Амплитудная модуляция. 
Основы радиоэлектроники

Простейшим методом модуляции является амплитудная модуляция. Если видеосигнал представлен некоторой аналоговой функцией U_F{t), то амплитуда высокочастотных колебаний (рис. 7.3).

а мгновенное напряжение несущих колебаний

Рис. 73. Временное представление колебаний, модулированных по амплитуде

Спектр колебаний, модулированных по амплитуде, изображен на рис. 7.3.

Для изучения характеристик AM-колебаний напряжение низкочастотных модулирующих колебаний представляют в простейшем виде.

т.е. считают, что в спектре модулирующих колебаний имеется всего одна частота Q = 2nF. В этом случае напряжение на выходе амплитудного модулятора.

где

коэффициент модуляции.

Максимальная амплитуда несущих колебаний.

Минимальная амплитуда

Отсюда легко получить выражение для коэффициента модуляции.

В случае наиболее глубокой модуляции U_min — 0 и т = 1, а при отсутствии модуляции U_miB =U_max и т = 0. Таким образом, диапазон изменения коэффициента модуляции.

Для того чтобы радиосигнал был надежно выделен из шумов на приемном конце радиолинии, нужно, чтобы коэффициент т стремился к единице.

Другим параметром амплитудной модуляции является коэффициент гармоник к_г. Он характеризует искажения передаваемой информации. Если полезная информация содержится в численном значении частоты F, то для неискаженного приема нужно, чтобы в приемнике не было других частот, кроме F.

Однако преобразование частоты — нелинейный процесс, поэтому после извлечения информации в радиоприемнике появляются токи гармоник частоты F, т. е. появляются так называемые нелинейные искажения.

Коэффициент гармоник определяется следующим образом:

где Iр — амплитуда z'-й гармоники частоты F тока на приемном конце радиолинии. Нелинейные искажения проявляются тем сильнее, чем больше амплитуда модулирующих колебаний U_F(t), т. е. в соответствии с рис. 7.2 больше коэффициент модуляции т.

Таким образом, главная задача, возникающая при построении амплитудного модулятора, состоит в том, чтобы увеличить коэффициент модуляции при минимальном коэффициенте гармоник к_г

Мгновенное напряжение на выходе амплитудного модулятора, записанное в форме (7.1), можно представить в виде

Отсюда следует, что простейшим амплитудным модулятором является перемножитель частоты. Его можно выполнить на микросхеме либо на одном диоде (рис. 7.4). Коэффициент модуляции т при заданном коэффициенте гармоник в этом случае получается небольшим.

Рис. 7.4. Простейший амплитудный модулятор.

Более качественную модуляцию можно получить, используя в качестве амплитудного модулятора усилитель мощности, в котором синхронно с передаваемым сообщением изменяется постоянное напряжение на коллекторе или на базе транзистора. В первом случае модуляцию называют коллекторной, во втором — базовой.

Коллекторная модуляция позволяет получить передачу информации с малыми нелинейными искажениями при высоком коэффициенте т, поэтому она главным образом применяется в профессиональных радиосистемах, например, в телевидении и радиовещании. Для создания модулятора модулирующий сигнал вводится в цепь коллектора транзистора. Возможная схема подобного модулятора приведена на рис. 7.5.

Амплитудная модуляция осуществляется в выходных каскадах радиопередатчика на большом уровне мощности, с тем чтобы предшествующие каскады усиления работали в оптимальных режимах. Поэтому низкочастотный сигнал должен быть достаточно мощным, что является недостатком этого способа модуляции.

В заключение отметим, что амплитудная модуляция является одним из узкополосных способов модуляции.