Страница: 2/7
Полное выражение, представляющее амплитудно-модулированное колебание в общем виде, имеет вид
ен ем=Анcos(wнt)+ Амcos(wнt)cos(wмt) (6а)
Это выражение описывает как неподавленную несущую (первый член в правой части уравнения), так и произведение, т. е. модуляцию (второй член справа). Уравнение (6a) можно переписать в виде
ен ем=[Ан+ Амcos(wмt)]cos(wнt)= Анмcos(wнt) (6б)
Последнее выражение показывает, как амплитуда несущей изменяется в соответствии с мгновенными значениями модулирующего колебания. Амплитуда модулированного сигнала Анм состоит из двух частей: Ан — амплитуды немодулированной несущей и Амcos(wмt) — мгновенных значений модулирующего колебания:
Анм=Ан+ Амcos(wмt) (7)
Отношение Ам к Ан определяет степень модуляции. Для Ам=Ан значение Анм достигает нуля при cos(wмt)=-1 (wмt=180°) и Анм=2Ан при cos(wмt)=1 (wмt= 0°). Амплитуда модулированной волны изменяется от нуля до удвоенного значения амплитуды несущей. Отношение
m= Ам/Ан (8)
определяет коэффициент модуляции. Для предотвращения искажений передаваемой информации — модулированного сигнала — значение m должно быть в пределах от нуля до единицы: 0£m£1. Это соответствует Ам£Ан. (Для m=0 Ам= 0, т. е. нет модулирующего сигнала.) Уравнение (6a) может быть переписано с введением m:
ен ем=Анcos(wнt)[1+m×cos(wмt)] (6в)
На рис. 2,а показана форма модулированных колебаний и коэффициент модуляции m выражен через максимальное и минимальное значения ее амплитуды (пикового и узлового значений). Рис. 2,б дает представление о спектре модулированных колебаний, который может быть выражен преобразованием уравнения (6):
(6г)
несущая верхняя боковая полоса нижняя боковая полоса
На рис. 2,в показан результат модуляции с коэффициентом m, превышающим 100%: m>1.
В таблице на рис. 3 приведены амплитуда и мощьность для каждой из трех частотных компонент модулированного колебания.
|
Угловая частота |
Амплитуда |
Относительная амплитуда |
Относительная мощность | |
|
Несущая |
wн |
Ан |
1 |
1 |
|
Верхняя боковая полоса |
wн+wм |
Ам/2 |
m/2 |
(m/2)2 |
|
Нижняя боковая полоса |
wн-wм |
Ам/2 |
m/2 |
(m/2)2 |
Рнс. 3. Мощность и амплитуда АМ-колебаний.
Для 100%-ной модуляции (m=1) и мощности несущей 1 кВт полная мощность модулированных колебаний составляет 1 кВт+(1/2)2 кВт+(1/2)2 кВт=1,5 кВт. Отметим, что при m=1 мощность, заключенная в обеих боковых полосах, составляет половину мощности несущей. Аналогично при m=0,5 мощность в обеих боковых полосах составляет 1/8 мощности несущей. Указанное выше имеет место лишь для синусоидальной формы AM. Амплитудная модуляция может быть использована в передаче импульсных значений.
При обычной модуляции с двумя боковыми полосами, используемой в радиовещании, информация передается исключительно в боковых полосах. Для того чтобы получить, например, хорошее качество звука, необходимо работать в полосе частот шириной 2М, где М — ширина полосы высококачественного воспроизведения звука (20—20 000 Гц). Это означает, что стандартное АМ-радиовещание, к примеру, с частотами до 20 кГц должно иметь ширину полосы ±20 кГц (всего 40 кГц), учитывая верхнюю и нижнюю боковые полосы. Однако на практике ширина полосы частот по правилам ФКС ограничивается величиной 10 кГц (±5 кГц), которая предусматривает для радиопередачи звука ширину полосы всего лишь 5 кГц, что далеко от условий высококачественного воспроизведения. Радиовещание с частотной модуляцией, как это будет показано ниже, имеет более широкую полосу частот.
Реферат опубликован: 26/06/2008