Дәріс. Модуляция түрлері. Бір тоналды амплитудалық модуляция

дәріс. Модуляция түрлері. Бір тоналды амплитудалық модуляция

Радиотехникада таратылатын пайдалы хабар заңымен тасымалдаушы тербелістің бір немесе бірнеше көрсеткіштерінің өзгеру процесін айтады. Таратқышта алдын ала қалыптастырылатын жоғары жиілікті тербеліс тасымалдаушы тербеліс деп аталады. Басқаша айтқанда модуляция дегеніміз, пайдалы сигналды радиотехникалық құрылғылар көмегімен алыс қашықтыққа тарату үшін басқарушы сигналдың спектрін тасыалдаушы тербелістің көрсеткіштерінің біреуін өгертіп басқару арқылы жоғары жиілік облысына сызықты түрде тасымалдау. Аналогтық байланыс жүйелерінде модуляция кезінде тасымалдаушы тербелістің амплитудасы, жиілігі немесе фазасы өзгеруі мүмкін. Тасымалдаушы тербелістің көрсеткіштерінің қайсысы өзгеруіне байланысты модуляцияның үш түрін ажыратады: амплитудалық, жиіліктік және фазалық. Соңғы екеуін жалпы түрде бұрыштық деп атайды.

Біртоналды амплитудалық модуляцияланған (АМП) сигналды қарайық.

Қарапайым АМП – сигнал, модуляциялайтын төменгі жиілікті сигнал ретінде жиілігі W гармоникалық тербеліс болатын жағдайда алынады. Мұндай сигнал

 

u _апм(t) = U _m[1 + M cos(Wt + F₀)]cos(w₀t + j₀) (4.1)

 

біртоналды амплитудалы модуляцияланған (АМП)- сигнал деп аталады, мұнда F₀, j₀ – бастапқы фазалар.

Біртоналды модуляция симметриялы, яғни М _ж = М _т = М.

Бір тоналды амплитудалық модуляцидағы тербелістер түрлері мен спектрі 4.1-суретте көрсетілген.

Амплитудалық модуляцияда қамтушы тербеліс u(t) мен модуляциялайтын пайдалы сигнал s(t) арасындағы байланысты келесі түрде анықтайды:

 

 

 

4.1 - сурет. Бір тоналды амплитудалық модуляция:

а – тасымалдаушы тербеліс; б- модуляциялайтын сигнал; в – амплитудалы-

модуляцияланған сигнал; г...е –олардың сәйкесті спектрлері

u(t) = U _m[ 1 + Ms(t) ], мұнда U _m - модуляция жоқтағы тасымалдаушы тербеліс амплитудасына тең тұрақты коэффициент, ал М - амплитудалық модуляция коэффициенті, оның шамасы модуляция тереңдігін сипаттайды.

М£ 1 болғанда амплитудалы модуляцияланған сигналдың амплитудасы U _min = U _н(1 – М) - минималдыдан U _max = U _н(1 + М) максималды мәндері шектерінде өзгереді. Тұрақты U _н мәнін

есептеп шығарып модуляция коэффициентін тәжрибеден табуға ыңғайлы формуласын аламыз:

 

 

Модуляцияның кішкене тереңдігінде s(t) сигналдың қалпына қарамайқамтушының барлық уақыт сәттеріндегі салыстырмалы түрдегі өзгерісі азғантай, яғни | Ms(t) | << 1. Егер де s(t) сигнал уақыт сәттерінде экстремалды мәндерге ие болса, онда жуықтанған теңдік аламыз

 

Ms _max (t)» 1 немесе Ms _min (t)» -1,

 

Онда терең амплитудалық модуляцияны аламыз. Кейде қосымша салыстырмалы жоғарғы модуляция коэффициетін

 

M _Ж = (U _max – U _m)/ U _m

 

және салыстырмалы төменгі модуляция коэффициетін

 

M _Т = (U _m – U _min)/ U_m енгізеді.

Төменгі модуляция тереңдігі бар амплитудалы модуляцияланған сигналдар таратқышта толық пайдаланылмайтындықтан радиоарналарда қолдану тиімсіз. Соған қарағанда 100% -дық жоғарғы модуляция (М_ж = 1)модуляциялайтын хабардың астам мәндерінде тербеліс амплитудасын екі есе артырады. Бұл жағдайда сигнал қуаты төрт есе ұлғаяды. Осы амплитуданы әрі қарай өсіру таратқыштың шығыс каскадтарында аса жүктемелеу болу салдарынан қажет емес бұрмалануларға әкеп соғады. Өте терең төменгі амплитудалық модуляция (М_ж > 1) да қауіпті. Мұнда қамтушы тербеліс қалпы модуляциялайтын сигнал қалпын қайталамай, бұрмаланады (4.2 –сурет). Амплитудалы модуляцияланған сигналдағы мұндай бұрмалану таратылатын ақпараттың жоғалуына әкелуі мүмкін.

Амплитудалық модуляция негізінде көптеген хабар тарату стациялары жұмыс істейді. Бірақ амплитудалық модуляцияда таратылушы сигналдардың кең динамикалық аумағын (диапазонын) қамтамасыз ету қиын.

 

4.2-сурет. Өте терең амплитудалық модуляциядағы сигналдың бұрмалануы

 

Осы сигналды әртүрлі жиіліктері бар қарапайым гармоникалық тербелістердің қосындысы ретінде көрсетуге болады.

Белгілі тригонометриялық формуланы cosx cosy = ½[ cos(x+y) + cos(x-y)]

пайдаланамыз.