5.1. Особенности и преимущества однополосного сигнала

Как мы видели, основным недостатком амплитудной модуляции (АМ) являются чрезвычайно низкие экономические показатели. Из формулы (3.1) и рис.3.2б видно, что при АМ несущая частота никакой информации не содержит, её амплитуда остаётся постоянной при модуляции и без неё, а вся информация о передаваемом сигнале (его частота W и уровень, который характеризует величина m) заключена в боковых полосах.

При ОМ передают одну из боковых полос, например, верхнюю:

iв= cos(w0+W) , (5.1)

а колебания несущей частоты w0 и второй боковой (w-W) в передатчике подавляют. Для воспроизведения сигнала информации колебания несущей частоты восстанавливают в приемнике. В выражении (5.1) множитель m не является коэффициентом модуляции в обычном смысле, здесь m характеризует уровень громкости. Следовательно, однополосный сигнал при модуляции синусоидальным сигналом частоты W представляет собой синусоидальные колебания, амплитуда которых пропорциональна амплитуде модулирующего сигнала, а частота отличается от несущей w0 на величину его частоты W.

Огибающая однополосного сигнала не воспроизводит форму сигнала информации, как это имеет место при АМ. Так, при модуляции сигналом одной частоты огибающая представляет собой прямую линию. При модуляции суммой колебаний двух частот вида:

uW = UW1cosW1t +UW2cosW2t

колебания с АМ описываются выражением:

uAM = Uw[1 + m1cosW1t + m2cosW2t ]cosw0t ,

а верхняя боковая полоса - выражением:

uбок= ,

где

m1= и m2 =.

После несложных тригонометрических преобразований этот однополосный сигнал можно представить формулой:

uбок = × cos [w0t+j(t)] , (5.2)

здесь

j(t ) = W1t + аrctg , (5.3)

где

k = .

Из (5.2) и (5.3) видно, что при ОМ, в отличие от амплитудной и угловой модуляций, изменяются оба параметра высокочастотных колебаний – и амплитуда, и фаза, поэтому радиосигнал с ОМ можно рассматривать как колебания с амплитудно-фазовой модуляцией, хотя их полоса равна полосе модулирующего сигнала, то есть она вдвое уже полосы радиосигнала с АМ, что является большим преимуществом ОМ, так как позволяет в полосе частот, предназначенной для АМ, разместить большее число действующих каналов связи.

При модуляции спектром частот (W1 -Wn ) однополосный сигнал (5.1) представляет собой ряд независимых колебаний высоких частот :

w1 = w0+W1 ,

w2 = w0+W2 ,

¼ ¼ ¼

wn = w0+W n .

Tаким образом, здесь спектр модулирующих частот транспонируется в область высоких частот (то есть каждая из модулирующих частот становится выше на величину несущей частоты w0).

Энергетические показатели передачи на одной боковой полосе намного лучше, чем при АМ; расчеты показывают, что эквивалентный выигрыш в мощности при переходе от АМ к одноканальной ОМ с подавленной несущей может составить от 9 до 12дБ (т.е. в 8-16 раз). Это объясняется многими обстоятельствами, главными из которых являются следующие.

1. Переход на ОМ при линейном детектировании в приёмнике даёт выигрыш по напряжению (или по току) в 2 раза, что эквивалентно увеличению мощности передатчика 4 раза.

2. Переход на ОМ позволяет уменьшить полосу пропускания приёмника в 2 раза, снизив тем самым отношение сигнал/помеха. Это даёт выигрыш по напряжению в раз, что эквивалентно выигрышу по мощности в два раза.

3. В передатчиках с ОМ потребление мощности приблизительно на 25% меньше, чем при АМ.

4. Из-за особенностей распространения коротких волн при АМ на месте приема нарушаются фазовые соотношения между несущей и боковыми, что приводит к уменьшению напряжения звуковой частоты в раз. При ОМ этот эффект отсутствует, что даёт дополнительный выигрыш по мощности, а также повышает помехоустойчивость по сравнению с АМ.

Ширина спектра однополосного сигнала практически равна ширине спектра сигнала информации, то есть он вдвое уже, чем при амплитудной модуляции и намного уже, чем при ЧМ. Благодаря этому в одном и том же диапазоне частот можно увеличить число действующих каналов радиосвязи.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов


*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.