Однополосная модуляция

С целью уменьшения вдвое полосы частот , которую занимает AM сигнал, в некоторых системах на передающей стороне подавляют не только несущее колебание, но и одну из боковых полос (рис.1.8). Это возможно потому, что информация об информационном сигнале отображается каждой боковой полосой. Такая модуляция называется однополосной (ОМ). При восстановлении первичного сигнала на приемной стороне как при БМ, так и при ОМ необходимо восстановление несущего колебания. При гармоническом законе модуляции в случае выделения верхней боковой

.

Рисунок 1.8. – Формирование однополосного сигнала.

Сигнал с ОМ представляет собой колебание, модулированное одновременно и по амплитуде и по фазе. Огибающая однополосного сигнала повторяет огибающую модулирующего колебания.

Однополосная модуляция имеет большое практическое значение и применяется в различных системах связи. Она обладает следующими достоинствами:

1. Сигнал ОМ занимает полосу в два раза меньшую, чем сигнал АМ. По существу, модулированное колебание имеет спектр такой же ширины, как и модулирующее колебание. Это позволяет в заданной полосе частот «разместить» больше сигналов, чем при обычной АМ. Кроме того, появляется возможность использовать в приемном устройстве более узкую полосу пропускания и тем самым уменьшить проникновение помех, мощность которых .

2. При ОМ не расходуется мощность на колебание несущей частоты и одной боковой полосы, за счет чего можно увеличить дальность связи. Кроме того, при отсутствии модулирующего сигнала («режим молчания») мощность передатчика вообще не расходуется.

Однако реализация ОМ связана с определенными техническими трудностями, как с точки зрения передачи, так и приема. Алгоритм формирования однополосного сигнала сложнее, чем обычного АМ сигнала.

Экспериментально установлено, что переход от АМ к ОМ эквивалентен выигрышу мощности передатчика в 10-15 раз.

Угловая модуляция

Угловая модуляция - это общее название двух тесно связанных между собой видов модуляции - частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ). В системах с ЧМ информация передается изменением мгновенной частоты несущего колебания, а при ФМ модулирующий сигнал изменяет непосредственно фазу несущего колебания.

Угловая модуляция обычно применяется, когда требуется обеспечить высокую верность приема передаваемого сообщения. Это объясняется тем, что системы с угловой модуляцией обладают более высокой по сравнению с AM помехоустойчивостью.

Рассмотрим немодулированное несущее колебание

.

Полная фаза , j₀ - постоянная начальная фаза. При угловой модуляции

,

где функция θ(t)несет передаваемое сообщение. При j₀ = 0 модулированное колебание

.

При фазовой модуляции (ФМ) модулирующий сигнал непосредственно изменяет фазу несущей, то есть изменения фазы равно

,

k_j - коэффициент угловой модуляции;

.

Для изучения свойств угловой модуляции полезно использовать понятие мгновенной частоты f(t), которая определяется по формулам:

,

то есть мгновенная угловая частота - это скорость изменения полной фазы. При θ(t) = 0,w(t) = w.При ЧМ отклонения мгновенной частоты относительно f₀пропорциональны модулирующему сигналу

,

k_f – коэффициент, имеющий размерность Гц/В.

Отсюда следует, что в случае ЧМ мгновенная начальная фаза равна

.

Выражение для ЧМ колебания имеет вид

.

Введем характеристики угловой модуляции: индекс модуляции и девиацию частоты. Индексом модуляции называется соответствующее отклонение фазы несущего колебания

.

Для ФМ сигнала это отношение пропорционально напряжению сигнала:

.

При частотной модуляции отклонение мгновенной частоты от несущей равно

,

h(t) £ 1 – нормированное отклонение частоты.

- девиация частоты несущей.

Различают различные значения девиации: действующую или эффективную, пиковую, мгновенную и др. в зависимости от того, в каких терминах определено модулирующее напряжение полезного сигнала .

Рассмотрим частный случай модулирующего сигнала.

,

где - максимальная частота.

В этом случае

.

Модулированный сигнал

,

где - индекс модуляции при ЧМ.

Итак, в случае гармонического модулирующего колебания индекс частотной модуляции равен отношению девиации частоты к частоте модулирующего колебания.

Спектр при угловой модуляции значительно сложнее спектра при AM. В простейшем случае гармонического модулирующего колебания справедливо разложение модулированного колебания на следующую сумму гармоник:

J_n(b)- функция Бесселя n-го порядка аргумента b (рис. 1.9).

При ФМ b = k_jU_M.

При ЧМ

Рисунок 1.9. – График функции Бесселя

Даже при гармоническом модулирующем колебании спектр содержит теоретически бесконечное число гармоник. Форма спектра и реальная занимаемая сигналом полоса частот зависят от значения индекса угловой модуляции b (рис. 1.10).

Рисунок 1.10. – Спектры сигналов угловой модуляции при разных значениях индекса модуляции

Поиск по сайту: