Общие определения. Тема: «Модулированные колебания»

Лекция №9

Тема: «Модулированные колебания»

Для передачи информации на расстоянии применяются сигналы, эффективно излучаемые с помощью антенных устройств и обладающие способностью распространяться в виде радиоволн в среде, разделяющей отправителя и получателя информации. Высокочастотные колебания (с частоты, большими 100кГц) могут распространяться на достаточно дальние расстояния(≥500км), их называют несущими. Однако при частотах свыше 30 МГц(УКВ) и далее, больше 300МГц (СВЧ) свойства электромагнитных колебаний всё ближе приближаются к свойствам света, способного распространяться лишь в пределах прямой видимости.

В любом случае частота несущей w0 должна быть велика по сравнению с наивысшей частотой Ωm спектра передаваемого сообщения, (здесь и далее знаками «w» и «f»- будем обозначать частоты несущих колебаний, а знаками «Ω» и «F»- модулирующих).

Чем меньше отношение Ωm/тем меньше проявляется несовершенство характеристик системы передачи информации, тем точнее воспроизводится переданная информация на приёмном конце линии связи. Как правило выполняется неравенство:

>>Ωm (9.1)

В этой связи любой радиосигнал можно трактовать как «узкополосный» процесс даже при передачи «широкополосных» сообщений. Например, при передаче речи или музыки спектр сообщения обычно ограничивается полосой 30÷10000 Гц, тогда как при несущей частоте f0=150 кГц отношение ≈ 0,06.

В самом общем случае радиосигнал, несущий в себе информации можно представить в виде:

a(t)=A(t)*сos[w0t + Ө(t)]=A(t)*сosψ(t ) (9.2)

в которой амплитуда A(t) или фаза Ө(t) изменяются по закону передаваемого сообщения.

Если A и Ө- постоянные величины, то выражение (9.2) описывает простое гармоническое колебание («несущую»), не содержащее в себе никакой информации.

Если А и Ө (следовательно и ψ) подвергаются принудительному изменению для передачи сообщения, то колебание становится модулированным.

В зависимости от того, какой из двух параметров изменяется- амплитуда А или угол Ө- различают два основных вида модуляции: амплитудную и угловую.

Угловая модуляция, в свою очередь, подразделяется на два вида: частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ). Эти два вида модуляции тесно связаны между собой, и различие между ними проявляется лишь в характере изменения во времени угла ψ при одной и той же модулирующей функции.

Поскольку ширина спектра модулирующего сообщения мала по сравнению с частотой «несущей» w0, то A(t) и Ө(t) являются медленными функциями времени. Это означает что относительное изменение A(t) или Ө(t) за один период несущего колебания мало по сравнению с единицей.