Амплитудная модуляция
| Технологии модуляции |
|---|
| Аналоговая модуляция |
| AM · SSB · ЧМ (FM) · ЛЧМ · ФМ (PM) · СКМ |
| Цифровая модуляция |
| АМн · ФМн · КАМ · ЧМн · GMSK OFDM · COFDM · TCM |
| Импульсная модуляция |
| АИМ · ДМ · ИКМ · ΣΔ · ШИМ · ЧИМ · ФИМ |
| Расширение спектра |
| FHSS · DSSS · CSS |
| См. также: Демодуляция |
Амплиту́дная модуля́ция — вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего сигнала является его амплитуда[1].
Применение в радиотехнике
Первые опыты передачи речи и музыки с помощью радиоволн методом амплитудной модуляции произвёл в 1906 году американский инженер Р. Фессенден. В его опытах несущая частота 50 кГц радиопередатчика вырабатывалась электромашинным генератором (альтернатором), для её модуляции между генератором и антенной включался угольный микрофон, изменяющий затухание сигнала в цепи.
С 1920 года вместо электромашинных генераторов для генерации несущей частоты стали использоваться генераторы на электронных лампах. Во второй половине 1930-х годов, по мере освоения ультракоротких волн, амплитудная модуляция постепенно начала вытесняться из радиовещания и радиосвязи на УКВ частотной модуляцией.
С середины XX века в служебной и любительской радиосвязи на всех частотах начали применять модуляция с одной боковой полосой (ОБП), которая имеет ряд важных преимуществ перед АМ, главное из которых - сужение в 2 раза полосы частот, занимаемой радиосигналом. В связи с этим предлагалось перевести на ОБП и массовое радиовещание, однако это потребовало бы замены всех радиовещательных приёмников на более сложные и дорогие, поэтому это не было осуществлено.
В конце XX века начался переход к цифровому радиовещанию с использованием сигналов с амплитудной манипуляцией[2].
Определение
Пусть
- <math>u_m(t)</math> — информационный (модулирующий) сигнал,
- <math>u_c(t)</math> — несущий (модулируемый) сигнал (несущее колебание).
Тогда амплитудно-модулированный сигнал <math>u_\text{am}(t)</math> имеет вид:
- <math>u_\text{am}(t)=u_c(t)[1+m\frac{u_m(t)}{|u_m(t)|_{\max}}].\qquad\qquad(1)</math>
Если <math>u_c(t)=U_c\cos(\omega_c t)</math>, то (1) примет вид[3]:
- <math>u_\text{am}(t)=U_c[1+m\frac{u_m(t)}{|u_m(t)|_{\max}}]\cos(\omega_c t).</math>
Здесь <math>m</math> — некоторая неотрицательная константа, называемая коэффициентом модуляции. Формула (1) описывает несущий сигнал <math>u_c(t)</math>, модулированный по амплитуде сигналом <math>u_m(t)</math> с коэффициентом модуляции <math>m</math>.
Для неискаженной модуляции необходимо выполнение условия <math>m\le 1</math>. Выполнение этого условия необходимо для того, чтобы выражение в квадратных скобках в (1) всегда было положительным. Если оно может принимать отрицательные значения в какой-то момент времени, то происходит так называемая перемодуляция (избыточная модуляция). Простые демодуляторы (типа квадратичного детектора) демодулируют такой сигнал с сильными искажениями.
Пример
Допустим, что мы хотим промодулировать несущее колебание моногармоническим сигналом. Выражение для несущего колебания с частотой <math>\omega_c</math> имеет вид (начальную фазу положим равной нулю):
- <math>u_c(t)=U_c\cos(\omega_c t),</math>
где <math>U_c</math> - амплитуда несущего колебания.
Выражение для модулирующего синусоидального сигнала с частотой <math>\omega_m</math> имеет вид:
- <math>u_m(t)=U_m\cos(\omega_m t+\varphi),</math>
где <math>\varphi</math> — начальная фаза, <math>|u_m(t)|_{\max} = U_m</math> . Тогда, в соответствии с (1):
- <math>u_\mathrm{am}(t)=U_c[1+m \cos(\omega_m t+\varphi)]\cos(\omega_c t).</math>
Приведённая выше формула для <math>u_\mathrm{am}(t)</math> может быть записана в следующем виде:
- <math>u_\mathrm{am}(t)=U_c\cos(\omega_c t)+\frac{mU_c}{2}[\cos((\omega_c-\omega_m)t-\varphi)+
\cos((\omega_c+\omega_m)t+\varphi)].</math>
Радиосигнал состоит из несущего колебания и двух так называемых боковых полос, боковые полосы имеют частоту, отличную от <math>\omega_c</math>. Для синусоидального сигнала, использованного в качестве примера здесь, боковые полосы представляют собой синусоидальные сигналы и их частоты равны <math>\omega_c+\omega_m</math> и <math>\omega_c-\omega_m</math>.
Пока несущие частоты соседних по частоте радиостанций достаточно разнесены по частоте, и боковые полосы в спектре сигналов соседних по частоте станций не перекрываются между собой, станции не будут создавать взаимных помех.
См. также
Напишите отзыв о статье "Амплитудная модуляция"
Примечания
- ↑ Кулешов, 2008, с. 102.
- ↑ Быховский М. А. Круги памяти (Очерки истории развития радиосвязи и вещания в XX столетии). — М.: МЦНТИ – Международный центр научной и технической информации, 2001. — С. 28–29. — (История электросвязи и радиотехники). — ISBN 5-93533-011-3.
- ↑ [jstonline.narod.ru/rsw/rsw_b0/rsw_b0g0/rsw_b0g0b.htm Андреевская Т.М. Основы радиоэлектроники и связи. Амплитудно-модулированные радиосигналы. — МГИЭМ, 2004]
Ссылки
- [www.dsplib.ru/content/am/am.html Амплитудная модуляция. Балансная амплитудная модуляция с подавлением несущей (double side band DSB)] (рус.). Проверено 15 ноября 2010. [www.webcitation.org/65VZrabTv Архивировано из первоисточника 17 февраля 2012].
- [fmpirate.org/pages/printsipy-chm-i-fm-sravnenie-s-drugimi-vidami-modulyatsii/ Принципы АM и ФМ. Сравнение с другими видами модуляции]
- [en.wikibooks.org/wiki/Communication_Systems/Amplitude_Modulation Amplitude Modulation] (англ.)
Литература
- Кулешов В.Н., Удалов Н.Н., Богачев В.М. и др. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов. — М.: МЭИ, 2008. — 416 с. — ISBN 978-5-383-00224-7.
<imagemap>: неверное или отсутствующее изображение |
Для улучшения этой статьи желательно?:
|
Отрывок, характеризующий Амплитудная модуляция
Пьер был принят в новенькой гостиной, в которой нигде сесть нельзя было, не нарушив симметрии, чистоты и порядка, и потому весьма понятно было и не странно, что Берг великодушно предлагал разрушить симметрию кресла, или дивана для дорогого гостя, и видимо находясь сам в этом отношении в болезненной нерешительности, предложил решение этого вопроса выбору гостя. Пьер расстроил симметрию, подвинув себе стул, и тотчас же Берг и Вера начали вечер, перебивая один другого и занимая гостя.Вера, решив в своем уме, что Пьера надо занимать разговором о французском посольстве, тотчас же начала этот разговор. Берг, решив, что надобен и мужской разговор, перебил речь жены, затрогивая вопрос о войне с Австриею и невольно с общего разговора соскочил на личные соображения о тех предложениях, которые ему были деланы для участия в австрийском походе, и о тех причинах, почему он не принял их. Несмотря на то, что разговор был очень нескладный, и что Вера сердилась за вмешательство мужского элемента, оба супруга с удовольствием чувствовали, что, несмотря на то, что был только один гость, вечер был начат очень хорошо, и что вечер был, как две капли воды похож на всякий другой вечер с разговорами, чаем и зажженными свечами.
Вскоре приехал Борис, старый товарищ Берга. Он с некоторым оттенком превосходства и покровительства обращался с Бергом и Верой. За Борисом приехала дама с полковником, потом сам генерал, потом Ростовы, и вечер уже совершенно, несомненно стал похож на все вечера. Берг с Верой не могли удерживать радостной улыбки при виде этого движения по гостиной, при звуке этого бессвязного говора, шуршанья платьев и поклонов. Всё было, как и у всех, особенно похож был генерал, похваливший квартиру, потрепавший по плечу Берга, и с отеческим самоуправством распорядившийся постановкой бостонного стола. Генерал подсел к графу Илье Андреичу, как к самому знатному из гостей после себя. Старички с старичками, молодые с молодыми, хозяйка у чайного стола, на котором были точно такие же печенья в серебряной корзинке, какие были у Паниных на вечере, всё было совершенно так же, как у других.
Пьер, как один из почетнейших гостей, должен был сесть в бостон с Ильей Андреичем, генералом и полковником. Пьеру за бостонным столом пришлось сидеть против Наташи и странная перемена, происшедшая в ней со дня бала, поразила его. Наташа была молчалива, и не только не была так хороша, как она была на бале, но она была бы дурна, ежели бы она не имела такого кроткого и равнодушного ко всему вида.
«Что с ней?» подумал Пьер, взглянув на нее. Она сидела подле сестры у чайного стола и неохотно, не глядя на него, отвечала что то подсевшему к ней Борису. Отходив целую масть и забрав к удовольствию своего партнера пять взяток, Пьер, слышавший говор приветствий и звук чьих то шагов, вошедших в комнату во время сбора взяток, опять взглянул на нее.
«Что с ней сделалось?» еще удивленнее сказал он сам себе.
Князь Андрей с бережливо нежным выражением стоял перед нею и говорил ей что то. Она, подняв голову, разрумянившись и видимо стараясь удержать порывистое дыхание, смотрела на него. И яркий свет какого то внутреннего, прежде потушенного огня, опять горел в ней. Она вся преобразилась. Из дурной опять сделалась такою же, какою она была на бале.
Князь Андрей подошел к Пьеру и Пьер заметил новое, молодое выражение и в лице своего друга.
Пьер несколько раз пересаживался во время игры, то спиной, то лицом к Наташе, и во всё продолжение 6 ти роберов делал наблюдения над ней и своим другом.
«Что то очень важное происходит между ними», думал Пьер, и радостное и вместе горькое чувство заставляло его волноваться и забывать об игре.
После 6 ти роберов генерал встал, сказав, что эдак невозможно играть, и Пьер получил свободу. Наташа в одной стороне говорила с Соней и Борисом, Вера о чем то с тонкой улыбкой говорила с князем Андреем. Пьер подошел к своему другу и спросив не тайна ли то, что говорится, сел подле них. Вера, заметив внимание князя Андрея к Наташе, нашла, что на вечере, на настоящем вечере, необходимо нужно, чтобы были тонкие намеки на чувства, и улучив время, когда князь Андрей был один, начала с ним разговор о чувствах вообще и о своей сестре. Ей нужно было с таким умным (каким она считала князя Андрея) гостем приложить к делу свое дипломатическое искусство.
Когда Пьер подошел к ним, он заметил, что Вера находилась в самодовольном увлечении разговора, князь Андрей (что с ним редко бывало) казался смущен.
– Как вы полагаете? – с тонкой улыбкой говорила Вера. – Вы, князь, так проницательны и так понимаете сразу характер людей. Что вы думаете о Натали, может ли она быть постоянна в своих привязанностях, может ли она так, как другие женщины (Вера разумела себя), один раз полюбить человека и навсегда остаться ему верною? Это я считаю настоящею любовью. Как вы думаете, князь?
– Я слишком мало знаю вашу сестру, – отвечал князь Андрей с насмешливой улыбкой, под которой он хотел скрыть свое смущение, – чтобы решить такой тонкий вопрос; и потом я замечал, что чем менее нравится женщина, тем она бывает постояннее, – прибавил он и посмотрел на Пьера, подошедшего в это время к ним.
