Вопрос 16

Несущее колебание никакой информации не несет, и наличие его в модулированном сигнале невыгодно. Для более эффективного использования мощности передатчика используют амплитудную модуляцию с подавлением несущей, так называемую балансную модуляцию (БМ).

-метод балансной модуляции с двумя боковыми полосами и подавлением несущей (DSBSC)

(4.22)

Схему амплитудного модулятора можно видоизменить таким образом, что на выходе устройства будет получен сигнал с подавлением несущих колебаний. Такой модулятор называется балансным. Структурная схема балансного модулятора приведена на рис.4.13. Гармоническое колебание несущей частоты подается одновременно на нижние входы двух одинаковых амплитудных модуляторов АМ₁ и АМ₂. Модулирующий сигнал поступает на верхний вход АМ₂ и через инвертор И₁ на верхний вход АМ₁.

На выходах модуляторов будут получены следующие сигналы:

(4.24)

где – максимальная амплитуда выходного сигнала.

Инвертор И₂ изменяет знак сигнала на противоположный, так, что выходной сигнал имеет вид:

, (4.25)

и представляет собой удвоенное произведение модулирующего и несущего колебаний. Спектральное представление сигналов, проходящих по верхнему и нижнему каналам модулятора, а также результирующий сигнал показаны на рис.4.14. Если после балансного модулятора поставить либо пьезоэлектрический фильтр с крутыми фронтами, либо использовать метод известный как «фазировка», то можно подавить одну боковую полосу спектра.

Вопрос 17

При частотной и фазовой модуляции полезный сигнал передается при помощи изменения соответственно частоты и фазы несущего колебания при постоянной амплитуде. Некоторая сложность в понимании этих видов модуляции заключается в том, что изменение во времени частоты приводит к изменению закона нарастания фазы и наоборот, поскольку частота и фаза несущего колебания связаны соотношением .

Пусть несущее колебание записывается в виде . При фазовой модуляции (ФМ) полнаяфаза радиосигнала связана с модулирующим сигналом s(t) зависимостью

где – частота несущей при отсутствии модулирующего сигнала.

ФМ-колебание запишется в виде

При частотной модуляции (ЧМ) частота несущей определяется выражением:

.

Поскольку полная фаза связана с мгновенной частотой соотношением

ЧМ-колебание можно записать в виде:

.

Вообще ЧМ и ФМ-колебания, которые часто объединяются общим термином угловая модуляция, с точностью до постоянной фазы описываются одним выражением

Колебание можно рассматривать как сигнал, модулированный по фазе сигналомили модулированный по частоте сигналом.

Для однотонального ЧМ-сигнала полная фаза имеет вид

где – девиация частоты. Величинаназываетсяиндексом однотональной угловой модуляции и представляет собой девиацию фазы.

Таким образом, однотональный ЧМ-сигнал можно записать в виде

Аналитическая формула записи для ФМ аналогична, отличие же состоит в интерпретации индекса m. В случае ЧМ девиация Δω пропорциональна амплитуде модулирующего сигнала и не зависит от его частоты. В случае же ФМ сам индекс m пропорционален амплитуде модулирующего сигнала, следовательно, девиация Δω линейно растет с частотой Ω Другими словами, параметрами однотональной угловой модуляции являются m = const для ФМ, Δω=const для ЧМ. В случае ЧМ индекс модуляции зависит от частоты модулирующего сигнала: m= Δω/ Ω.

Спектральный анализ угловой модуляции требует более сложного математического аппарата, чем анализ АМ-сигналов. Наиболее простой способ получения ЧМ/ФМ  включить в колебательный контур LC-генератора специальный диод  варикап, емкость которого зависит от приложенного к нему напряжения. Модулирующий сигнал меняет это напряжение и, соответственно, частоту и фазу несущей.

В начале тридцатых годов Армстронг предложил метод получения радиосигналов с угловой модуляцией. Структурная схема модулятора Армстронга приведена на рис.4.16а. К одному из входов сумматора приложен сигнал U₁, поступающий с балансного модулятора, На второй вход подается немодулированный сигнал U₂ с выхода фазовращателя, изменяющего фазу гармонического сигнала несущей частоты на 90⁰ в сторону запаздывания. Выходной сигнал имеет вид:

(4.29)

где U_m1 и U_m2 – постоянные амплитуды.

Векторные диаграммы сигналов U₁ и U₂ показаны на рис.4.16б для двух произвольных моментов времени. Векторы и всегда ортогональны. Их сумма является результирующим сигналом. Легко видеть, что:

(4.30)

Обычно стремятся получить линейную зависимость между фазой и модулирующим сигналомS(t). Это означает, что должен обеспечиваться такой режим модуляции, когда U_m2>>U_m1, тогда

(4.30а)

В этом случае изменение мгновенной частоты выходного сигнала пропорционально производной модулирующего сигнала:

(4.31)