АМС при модуляции произвольным сигналом.

Частотный спектр. Предположим, что модуляция производится сигналом сложной формы, спектр которого содержит ряд гармонических колебаний с произвольными частотами (Р^ис* 4.1, г, д). Рассматривая модуляцию каждым из этих колебаний в отдельности, приходим к выводу, что в результате ее возникают боковые колебания с частотами т. е. каждое модулирующее колебание порождает "свою" пару боковых.

Следовательно, если произвольный модулирующий сигнал характеризуется спектром с полосой , тов результате модуляции возникают две боковые полосы: верхняя (ВБП) с частотами и нижняя (НБП) с частотами Поэтому ВБП является копией спектра сигнала, перемещенной вправо по оси частот на а НБП − зеркальное отображение ВБП, симметричное относительно . Такой перевернутый спектр называется инверсным.

Ширина спектра АМС

 

в 2 раза превышает модулирующего сигнала. Полученный результат можно распространить на любой PC, модель которого представляет собой произведение управляющего сигнала на гармоническое колебание: . Спектр такого PC имеет вышеописанную структуру.

Двухкратное расширение спектра АМС по сравнению с модулирующим сигналом является недостатком АМС.

Динамический диапазон. Динамический диапазон характеризуется изменением амплитуды от до ). При , , . Половину этой амплитуды составляет неизменное несущее колебание а другую половину − огибающая , пропорциональная модулирующему сигналу. Таким образом, за счет несущего колебания динамический диапазон АМС расширяется в 2 раза по сравнению с диапазоном управляющего сигнала. Соответствующего расширения требует и динамический диапазон канала .

Вместе с тем резкое ограничение сверху значением создает трудности при передаче вещательных сигналов, у которых (20000 раз). Если принять , то потребуется , а для этого надо обеспечить еще меньшее значение − коэффициента паразитной модуляции шумами. Поэтому вынужденно прибегают к искусственному сжатию − компрессии динамического диапазона, что отрицательно сказывается на качестве воспроизведения. В этом второй недостаток АМС.

Объем сигнала. Объем сигнала вычисляют по формуле . Поскольку у АМС два параметра и возросли в 2 раза, то .

Энергетические соотношения. Наличие в спектре АМС несущего колебания, которое не содержит никакой информации (кроме, разве, информации о собственном существовании), отрицательно сказывается на энергетических соотношениях. Выясним, какую часть от полной мощности АМС составляет мощность полезного сигнала, заложенного в боковых колебаниях.

Пусть в антенне РПДУ с активным сопротивлением , протекает AM ток с амплитудой . Мощность в антенне изменяется в пределах от до − мощность несущего колебания (измеренная при молчании). При . Пиковая мощность соответствующая верхней границе динамического диапазона РПДУ, должна быть обеспечена без нелинейных искажений.

Полезному сигналу соответствует мощность боковых колебаний .

Средняя мощность АМС равна сумме мощностей трех колебаний: . Такую мощность РПДУ развивает длительное время.

На практике при речевой передаче достигается крайне редко − при выкриках. Среднее статистическое значение Поэтому . Как видим, доля полезного сигнала в мощности АМС незначительна. В этом третий недостаток АМС.

Фазовые соотношения. До сих пор в модели АМС не учитывались начальные фазы, т. е. предполагалось, что и . В этих условиях векторы и (рис. 4.2) лежат на одной прямой. В результате их алгебраического сложения и формируется огибающая АМС Если , то .

Предположим теперь, что равные векторы и сдвинуты по фазе на 90° (рис. 4.3). Тогда , а Кроме того, в этом случае наряду с амплтудной модуляцией − изменением длины результирующего вектора − происходит и фазовая − "качание" вектора в пределах угла .

Подобное нарушение фазовых соотношений может произойти, если в процессе распространения РВ несущее и боковые колебания АМС окажутся сдвинутыми по фазе на различные углы. Это происходит при многолучевом распространении декаметровых волн ( ) в ионосфере. Результат этого явления − ослабление принимаемого сигнала за счет уменьшения − называется селективным замиранием. Подверженность АМС таким замираниям − четвертый недостаток АМС.

Помехозащищенность. В результате сложения АМС с помехой (например, в антенне РПУ) возникают трудноустранимые искажения огибающей АМС. В этом смысле АМС значительно хуже защищен от помех, чем сигналы с постоянной амплитудой, при приеме которых используют ее ограничение. Это его пятый недостаток.

Из вышесказанного можно сделать следующие выводы:

1) АМС − простейший радиосигнал, формирование и применение которого не требуют сложных технических решений и существенных затрат. Поэтому он длительное время был единственным телефонным радиосигналом и сейчас еще занимает доминирующее положение в радиовещании (особенно на волнах ), широко используется для радиосвязи;

2) в составе бортового РЭО с AM работают радиостанции дальней и командной связи, приемники АРК и посадочных систем (КРП, ГРП и МРП),

3) выявленные недостатки АМС − широкие частотный спектр и динамический диапазон, низкие энергетические показатели, слабая помехозащищенность, подверженность селективным замираниям − могут рассматриваться как исходная ситуация к решению проблемы совершенствования радиосигналов − одной из важных составных частей проблемы помехоустойчивости (рис. 4.1, е).