Несуче коливання гармонійних видів модуляції, подамо таким чином
u = U 0 cos (ω 0 t – φ 0).
Модулювальний (інформаційний) сигнал f(t) при амплітудній модуляції впливає на постійну амплітуду Uo коливання несучої частоти, змінюючи її пропорційно до величини модулювального сигналу:
U 0 + Δ Umf (t),
де Δ Um — найбільше відхилення амплітуди АМ-коливання.
Таким чином, вираз для АМ-коливання можна записати так:
UАМ = [ U 0 + Δ Umf (t)]cos ω 0 t = U0 [1 + ]cos ω 0t, | (6.1) |
де відношення має назву коефіцієнта амплітудної модуляції.
Щоб уникнути явища перемодуляції, при якому на виході модулятора різко розширюється спектр модульованого сигналу, значення коефіцієнта та вибирається меншим за одиницю. З урахуванням цього вираз (6.1) запишеться таким чином:
UАМ = [ U 0 + Δ Umf (t)]cos ω 0 t = U0 [1 + maf (t)]cos ω 0t.
Якщо інформаційним сигналом є гармонійне коливання однієї частоти з одиничною амплітудою f (t) = cosΩ t (рис. 6.1, а), то маємо вираз
UАМ = [ U 0 + ma cosΩ t ]cos ω 0 t = U 0 cosω 0 t + cos(ω 0 t +Ω) ++ cos(ω 0 t – Ω). | (6.2) |
Перший додаток виразу описує немодульоване несуче коливання, другий і третій доданки з частотами (ω o + Ω) і (ω 0 – Ω) — верхню й нижню бічні частоти. Графік амплітудно-модульованого коливання наведено на рис. 6.1, б, а його спектр — на рис. 6.1, в. На рис. 6.1, г наведено спектр AM-коливання при модуляції несучої частоти складним сигналом, що має широкий спектр частот.
|
|
|
б
в
г
Рис. 6.1. Амплітудна модуляція: а – інформаційний сигнал; б амплітудно-модульований сигнал; в – спектр амплітудно-модульованого сигналу; г – спектр амплітудно-модульованого сигналу при модуляції сигналом з широким спектром
У такому сигналі замість бічних частот виникають бічні смуги частот. Ширина спектра модульованого сигналу визначається значенням подвоєної частоти спектра модулювального сигналу Δ ωАМ = 2Ωдля першого випадку і значенням подвоєної максимальної частоти спектра модулювального сигналу Δ ωАМ = 2Ωmax — для другого.
Оскільки бічні смуги частот є дзеркальними відображеннями одна одної відносно несучої частоти та несуть одну й ту ж інформацію про інформаційний сигнал, то на практиці для зменшення полоси, яку займає АМ-сигнал, підвищення завадостійкості й більш ефективного використання лінії зв'язку передачу, як правило, проводять на одній бічній смузі, зрізаючи одну з бічних смуг відповідним фільтром.
Така передача має назву передачі на одній бічній смузі (ОБС) і застосовується в багатьох системах передачі інформації. При цьому смуга частот, що передаються, скорочується не менш ніж в два рази.
При використанні за модулювальні сигнали повідомлень у дискретній формі отримують дискретні AM-сигнали (ДАМ-сигнали, маніпуляцію). На рис. 6.2, а показано модулювальний сигнал, ДАМ-сигнали при
|
|
та = 1 (рис. 6.2, б) і та < 1 (рис. 6.2, в), а також спектр ДАМ-сигналу (рис. 6.2, г). Спектр ДАМ-сигналу в каналах передачі обмежують за допомогою фільтрів, наприклад частотою Ωmax. Тоді ширина спектра ДАМ-сигналу буде дорівнювати 2Ωmax.
г).
|
|
в
г
Рис. 6.2. Дискретна амплітудна модуляція: а – модулювальний сигнал;
б – ДАМ-сигнал при ma = 1; ДАМ-сигнал при ma < 1; г – спектр сигналів при ДАМ
Спрощену структурну схему системи передачі інформації з амплітудною модуляцією зображено на рис. 6.3.
Рис. 6.3. Структурна схема системи передачі інформації
з амплітудною модуляцією
Послідовність імпульсів двійкового коду, наприклад, з виходу аналого-цифрового перетворювача (АЦП) надходить на вхід амплітудного модулятора AM, який, працюючи в режимі дискретної модуляції, пропускає струм генератора несучої частоти (ГНЧ) в канал зв'язку при одній полярності імпульсів і не пропускає його при іншій. При однополярних імпульсах на вході модулятор працює, тобто пропускає струм від ГНЧ, тількипід час дії струмових імпульсів і не працює в паузах. Смуговий фільтр (СФ) навиході пристрою перетворення сигналів передавача (ППСпрд) призначений для обмеження спектра сигналу, що передається в канал, шляхом усунення спектральних складових зайвих продуктів модуляції.
На приймальній стороні амплітудно-модульований сигнал потрапляє на СФ пристрою перетворення сигналів приймача (ППСпрм), який вирізняє АМ-сигнал на фоні завад, а також зменшує дію тих завад, що надходять з каналу. У багатоканальних системах передачі з частотним поділом каналів смугові фільтри призначені для виділення сигналу цього каналу з групового сигналу. Підсилювач (П), щопідсилює сигнал, який надходить з каналу, як правило, виконується з автоматичним регулюванням підсилення для підтримки певного рівня сигналу на вході амплітудного демодулятора.
Амплітудний демодулятор (АДМ), який найчастіше виконується за схемою амплітудного детектора (випрямляча), перетворює АМ-сигнали в імпульси постійного струму. Пороговий пристрій (ПП), що вмикається на виході АДМ,формує прямокутні одно- і двополярні імпульси для нормального функціонування схем, що підмикаються до виходу приймача, наприклад, декодера або цифро-аналогового перетворювача (ЦАП). При поданні на вхід системи безперервного сигналу схема діє аналогічно, з тією лише різницею, що AM працює в режимі модуляції з коефіцієнтом, меншим за одиницю. Неперервний сигнал на приймальній стороні знімається з виходу фільтра нижніх частот ФНЧ. У цьому випадку пороговий пристрійвимикається.
Перевагою таких систем передачі сигналів є простота реалізації, недоліками — низька завадостійкість і велика чутливість до дії імпульсних завад і короткочасних переривань каналу.