25. Амплитудной модуляцией

Амплитудной модуляцией (АМ) называют образование сигнала путем изменения амплитуды гармонического колебания (несущей) пропорционально мгновенным значениям сообщения.

В зависимости от того, передается ли весь спектр амплитудно-модулированного колебания или только его часть, различают два способа амплитудной модуляции: амплитудную модуляцию с двумя боковыми полосами (ДБП) и однополосную амплитудную модуляцию (ОБП).

1. Амплитудная модуляция с двумя боковыми полосами.

При амплитудной  модуляции с двумя боковыми полосами (ДБП) передаваемый сигнал состоит из несущей (переносчика) и двух боковых колебаний (нижней и верхней боковых составляющих). Иными словами, при ДБП передается весь спектр амплитудно-модулированного колебания.

Так как боковые составляющие отличаются от несущей на частоту сообщения, а между собой – на 2F_(рис. 5.2,а), ширина полосы частот при ДБП равна удвоенной частоте передаваемого сообщения:

F_АМ =2 F_ . (5.5)

Если, например, частота переносчика равна 1000 Гц, а частота сообщения F_ =50 Гц, то полоса частот для передачи сигнала F=2·50 =100 Гц (от 950 до 1050 Гц), т.е. модулированный сигнал требует для своей передачи определенной полосы частот. В то же время для передачи сообщения частотойF_=50 Гц без модуляции потребуется лишь бесконечно малая полоса частот.

Действительно, рядом с синусоидальным колебанием частоты 50 Гц можно передать, например, синусоидальные колебания частот 49,0; 49,1; 49,2; ... вплоть до 49,999 Гц, т.е. частоты могут следовать бесконечно близко друг к другу, занимая бесконечно малый интервал в спектре. Так будет при условиях, что, во-первых, синусоидальное сообщение бесконечно во времени (если оно конечно, то теоретически F =) и, во-вторых, стабильность частоты генератора колебании идеальна и существуют фильтры, способные разделить эти сигналы. Если же стабильность равна, например, ±0,5%, то сообщение частотойF_=50 Гц будет передаваться в диапазоне 49,75 ÷ 50,25 Гц, т.е. занимать полосу F=0,5 Гц.

Рис. 5.2. Спектры частот при амплитудной модуляции:

а – с сообщением в форме синусоидального колебания частотой F_,

б – с сообщением в полосе частот от F_{ min} до F_{ max}

Общим случаем амплитудной модуляции является передача сообщения, занимающего полосу частот от F_1=F_{ min}доF_2=F_{ max}, т.е. F_ =F_{ max} – F_{ min}. При этом в процессе амплитудной модуляции возникают не боковые частоты, а полосы частот: верхняя боковая и нижняя боковая (рис. 5.2,б).

Полосу частот высокочастотного спектра F для передачи сообщения, занимающего полосу частот F_, можно определить из рис. 5.2, б:

F=(F_ω0 + F_max)-(F_ω0 – F_{ max})=2 F_{ max}. (5.6)

Вследствие того, что нижняя частота передаваемого сообщения всегда больше нуля, т.е. всегда F_ω00 (см. рис. 5.2,б), полоса частот, необходимая для передачи на несущей, всегда превышает полосу частот передаваемого сообщения более чем в два раза:

F > 2F_. (5.7)