А) роль модуляции в системах связи

Все системы связи основаны на передаче различных сигналов из одного пункта в другой. Эта задача встречается в радио и те­левизионном вещаний, связи по телефонным линиям на большие расстояния, спутниковой связи, системах телеуправления, телемет­рии и т. д. Сигналы из одного пункта в другой передаются по каналу, который может быть парой проводов (например, телефонный) или просто открытым пространством, в которое излучаются сигналы, несущие полезную информацию (радио и телевизионное вещание, спутниковая связь и т. п.). Каждый из передаваемых сигналов обычно имеет малую ширину спектра по сравнению с полосой пропускания канала. Поэтому передавать лишь один сигнал по каналу невыгодно, так как емкость канала будет использоваться весьма незначительно. Вместе с тем, непосредственная передача по каналу одновременно нескольких сигналов привела бы к нало­жению этих сигналов и выделение их на приемной стороне оказа­лось бы невозможным. Указанная трудность преодолевается посредством использования частотного уплот­нения.

Если сдвинуть частотные спектры различных сигналов так, что­бы они занимали неперекрывающиеся частотные полосы, можно передавать одновременно большое число сигналов по одному ка­налу. В предыдущих лекциях упоминалось, что сдвиг частотного спектра выполняется посредством модуляции, т. е. умножения сигнала на синусоидальное колебание.

Спектр каждого сигнала сдвигается так, чтобы перекрытие спектров соседних сигналов отсутствовало. На приемной стороне сигналы разделяются частотными фильтрами. Однако, выделен­ный фильтром сигнал, еще не есть исходное сообщение, так как его спектр сдвинут по частоте. Для того чтобы получить ис­ходное сообщение, необходимо выполнить обратный перенос спектра сигнала.

В системах связи с излучением электромагнитных волн моду­ляция служит и для другой цели. В теории электромагнитных волн показывается, что эффективное излучение возможно лишь в том случае, если размер антенны составляет не менее одной де­сятой длины волны излучаемого сигнала. Речевой сигнал имеет наивысшую частоту около 10 кГц, что соответствует наименьшей длине волны 30 000 м. Таким образом, для излучения электромаг­нитных волн, соответствующих речевому сигналу, потребовалась бы антенна длиной в несколько километров, что конечно, непрак­тично. Модуляция сдвигает спектр сигнала на любую требуемую частоту, облегчая, таким образом, задачу излучения сигнала. Обычно несущая частота сигнала весьма высока (в системах радиовещания выше 150 кГц).

Итак, моду­ляция не только решает задачу одновременной передачи несколь­ких сигналов, но и обеспечивает возможность их эффективного излучения.