при передаче ОБП,
уменьшается по сравнению с АМ в 2 раза,
что позволяет сузить полосу пропускания
приемника. За счет этого при равномерном
спектре помех отношение сигнал/шум
увеличивается по напряжению в
раз
и по мощности в 2 раза. Общий выигрыш по
мощности при передаче ОБП по сравнению
с АМ составляет в 8 раз.
При передаче АМ сигналов на более высоких частотах, из-за особенностей распространения радиоволн, на входе радиоприемника между несущей и боковыми частотами образуются фазовые сдвиги, которые уменьшают полезную мощность на его выходе. Установлено, что при передаче ОБП, такой эффект отсутствует, что дает выигрыш по мощности в 2 раза. Таким образом, можно получить общий выигрыш по мощности при переходе от АМ к ОБП от 8 до 16 раз.
В приемнике необходимо восстанавливать несущую частоту. Это осуществляется с помощью местного автогенератора, который называется гетеродином. Частота АГ в приемнике должна быть равна частоте несущей в радиопередатчике, в противном случае принятый сигнал информации не будет совпадать с передаваемым. Нормы на отклонение частоты очень жесткие: при телефонии расхождение в несущих частотах не должно превышать 10 Гц, а при радиовещании 1…2 Гц. Выполнить это можно двумя способами.
Первый способ осуществляется путем передачи «приглушенной» несущей. При этом способе, несущая частота в передатчике подавляется не полностью, остаток ее амплитуды составляет 10…20 % от максимального тока. На приемном конце сигнал «приглушенной» несущей частоты используется в качестве опорного, по которому подстраивают частоту гетеродина. Мощность боковой частоты при этом способе уменьшается.
При втором способе требуемую высокую стабильность частоты обеспечивают как в передающем, так и в приемном устройстве. При отклонениях частоты в 1…10 Гц, относительная нестабильность частоты возбудителя передатчика и гетеродина приемника не должна быть хуже 10-7. Такая нестабильность частоты может быть обеспечена при использовании автогенераторов с кварцевой стабилизацией.
Итак, при передаче информации с использованием ОБП необходимо решать следующие задачи:
– подавление несущей частоты;
– подавление второй боковой полосы частот с помощью
режекторных фильтров;
– усиление сигнала ОБП;
– обеспечение синхронизации несущей частоты передатчика и
приемника.