Амплитудная модуляция

Амплитудной модуляцией (AM) называется процесс изменения амплитуды несущей по закону модулирующего сигнала. В авиационных передатчиках AM осуществляется электронным способом в ГВВ или в АГ. Устройство для осуществления модуляции называется модулятором.

Непременным условием эффективной AM должно быть значительное превышение несущей частоты над высшей частотой модулирующего сигнала (f> F_max).

Для упрощения математического анализа и графических иллюстраций принято рассматривать случай AM гармоническим сигналом одной частоты (F_min< F< F_max) с последующим распространением результатов на случай модуляции широкополосным сигналом. Положим, сигнал несущей имеет вид

u = Um cos wt, (1)

а модулирующий

u_М = Um_М sin Wt, (2)

где w = 2p f, W = 2pF – соответствующие круговые частоты.

В соответствии с приведенным определением AM и принятыми допущениями выражение для амплитудно-модулированного колебания (АМК), например, для напряжения на входе антенны, будет иметь следующий вид:

u = (Um + Um_F sin Wt) cos wt. (3)

Графическое изображение АМК, соответствующее выражению (3), представлено на рис. 9, а для отрезка времени О-t₁, где обозначено. Um min —минимальная, Um max — максимальная амплитуды АМК; Um _F — kUm м — амплитуда огибающей, пропорциональная амплитуде модулирующего сигнала (k — коэффициент пропорциональности). Для оценки спектра АМК представим выражение (3) в виде

U = Um(1 + m sin Wt) cos wt (4, а)

или

u = Um cos wt+0, 5mUm sin(w +W)t + 0, 5mUm sin(w -W)t, (4, б)

где m = Um_F / Um – коэффициент амплитудной модуляции (m £ 100 %)

 

Рис. 9. Амплитудная модуляция:

а – графическое изображение АМК при модуляции одним тоном; б – спектр АМК при модуляции одним тоном и m=1; в – спектр АМК при модуляции речевым сигналом.

Из выражения (4, б) следует, что АМК является суммой колебаний трех частот: ω, ω + W и ω – W. Спектр АМК для этого случая изображен на рис. 9. б, на рис. 9. в показан вид спектра при модуляции сложным сигналом, когда колебания разностных и суммарных частот образуют нижнюю (НБП) и верхнюю (ВВП) боковые полосы.

Анализ спектра показывает, что для неискаженного прохождения АМК по тракту передатчика необходима полоса пропускания не менее Пf — f_min —f_max = 2F_max. Выполнение этого требования обеспечить тем легче, чем сильнее неравенство f > F_max. Это дает право считать эквивалентное сопротивление нагрузочной системы одинаковым для всех составляющих спектра (R_hc = const).

Радиопередача рассмотренного АМК называется двухполосной.