Глава 18. ОДНОПОЛОСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

При передаче информации с помощью радиосигналов, модулированных по амплитуде, мощность на выходе передатчика используется нерационально. Основная доля излучаемой мощности приходится на несущее колебание. Мощность боковых полос составляет всего несколько процентов от общей мощности передатчика (4,5% при коэффициенте модуляции m = 0,3). Кроме того, радиосигнал с амплитудной модуляцией содержит избыточную информацию, так как обе боковые полосы содержат одинаковую информацию о передаваемом сигнале.

В диапазоне коротких волн для передачи сообщений широко используется однополосная модуляция (ОМ), свободная от перечисленных выше недостатков. Для того, чтобы оценить достоинства и недостатки однополосной модуляции, рассмотрим процесс формирования однополосного сигнала. Однополосный сигнал формируется из амплитудно-модулированного колебания, и этапы процесса формирования поясняются структурной схемой устройства, представленной на рис. 18.1.

Рис. 18.1

В балансном модуляторе колебания с высокой частотой f0 модулируются по амплитуде информационным низкочастотным сигналом с частотой F (или полосой частот от FМИН до FМАКС). В балансном модуляторе подавляется несущая частота f0. На его выходе присутствуют только сигналы боковых полос – верхняя с частотой f0 + ΣFi и нижняя с частотой f0 – ΣFi. Под ΣF понимается суммарный спектр модулирующего колебания. Далее двухполосный сигнал с частотами f0 ± ΣFi пропускается через фильтр, полоса пропускания которого совпадает с одной из боковых – верхней или нижней. На выходе устройства (рис. 18.1) формируется верхняя боковая полоса. Процесс формирования ОМ иллюстрируется на спектральном уровне рисунком 18.2.

Видно, что спектр однополосного сигнала по форме совпадает со спектром информационного сигнала, смещенного в область более высоких частот.

116

Рис. 18.2 Рис.18.2 позволяет оценить некоторые достоинства однополосного сигнала:

–уменьшается полоса частот, которую занимает передатчик ОМ. Появляется возможность увеличить число каналов связи в заданном диапазоне частот без взаимных помех,

–за счет подавления несущего колебания можно увеличить мощность боковой полосы без увеличения максимальной мощности радиопередатчика,

–уменьшаются взаимные помехи соседним каналам связи, так как однополосный передатчик излучает только во время передачи информации. Для сравнения – передатчик с амплитудной модуляцией излучает несущее колебание и в режиме молчания, и в режиме модуляции,

–сужение спектра излучаемого передатчиком сигнала позволяет вдвое уменьшить полосу пропускания радиоприемника, уменьшить мощность внешних и внутренних шумов в полосе пропускания радиоприемного устройства, тем самым увеличить соотношение сигнал/шум на его выходе,

–снижаются искажения принимаемого сигнала за счет избирательного «замирания». Эти искажения проявляются в диапазоне коротких волн при приеме сигналов, пришедших в точку приема по различным трассам.

117

ляцией. Мощность боковых частот здесь равна: PA БОК

Среди перечисленных достоинств ОМ следует подробнее рассмотреть вопрос, связанный с выигрышем по мощности в радиопередатчике. Анализ выполним, основываясь на том, что пиковая мощность на выходе передатчика при всех изменениях структуры сигнала одинакова. Этой мощности в антенне соответствует ток в антенне IA МАКС.

Рис. 18.3

На рис. 18.3,а векторная диаграмма отображает сигнал с амплитудной моду-

= m2 2 PA МОЛ ;

Если подавить несущую (рис. 18.3,б), то при той же пиковой мощности ам-

плитуда боковых частот	двухполосного сигнала становится равной
IA МОЛ(1 + m)/2, и мощность РА БОК ДП существенно увеличивается:
P		=	(1+	m)2 P
				A МОЛ ;
A БОК ДП				2

Выигрыш по мощности n с переходом с амплитудной на двухполосную модуляцию получается равным:

n = (1+ m)2 ; m2

При m = 1 выигрыш по мощности равен 4, а при меньших значениях коэффициента модуляции он получается еще больше.

Переход с двухполосной на однополосную модуляцию (рис. 18.3,в) не приводит к увеличению эффективности радиолинии «передатчик – приемник», потому что амплитуда сигнала на выходе детектора приемника при приеме двухполосного и однополосного сигнала получается одинаковой.

Однако двухполосная модуляция в радиосвязи не применяется из-за широкого спектра сигнала, а так же потому, что в радиоприемнике для нормальной работы детектора требуется восстановить подавленную в передатчике несущую с точностью до фазы. Для детектирования однополосного сигнала достаточно восстановить несущую с точностью до частоты, что технически значительно проще.

118