18 Аналоговые виды модуляции. Амплитудная модуляция. Амплитудно-модулированное колебание, временная и спектральная характеристики

При амплитудной модуляции (АМ) в ВЧ гармоническом колебании U(t)= U_mcos(₀t+₀) частота ₀ и фаза ₀ постоянные, а амплитуда U_m(t)=U_m+kb(t) изменяется по закону модулирующего сигнала b(t) вокруг среднего значения U_m. Здесь k – постоянный по времени коэффициент пропорциональности, выбранный так, чтобы амплитуда U_m(t) была всегда положительна. Тогда уравнение U(t)=[U_m+kb(t)]cos(₀t+₀) описывает амплитудно-модулированное колебание (АМК).

Так как амплитуда положительна, то 0≤М≤1 (М обычно измеряется в процентах). При М=0 последнее выражение превращается в простое гармоническое колебание.

При М>1 (перемодуляция) появляются нелинейные искажения Cпектр АМК: U_АМ(t)=U_mcos(₀t+₀)+0.5MU_mcos[(₀t+₀+Ф]+0.5MU_mcos[(₀t+₀-Ф]

Который может быть разложен на колебания несущей частоты (первое слагаемое), верхней боковой частоты (ВБЧ) ₀ и нижней боковой частоты (НБЧ) ₀-. Т.е. в спектре АМ сигнала сохраняется частота несущего колебания ₀ и появляется т.н. две боковые частоты.

Если b(t) содержит ряд гармонических составляющих, а входное сообщение обычно является многочастотным, т.е. занимает полосу частот, то у АМК имеют место не боковые частоты, а боковые полосы – ВБП и НБП. В этом случае боковые полосы изображаются в виде прямоугольных трапеций. В реальных устройствах на выходе амплитудного модулятора ставится полосовой фильтр, настраиваемый на нижнюю и верхнюю боковые полосы АМ сигнала. Полосовой фильтр необходим потому, что в качестве модулирующих устройств применяются нелинейные активные элементы. В результате модуляции на выходе модулятора присутствуют частоты, не входящие в спектр АМ сигналов. Данные частоты относят к побочным, а сигналы на этих частотах называют побочным излучением. Все передатчики нормируются на побочные излучения, и тем самым обеспечивается электромагнитная совместимость систем связи.

19 Аналоговые виды модуляции. Амплитудный модулятор.

Амплитудный модулятор. Устройства, с помощью которых формируется АМК, называются амплитудными модуляторами. AM осуществляется благодаря изменению напряжения смещения на базе транзистора или его коллекторного напряжения. В первом случае AM называется базовой, а во втором —коллекторной. Возможна комбинированная AM.

На рис. 3.6 приведены схема модулятора базовой AM и спрямленная проходная характеристика транзистора

В этом модуляторе транзистор VT включен по схеме с общим эмиттером. На его базу (вход) поступают колебание несущей частоты и параллельно НЧ, модулирующее напряжение b(t), а также постоянное напряжение смещения На коллектор транзистора подается напряжение питания Е_к через колебательный контур, который настроен в резонанс с колебанием несущей частоты . Дроссель L и конденсатор образуют Г-образный фильтр, который не пропускает ВЧ-колебания в источник постоянного напряжения. Фильтр создает высокое сопротивление токам высокой частоты и незначительное — токам низкой частоты. Напряжение смещения на базе транзистора изменяется по закону b(t), а ВЧ колебание несущей частоты — вокруг b(t)как вокруг своего среднего значения, создавая однополярные импульсы коллекторного тока i_к разной амплитуды, пропорциональной b(t). На коллекторном контуре выделяется коллекторное напряжение первой гармоники этих импульсов, отчего образуется AM, соответствующая выражению 3.2