3. Амплитудно-модулированный и частотно-модулированный сигналы
Амплитудная модуляция (АМ) – это воздействие на амплитуду несущих колебаний. Приняв начальную фазу равной нулю, несущее колебание запишем в виде:
u(t) = U>m cosoω>0t. (1)
При наличии сигнала сообщения u>с(t), воздействующего на амплитуду несущих колебаний, представим последнюю в виде:
U>m = U>0 + ΔU = U>0 + ku>c(t), (2)
где U>0 = const; а DU = ku – приращение амплитуды, пропорциональное напряжению сигнала сообщения (k – постоянный коэффициент).
Обычно сигнал сообщения u>с(t) является сложной функцией времени. Рассмотрим простейший случай, когда сигнал является гармоническим:
u (t) = U>mccosΩt. (3)
Начальная фаза сигнала сообщения в звуковом радиовещании принимается равной нулю.
На основе (1) и (2) амплитуда АМ может быть представлена в виде:
U>m = U>0(1 + mcosΩt), (4)
где
коэффициент модуляции.
При осуществлении АМ коэффициент модуляции не должен превышать единицу (m ≤ 1).
Коэффициент модуляции можно выразить так:
где U>mmax и U>mmin – наибольшее и наименьшее значения амплитудно-модулированных колебаний.
Коэффициент модуляции часто называют глубиной модуляции.
Подставив (4) в (1), получим аналитическое выражение для АМ колебания:
u>АМ(t) = U>0(1 + mcosΩt)cosω)>0t. (5)
В модулированном колебании амплитуда меняется во времени по закону изменения сигнала сообщения. Для определения спектрального состава АМ радиосигнала представим (5) в виде:
В соответствии с (6) спектр простейшего АМ колебания представляет собой сумму гармонических составляющих с частотами ω>0, ω>0 – Ω, w>0 + Ω и амплитудами U и
.
При импульсной модуляции радиосигнал имеет вид последовательности цугов колебаний радиочастоты, которые носят название радиоимпульсов.
Четыре вида импульсной модуляции:
1) амплитудно-импульсную;
2) широтно-импульсную;
3) частотно-импульсную;
4) фазоимпульсную.
4. Частотно-модулированный сигнал
При частотной модуляции (ЧМ) амплитуда несущих колебаний постоянна, а частота меняется пропорционально напряжению сигнала сообщения. Для гармонического сигнала сообщения мгновенное значение угловой частоты ЧМ сигнала можно записать в виде:
ω(t) = ω>0 + Δω(t) = ω>0 + kU>mcosΩt = ω>0 + ΔωcosΩt, (7)
где ω>0 – частота несущих колебаний в отсутствие ЧМ;
Δω(t) – приращение частоты, зависящее от напряжения сигнала сообщения;
k – коэффициент пропорциональности;