Запорожец Издания
чиной от фазы. Иными словами, частота есть скорость (изменения фазы колебания. При модуляции указанные параметры высокочастотного колебания могут изменяться как порознь, так и совместно. В соответствии с параметром, изменяющимся при модуляции, в общепринятой терминолопии имеются три .названия: амплитудная, фазовая и частотная модуляции. Указанные виды модуляции в чистом виде почти не встречаются. Так, если в амплитудно-модулированном передатчике один из контуров не вполне тоЧНО настроен иа рабочую частоту, то AM колебание, проходя через этот контур, получит дополнительную фазовую модуляцию. То же произойдет, если приемник настроен неточно на частоту AM сигнала, либо Характеристика полосы пропускания приемника несимметрична. В этом случае вместо чистой амплитудной модуляции получается смешанная -«амплитудно-фазовая». Существуют различные способы представления модулированных колебаний - аналитические и графические (временные, спектральные, векторные). Разложение сложного колебания в спектр простых синусоидальных составляющих с записью .в виде формулы (как было сделано выше) является аналитическим методом выражения модулировашого колебания. Если на основании полученного частотного спектра построить на оси частот график расположения синусоидальных составляющих, отложив по оси ординат их относительную амплитуду, то мы получим одно из возможных графических изображений модулированного колебания - спектральный график. Различные способы представления модулированных колебаний имеют свои достоинства и недостатки. Графические методы более наглядны и показательны, аналитические - удобнее для вычислений и математического описания физических процессов - модуляции, детектирования, преобразования и т. д. Самым полным и точным выражением формы высокочастотного модулированного колебания является график изменения тока (или напряжения) этого колебания во времени. Но такое изображение неудобно для изучения модуляции, проявляющейся в виде относительно медленных изменений фазы и амплитуды. Чтобы уловить эти изменения, нужно изобразить 100-200 периодов, ибо форма кривой тока за один период высокочастотного колебания практически не отличается от синусоидальной. Это дает возможность несколько упростить картину, сделав ее в то же время более наглядной. Соединив плавной кривой точки графика, соответствующие амплитудным значениям тока, получим линию, которую принято назы-вгт\ огибающей. Заметим, что огибающая может быть и прямой линией (см. рис. 1, а). при фазовой, частотной и однополосной модуляции с подавлением несущей (везде имеется в виду модуляция одним тоном) огибающая остается прямой линией независимо от вида модуляции, а также от амплитуды и частоты модулирующего колебания. Только при чистой амплитудной модуляции огибающая повторяет форму модулирующего колебания. Если оно имеет сложную форму, то огибающая также повторяет ее при амплитудной модуляции, остается прямой линией при фазовой и частотной модуляцци, а при однополооной модуляции с подавле(нием несущей становится очень сложной и мало похожей на модулирующий сигнал. Сохраняется лишь общее соответствие амплитуд. Более удобно и универсально представление модулированного колебания в виде векторной диаграм1.мы, где длина вектора пропорциональна амплитуде колебания, а фаза выражается углом поворота вектора около точки его начала. (Это позволяет записать изменения амплитуды и фазы модулированного колебания также аналитически в комплексной форме). В отсутствие Модуляции высокочастотное колебание (несущая в Случае AM) изобразится в виде вектора U, пропорционального по длине амплитуде колебаний и вращающегося около точки своего начала с частотой со. Можно мысленно «остановить» вращающийся вектор, придав плоскости вращения вектора (так называемой фазовой плоскости) вращательное движение,-обратное движению вектора. Тогда вектор окажется неподвижным. Можно, наоборот, представить наблюдателя вращающимся вместе с вектором - эффект будет тот же. В отсутствие модуляции изображающий вектор неподвижен. Наличие модуляции приведет к тому, что вектор будет изменять величину и нацравление. Переменный вектрр модулированного колебания можно разложить на неподвижный вектор несущей и переменный «вектор модуляции». Очень характерным является перемещение конца вектора,, так называемой «изображающей точки». Она будет совершать периодическое движение по определенной линии. Тип модуляции удобно определять именно траекторией и характером перемещения изображающей точки. Траектория может иметь различную форму: отрезка прямой, чруга, эллипса, отрезка дуга. Простейший класс модуляции в этом смысле, очевидно, линейный,- когда конец вектора совершает гармоническое колебательное движение по прямой линии. Линия эта может быть различным образом ориентирована относительно вектора несущей: совпадать по напра1влению, быть перпендикулярной или же проходить под углом к нему (рис. 2а, б, в). Рассмотрим более подробно векторную диаграмму ампли-тудно-модулированного колебания (рис. 2,г). Вектор U (или OA) изображает несущую Колебания боковых частот изобразятся двумя векторами иа Umz, вращающимися в ту же сторону, что и вектор несущей, но с разными угловыми скоростями. Поскольку наша фазовая плоскость вращается в об-g ратную сторону, вектор несу- о~ щей, естественно, будет непод- вижен, а векторы боковых частот будут вращаться в разные стороны с частотой модуляции Q, оставаясь симметричными относительно направления вектора несущей. Если сложить геометрически векторы боковых частот, их результирующий «вектор модуляции» всегда параллелен вектору несущей, но-изменяет свою величину и направление в соответствии с модулирующим напряжением. А результирующий вектор модулированного колебания изменяется только по величине, крайние значения которой определяются суммой и разностью длин векторов несущей и вектора модуляции. Отсюда коэффициент амплитудной модуляции можно определить как отношение длины вектора модуляции к вектору несущей. При чистой амплитудной модуляции нет колебания вектора по направлению, т. е отсутствует фазовая (частотная) Рис 2 Векторное изображение мо- модуляция (рис. 2,а и г). Если дулированных колебаний а-ам- вектор модуляции U перпен-плитудная модуляция; б-квадра- f f турная модуляция, е-смешанная ДИкулярен вектору несущей АМ-ФМ модуляция; г-полная ди- (рис. 2,6], такая модуляция на-аграмма амплитудной модуляции, зывается квадратурной. Как <3-однополосная модуляция с не- увидим ниже, она может быть сущей; е-эллиптическая модуля- ция, «с-фазовая и частотная мо- •" осуществлена В ОДНОПО-дуляция лосном передатчике при фазо- вом методе получения однополосного сигнала. Квадратурная модуляция является в основном фазовой, так как результирующий вектор изменяете? по направлению от положения ОВ до положения ОС, тогда как длина его изменяется мало, т. е. амплитудная составляющая модуляции незначительна. 0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
|