Сигналы с однополосной модуляцией

При амплитудной модуляции полезное сообщение содержится в боковых полосах частот спектра AM сигнала, которые полностью повторяют спектр модулирующего сигнала. Эти полосы одинаково и располагаются симметрично относительно несущей частоты. Колебания же несущей частоты непосредственной информации о передаваемом сообщении не содержат. Поэтому для передачи сообщения в принципе достаточно излучать в вида электромагнитной волны лишь одну боковую полосу частот спектра AM сигнала. Модуляция, в результате которой получают колебания с одной боковой полосой частот однополосной (ОМ).

Впервые на возможность такой модуляции указал русский ученый М.В. Шулейкин в 1915-1916 гг., однако практическое осуществление однополосной модуляции вызвало ряд технических трудностей, преодолеть которые оказалось возможным лишь в 60-ее годы.

ОМ сигнал можно получить из обычного AM сигнала путем частичного или полного подавления колебания несущей частоты и одной из боковых полое частот. Спектр частот ОМ сигнала показан на рис. 4.1:

Рис.4.1. Спектр частот ОМ сигнала.

ОМ сигналы обладают следующими важными преимуществами перед AM:

1) При передаче ОМ сигналов вся мощность передатчика используется на создание только одной боковой полосы, тогда как при AM мощность передатчика расходуется на создании несущей частоты и двух боковых полос частот;

2) При ОМ полоса пропускания приемника уменьшается вдвое, что приводит к снижению уровня внутренних шумов и улучшает соотношение сигнал / шум, что эквивалентно увеличению мощности передатчика;

3) При ОМ в диапазоне коротких волн понижается уровень быстрых замираний, которые являются значительной помехой радиоприему;

4) Средняя мощность, потребляемая от источника питания, при передаче ОМ сигнала уменьшается, так как в режиме молчания колебания на выходе передатчика практически отсутствуют.

Расчеты показывают, что однополосная модуляция по сравнению с амплитудной дает экономический выигрыш примерно в 16-20 раз. Кроме того, сужение полосы частот, занимаемой лишь одной линией радиосвязи, позволяет разместить на одном и том же участке диапазона в два раза больше линий связи.

Недостатки однополосной модуляции связаны, во первых, с необходимостью обеспечить высокую стабильность частоты передатчика и приемника (относительная нестабильность частоты б должна быть в пределах 10^–6–10^–7). Другая сложность заключается в том, что частоты боковых полос и несущего колебания очень близки между собой, что делает практически невозможным в области высоких частот выделение одной боковой полосы частот и подавление близко расположенных несущей частоты и другой боковой полосы частот. Поэтому для формирования ОМ сигнала используются сложные схемы возбудителей.

Колебания несущей частоты при формировании ОМ сигнала полностью не подавляются. Всегда имеется в наличии какой-то остаток неподавленной несущей частоты, который называют пилот-сигналом и измеряют в процентах. В зависимости от условий радиосвязи используется различная величина пилот-сигнала: 3%, 10%, 70%. Величина пилот сигнала и конкретная боковая полоса частот, по которой осуществляется передача сообщений указывается в обозначении вида работы: ВБ - 3%; НБ - 10%; и т.д.

При однополосной модуляции возможно 2-канальная работа, при которой по НБП передается одна информация, а по ВБП - другая.

Однополосная модуляция в последние годы нашла широкое применение для обеспечение телефонной радиосвязи в KB диапазоне.