2.6. Однополосная модуляция. Однополосный сигнал.
Одной из особенностей амплитудной модуляции является неэкономное распределение мощности высокочастотных генераторов, большая часть которой, т.е. 67%, расходуется на несущие колебания, а на долю боковых составляющих, в которых заложена информация о передаваемом сообщении, составляет только 33% подводимой от источника питания мощности. Учитывая, что информация содержится в одной полосе (верхней или нижней), то было предложено передавать не весь спектр частот амплитудно - модулированного сигнала, а только одну боковую полосу – ОБП сигнал.
При передаче информации на дальние и сверхдальние расстояния, в настоящее время находят широкое применение системы связи с одной боковой полосой. При одинаковой мощности с двухполосным сигналом, при однополосной передаче, обеспечивается значительно более высокая надежность связи в системах, в которых используются АМ.
Однополосная связь является самой узкополосной. Известно, что спектр АМ колебаний (для синусоидального модулирующего колебания) имеет вид:
ia1
= Ia1m(1
+ mcosΩt)cosωt
= Ia1mcosωt
+
cos(ω
+ Ω)t
+
cos(ω
- Ω)t
При однополосной передаче осуществляется подавление в радиопередатчике колебаний несущей частоты и одной боковой частоты, т.е. изучается только
или
Любое из этих выражений содержит в себе информацию о передаваемом сообщении: она заключена в m или Ω. Огибающая однополосных колебаний не воспроизводит форму исходного сигнала (как при АМК). При передаче речи или музыки спектр модулированного сигнала запишется:
,
т.е. колебания, полученные в результате однополосного преобразования, могут быть отнесены к колебаниям с амплитудно – фазовой или амплитудно – частотной модуляций. Однако, полоса частот таких колебаний равна половине полосы частот модулированного сигнала.
Достоинство ОБП:
При передаче информации однополосным (ОБП) сигналом с той же мощностью, что и передача двухполосным АМ сигналом эквивалентно увеличению мощности передатчика примерно в 4 раза;
При ОБП полоса приемного устройства примерно в два раза уже по сравнению с АМ сигналом. Это улучшает соотношение сигнал / шум по напряжению в √2 раза, что эквивалентно увеличению мощности устройства в 2 раза;
ОБП, когда отсутствует сигнал модулирующий, т.е. в паузах речи, дает дополнительную экономию потребляемой мощности оконечными каскадами передатчика приблизительно на 25%;
При приеме ОБП уменьшаются искажения сигнала, вызванные селективными замираниями, которое является следствием неодинаковости условий распространения различных по частоте составляющих спектра сигнала. Исследования показали, что это эквивалентно дополнительному выигрышу в мощности передатчика почти в 2 раза.
Таким образом. переход на ОБП по сравнению с передачей информации двухполосным АМ сигналом дает эквивалентный выигрыш в мощности в 15-20 раз в зависимости от условий распространения радиоволн.
К основным недостаткам систем с ОБП следует отнести:
В обычном радиоприёмнике частота ОБП сигнала будет воспринята как несущее колебание, смещённое по оси частот и, следовательно, выделить переданное сообщение не представляется возможным.
Необходимо обеспечить высокую стабильность несущей частоты передатчика и частоты гетеродина приемника ОБП сигнала. Для высококачественного приема музыкальной программы частота несущего колебания передатчика и частота гетеродина приёмника, не должны отличаться более чем на 1 – 2Гц, а для телеграфного сообщения более чем на 100-200Гц. Если обеспечить такую стабильность частоты не удается, то вместе с ОБП сигналом передается остаток подавленной несущей, так называемый пилот – сигнал. Пилот сигнал используется для автоподстройки частоты гетеродина.
Передающая и приемная аппаратура при ОБП усложнены из-за необходимости формировании ОБП сигнала и его обработки.