Модуляцией называется процесс управления одним или несколькими параметрами колебаний высокой частоты в соответствии с законом передаваемого сообщения. Модуляцию можно также рассматривать как процесс наложения одного колебания на другое. Передаваемый сигнал называют модулирующим, управляемый высокочастотный - модулируемым. Частота модулирующего сигнала должна быть на один и более порядков ниже модулируемого.
Классифицировать методы модуляции можно по трем признакам в зависимости:
– от управляемого параметра высокочастотного сигнала: амплитудная (AM), частотная (ЧМ) и фазовая (ФМ);
– числа ступеней модуляции: одно-, двух-, трехступенчатая;
– вида передаваемого сообщения – (аналогового, цифрового или импульсного) - непрерывная, со скачкообразным изменением управляемого параметра (такую модуляцию называют манипуляцией) и импульсная.
Описание модулированных сигналов возможно в рамках временного и спектрального методов. Для неискаженного приема модулированного сигнала полоса пропускания всех высокочастотных трактов радиопередатчика и радиоприемника должна быть равна или больше ширины спектра излучаемого сигнала. С другой стороны, спектр модулированного сигнала не должен выходить за выделенную данному каналу допустимую полосу излучения.
|
|
Излучения, лежащие за пределами выделенной полосой излучения, называются внеполосными. Их уровень не должен превышать определенной, строго нормируемой величины. В противном случае данный канал связи будет создавать помехи другим каналам.
При АМ в соответствии с законом передаваемого сообщения меняется амплитуда модулируемого сигнала. Поэтому при тестовом тональном модулирующем сигнале имеем для высокочастотного модулируемого сигнала: u(t)=U0(l+mcosWt)cosw0t,
где m=Uмод/U0£1 - коэффициент амплитудной модуляции; w0 - частота несущих колебании. График функции, который можно наблюдать на экране осциллографа
При любом способе амплитудной модуляции различают три основных режима работы: молчания (или несущей), максимальный и минимальный. При модуляции режим модулируемого ВЧ каскада непрерывно меняется. Максимальному режиму соответствует максимальное значение амплитуды колебаний, минимальному режиму - минимальное, в режиме молчания (Uмол) модуляция отсутствует.
Амплитуда ВЧ колебаний и мощность при тональной AM модуляции меняются по закону:
Uмод=Uмол(1+mcoswt); Р1=Р1мол(1+mcoswt)2.
Мгновенные мощности ВЧ сигнала в трех режимах - молчания (Р1мол), максимальном (Р1макс, пиковом) и минимальном (Р1мин) - связаны соотношениями: Р1макс=Р1мол(1+m)2; Р1мин=Р1мол(1–m)2.
Кроме мгновенных, важна и средняя мощность ВЧ колебаний за период модулирующего сигнала Т:
|
|
.
Из трех последних формул при m=1 получим:
Р1макс=4Р1мол; Р1мин=0; Р1ср=1,5Р1мол.
Пиковая мощность генератора при амплитудной модуляции в четыре раза превосходит мощность в режиме несущей (молчания).
Спектр AM колебания имеет вид:
u(t)=U0cosw0t+0,5mU0cos(w0–W)t+0,5mU0cos(w0+W)t,
из которого следует, что спектр колебания при амплитудной модуляции тональным сигналом состоит из трех составляющих с частотами: w0 (совпадает с частотой несущей), w0–W (нижняя боковая), w0+W (верхняя боковая), мощности между которыми распределены в пропорции: 1:(0,5m2):(0,5m2).
Динамические характеристики при АМ: модуляционная m=Ф(UW) (а) и модуляционно-частотная m=Ф(W) (б), где UW, W - амплитуда и частота модулирующего сигнала.