Амплитудная модуляция

При амплитудной мод-ции наложение сигнала на переносчик достигается путем изменения амплитуды гармонического амплитудо-частотного процесса пропорц-но текущим значениям первичного сигнала. U(t)=U_mcosФ(t), Ф(t)=ω_оt+φ_о ,

U(t)=U_o+∆U_oX(t)=U_o(1+(X(t)∆U_o)/U_o)=U_o(1+mX(t)), где m – глубина или индекс модуляции.

Недостаток – низкая помехоустойчивость.

Фазочастотная модуляция.

U(t)=U_mcosФ(t) U_m=U_m(t) U_m=U_o

Ф(t)={ω(t)+φ_o – частотная , ωt+Ф(t) – фазовая}

ω(t)=dФ/dt ,

ω(t)= ω_o+∆ωX(t)

Ф(t)= ω_ot+∆ω_o∫ X(t)dt=ω_ot+∆ωX(t)

U_чм(t)=Uocos[ω_ot+∆ω_oX(t)]=U_ocos[ω_ot+(∆ω_oX(t))/ ω_o] , Uфм(t)=U_ocos[ω_ot+∆ φ_оX(t)+φ_о].

Спектры модулированных колебаний.

Всякое модулированное колебание уже не является чисто гармоническим и имеет сложный спектральный состав

U_чм(t)=Ucos(ωt+φ_о) U(t)=U_o(1+mX(t))

U_ам(t)=U(t)cos(ωt+φ_о) → U_ам(t)=U_o(1+mX(t))cos(ωt+φ_о)

X(t)=cosΩt , Ω<< ωo

U_ам(t)=U_o(1+mcos(ωt+φ_о))=Uo[cosωt+(m/2)cos(ω_o-Ω)+(m/2)cos(ω_o+Ω)]=U_ocosω_ot+(m/2)U_o cos(ω_o+Ω)t+(m/2)U_o cos(ω_o-Ω)t

U_min=U_o(1-m) , U_max=U_o(1+m) , U_min≤U(t) ≤U_max

P_maxU_o²_max/2=U_o²(1+m)²/2P_o(1+m²)

P_minU_o²_min/2=U_o²(1-m)²/2P_o(1-m²)

Модулированные сообщения могут иметь произвольный хар-р, если такой первичный сигнал X(t) может быть представлен ввиде ряда Фурье

X(t)=Σe_кcos(Ω_к+φ_к) , U_ам(t)=U_o[1+mΣe_кcos(кΩt+φ_к)]cosω_ot=U_o[cosωt+(m/2) Σe_к[(ω+Ω)+φ_к]+ (m/2) Σe_к[(ω+кΩ)-φ_к]

В зав-ти от того осущ-ся ли передача целиком всего спектра АМК или только его части различают 2 разновидности амплитудной модуляции: АМ с 2 боковыми полосами и балансная АМ.

Полная инф-ция содержится в боковых полосах АМ системы. Благодаря этому появляется возможность вести передачу сообщений только на частотах одной из боковых полос (ОБП). Передача на ОБП имеет след. преимущества: полоса частот, необходимая для передачи инф-и сокращается вдвое, что позволяет увеличить число передаваемых сообщений по используемому каналу связи. В режиме ОБП возникает возможность более эффективно исп-ть мощность передатчикасигналов путем перераспределения этой мощности в пользу выделенного диапазона частот. Более мощный сигнал обеспечивает большую помехоустойчивость передачи.

Балансная модуляция.

Uам=U(t)cos(ω_оt+φ_о) U(t)=Uo(1)+mX(t)) , U(t)=UoX(t)m }X(t)=cosΩt

Uм(t)=(mUocosΩt)(cos(ω_оt+φ_о))=(mUo)/2(cos(ω_оt-Ω)t+cos(ω_оt+Ω)t)

В режиме балансной модуляции АМ сигнал содержит только боковые составляющие и не содержит колебания несущей. Такой режим позволяет сосредоточить мощность передатчика в одной из боковых полос, т.е. сконцентрировать мощность на передачу инф-ции.

Полярная модуляция

При П.М. положительные полупериоды несущей частоты ω_о модулируются по амплитуде I сигнала, а отриц-ные - др.

Частотный спектр при ПМ аналогичен спектру обычных амплитудных колебаний.

Сравнительный анализ АМ и ЧМ.

Техническая реализация АМ в общем случае проще, чем ЧМ. Полоса частот АМ сигналов в общем случае существенно меньше чем ЧМ сигналов. Помехоустойчивость ЧМ сигналов значительно выше, чем АМ сигнала. Это объясняется тем, что помехи в первую очередь влияют на амплитуду передаваемого сигнала пиковой мощности передатчика средняя мощность АМ сигнала оказывается меньше, чем у ЧМ сигналов. Из-за низкой помехоустойчивости АМ этот способ модуляции в наст. время исп-ся в ограниченных масштабах, главным образом как промежуточный этап при ЧМ или ФМ.

Спектральные хар-ки АМ и ЧМ.

При АМ ширина спектра сигнала пропорц-на удвоенному зн-ю max. частоты модулирующего сигнала, т.е. зав-т от спектра модулирующего сигнала: ∆F_max ~ 2Ω_max. Для ЧМ особенно при больших индексах модуляции ширина спектра ЧМ сигнала не зав-т от спектра модулирующего сигнала и определяется только величиной частоты . С др. стороны при АМ ширина спектра не зав-т от амплитуды модулирующего сигнала, а при ЧМ пропорционален этой амплитуде.