2. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

И ПРИЕМ ТЕЛЕФОННЫХ СИГНАЛОВ

Немодулированный РЧ сигнал (несущая) сам по себе не несет никакой информации. Для передачи телеграфного сообщения РЧ сигнал манипулируют в соответствии с кодом Морзе. Для передачи же телефонного сообщения несущую необходимо промодулировать. Модуляция означает изменение параметров РЧ сигнала, амплитуды, частоты или фазы в такт со звуковым напряжением, развиваемым микрофоном. Чисто угловая модуляция, частотная или фазовая, используется только на УКВ диапазонах, поскольку полоса частот, занимаемая радиостанцией в эфире, получается излишне широкой. На KB используют однополосную модуляцию, причем однополосный сигнал формируют из амплитудно-модулированного (AM) сигнала. Рассмотрим его особенности.

Пусть звуковое напряжение, поступающее от микрофонного усилителя, описывается функцией s{t), причем будем полагать, что -l-<s(/)-<!. Выражение для напряжения AM сигнала выглядит следующим образом:

Ui,rAii)=[l+ms{t)]aoCOs(4>J+fQ), (15)

где т - коэффициент модуляции, Oml; Оо - амплитуда радиочастотной несущей; u>o = 2nfo - угловая частота несущей; Фо - начальная фаза несущей.

При s{t)=0 или т = 0 модуляция отсутствует, и передатчик излучает немодулированную несущую

«o(0=aoCOs(a>/-i-cpo). (16)

График AM сигнала при модуляции синусоидальным звуковым напряжением

s{t)=cosQf, где 2=2iiF (17)

показан на рис. 15. Как видно из рисунка, а также из формулы (15), при AM непрерывно передается несущая, которая информации не несет и нужна только для нормальной работы амплитудного детектора огибающей в приемнике.

Спектр AM сигнала легко найти, подставив (17) в

Рис. 15. AM сигнал

(15) и проведя несложные тригонометрические преобразования;

(18)

Спектр содержит три частоты: несущую fo, верхнюю боковую fo-\-P и нижнюю боковую /о-F, как показано на рис. 16,0. Если несущая промодулирована не чистым тоном, а звуковым сигналом, занимающим некоторый спектр, то обе боковые полосы симметрично отображают этот спектр, как показано на рис. 16,6. Форма спектра здесь нарисована чисто условно, имея в виду тот факт, что высшие составляющие звукового спектра обычно имеют меньшую амплитуду, чем низшие. Реальный спектр может ихметь, разу.меется, совсем другую форму, которая к тому же сильно видоизменяется при произнесении различных звуков. Из рис. 16 легко видеть, что полоса частот, занимаемая в эфире AM станцией, вдвое шире необходимой, соответствующей ширине спектра звукового сигнала.

Недостатки AM этим не исчерпываются. Оказывается, что она крайне невыгодна энергетически. Амплитуда боковых частот AM сигнала при модуляции чистым тр-ном составляет т/2, а мощность каждой боковой т/4. Таким образом, даже при 100% модуляции суммарная мощность боковых состав.«яет только половину мощно-

Puc. 16. Спектр AM сигнала:

a - синусоидальная модуляция; б - модуляция звуковым сигналом

сти несущей. Но реальная телефонная передача содержит как громкие, так и тихие звуки. Отношение максимальной амплитуды сигнала к средней называюг пик-фактором. Для речевого телефонного сигнала его значение составляет около 3 (для радиовещательных, например, музыкальных сигналов оно еще больше). Во избежание пере.модуляции на пиках сигнала среднее значение коэффициента .модуляции устанавливается около 0,3 (307о), при этом, как легко подсчитать, более 95% мощности передатчика тратится на передачу бесполезной несущей ц лишь менее 5% - на передачу боковых полос, несущих информацию. Постоянно излучаемые несущие многих станций служат также источником свистов и других взаимных помех. По этим причинам в радиосвязи на KB отказались от AM.

При однополосной модуляции излучается спектр частот, соответствующий одной из боковых полос, верхней или нижней, при полностью подавленной несущей. Это дает четырехкратный выигрыш по мощности сигнала по сравнению с AM при т=1. Дополнительный двукратный выигрыш получается в приемнике, так как мощность шумов и помех в полосе SSB (3 кГц) вдвое меньше, чем в полосе AM (6 кГц). Таким образом, переход к однополосной модуляции дает восьмикратный выигрыш по мощности сигнала. В условиях селективных замираний, характерных для KB диапазона, выигрыш получается еще больше и оценивается примерно в 16 раз (12 дБ).

Если из AM сигнала исключить несущую, получается двухполосный сигнал с подавленной несущей {DSB сигнал). Получить его технически довольно просто - достаточно установить в передатчике балансный модулятор. Математически он выполняет операцию перемножения напряжений звукового сигнала и несущей:

MosB(0=5(0«oCOs(a>o!+cpa). (19)