БАЛАНСНАЯ И ОДНОПОЛОСНАЯ МОДУЛЯЦИИ

Для более эффективного использования мощности спектра AM сигнала были предложены интересные решения:

1. Исключить из спектра AM сигнала несущую и передавать только две боковых полосы частот. При этом реализуется так на­зываемая балансная модуляция (БМ) или передача на двух бо­
ковых полосах (ДБП).

2. Из спектра ДБП исключить еще одну боковую полосу час­тот (верхнюю или нижнюю), поскольку каждая из них содержит полную информацию о модулирующем сигнале u_M(t). При этом уже получаем однополосную модуляцию (ОМ), т. е. модуляцию с одной боковой полосой — ОБП или SSB — сигнал (от англ. single side band).

Аналитическое выражение БМ сигнала аналогично выражению (3.7) для AM сигнала, но в нем необходимо исключить спект­ральную составляющую с частотой несущей ш₀:

S_БМ(u_M,t)=A₀Mu_m(t)cos(ω₀t+ψ₀)(3.10)

В общем случае для любого сигнала u_M(t) математическую мо­дель ОМ сигнала можно представить в виде

S_OM(u_M,t)=A₀Mu_M(t)(ω_0t+ψ₀)=A₀Mu_M(t)sin(ω₀t+ψ₀)(3.11)

где знак «минус» относится к описанию верхней боковой полосы, а знак «плюс» — нижней боковой полосы; u*_m(t)— сигнал, соп­ряженный по Гильберту с сигналом u_M(t). Интегральное преобра­зование Гильберта выходит за рамки курса ТПСЭ, но физический смысл его простой: сигнал u*_u(t) отличается от u_M(t) тем, что фазы всех его спектральных составляющих повернуты на я/2, т. е. если u_M(t) подать на фазовращатель с Ψ = π/2, то на его выходе по­лучим сопряженный сигнал u*_M(t).

Математическая модель ОМ сигнала в виде (3.11) достаточно часто используется для его формирования.

Спектры БМ и ОМ сигналов получаются из спектра AM сиг­нала, если в нем исключить несущую при БМ и несущую в одну.

Рис. 3.6.Спектральные диаграммы:

а- АМ сигнала; б- БМ сигнала; в - ОМ сигнала )верхняя боковая полоса); г- ОМ сигнала (нижняя боковая полоса)

 

 

Рис. 3.5. Спектральные диаграммы:

а — модулирующего многотонального сигнала; 6 — AM сигнала при многотональной

мо­дуляции; в — модулирующего сигнала с непрерывным спектром; г — AM сигнала

при мо­дуляции сигнала непрерывным спектром

Энергетические характеристики AM сигнала. Основными энергетическими характеристиками AM сигнала явля­ются мощности его отдельных составляющих и всего сигнала в це­лом. Расчеты этих мощностей (рассеиваемых на сопротивлении 1 Ом) по формулам (2.27)—(2.33) приведены в табл. 3.1. Из табл. 3.1 следует, что даже при 100%-ной модуляции гармониче­ским колебанием(К_А= ) доля мощности обоих боковых колебаний составляет всего лишь 50% мощности несущего коле­бания. При сложном модулирующем сигнале (К_А> ) эта доля еще уменьшается, хотя вся информация о передаваемом сообще­нии заключена именно в боковых составляющих.

Пример 3.2. Радиосвязь ведется на частоте 3 МГц AM сигналом при эф­фективном напряжении несущей А=7,1 В и коэффициенте модуляции 95%. Параметры модулирующего речевого сигнала: спектр 0,3... 4,0 кГц, коэффи­циент амплитуды Ка=9,83 дБ=3,10. Составить аналитическое выражение AM радиосигнала. Определить наибольшую и наименьшую амплитуды модулиро­ванного сигнала, среднюю и пиковую мощность передатчика при модуляции, мощность боковых полос частот и соотношение этой мощности и мощности не­сущей, крайние частоты спектра радиосигнала, ширину спектра из боковых полос (верхнюю или нижнюю) при ОМ. Это преоб­разование спектра AM сигнала показано на рис. 3.6.

Очевидными достоинствами БМ и ОМ сигналов является уве­личение эффективности использования мощности передатчика и соответственно повышение качества приема таких сигналов. Кро­ме того, при ОМ вдвое уменьшается ширина спектра модулирован­ного сигнала, что позволяет во столько же увеличить число сиг­налов, передаваемых в заданной полосе частот. В связи с этим ОМ широко применяется в многоканальной связи с частотным разделением сигналов.