Амплитудная модуляция

Амплитудная модуляция (АМ) представляет собой простейшую форму модуляции и изображена на рисунке 8.2.

Математически данный процесс можно описать следующим образом:

(8.1)

где - несущая; - информационный сигнал, оба приведенные к единичной амплитуде. Параметр n называется коэффициентом модуляции и представляет собой отношение амплитуд информационного и несущего сигнала. Входной сигнал равен . Единица в формуле (8.1) представляет собой постоянную составляющую, предупреждающую потерю информации. Огибающая результирующего сигнала на рисунке 8.2, б равна и, поскольку n <1, то огибающая точно воспроизводит исходный сигнал. Если n >1, то огибающая пересечет временную ось, и информация будет потеряна. Данная схема также известна как двухполосная связь с передачей несущей (DSBTC –double sideband transmitted carrier). Если принять , то из выражения (8.1), используя тригонометрические преобразования можно получить

(8.2)

а) Модулирующая синусоида

б) Результирующий амплитудно-модулированный сигнал

Рисунок 8.2 Амплитудная модуляция

То есть сигнал в амплитудной модуляции состоит из гармоник исходной несущей частоты и двух гармоник, смещенных относительно несущей на Гц (рисунок 8.3). Часть спектра называется верхней боковой полосой, а часть спектра - нижней боковой полосой. И нижняя, и верхняя боковые полосы точно копируют спектр исходного сигнала, но в нижней боковой полосе частоты обращены.

Рисунок 8.3 Спектр амплитудно-модулированного сигнала

Отметим важное соотношение (8.3)

где - общая переданная мощность сигнала s(t), а - мощность, переданная на несущей частоте. Хотелось бы, чтобы n было максимально большим, чтобы большая часть мощности сигнала использовалась для передачи информации, но все же должно выполнять неравенство n <1.

Модуляция амплитуды осуществляется как линейными, так и нелинейными методами. В основе нелинейных методов лежит использование активных устройств с нелинейными передаточными характеристиками, что, однако, приводит к гармоническим искажениям модулированного сигнала. В линейных же методах, наоборот, получается модулированный сигнал большой мощности с меньшими искажениями.