Анализ амплитудно-модулированного колебания.

Модулированные колебания.

 

Для передачи информации на расстояния применяются электромагнитные колебания, называемые радиоволнами.

Электромагнитное колебание генерируется передатчиком и излучается передающей антенной. Генерируемое передатчиком колебание имеет синусоидальную форму и называется несущим или исходным. Для того чтобы с помощью с помощью радиоволны передать полезную информацию надо несущее колебание модулировать, т.е. изменять по амплитуде, частоте или фазе.

Колебание, амплитуда которого меняется по закону передаваемой информации, называется амплитудно-модулированным колебанием. Такое колебание не является синусоидальным, т.к. его амплитуда не остаётся постоянной.

В простейшем случае синусоидальное исходное колебание модулируется тоже синусоидальным модулирующим колебанием. В результате получаем модулированное, но уже не синусоидальное колебание. В составе модулированного колебания нет модулирующей составляющей. Модулированное колебание состоит из несущего (исходного) колебания и двух боковых колебаний, частота которых больше и меньше частоты исходного колебания на значение частоты модулирующего колебания.

Пример.

Передатчик генерирует колебание с частотой 1750 кГц. Это колебание модулируется по амплитуде другим колебанием, частота которого равна 8 кГц. В результате, антенна излучает модулированное электромагнитное колебание (радиоволну), которое может быть разложено на три составляющие:

1. Основное колебание, частота которого равна 1750 кГц.

2. Нижнее боковое колебание, частота которого равна 1742 кгЦ.

3. Верхнее боковое колебание, частота которого равна 1758 кГц.

Амплитуды боковых колебаний не могут быть больше половины амплитуды несущего (основного) колебания.

 

Анализ амплитудно-модулированного колебания.

 

Анализ амплитудно-модулированного колебания может быть выполнен при помощи осциллографа. В этом случае на экран выводится временная диаграмма сигнала. (Рис.1).

Рис. 1.

В результате анализа определяем период Т₁ и частоту f₀ исходного колебания, период Т₂ и частоту F модулирующего колебания, максимальное изменение амплитуды модулированного колебания Δ Um и коэффициент модуляции m.

Поскольку колебание является амплитудно-модулированным, то его период и частота остаются неизменными. Поэтому период исходного колебания Т₁ определяется на любом участке диаграммы. (Рис. 2).

Рис. 2.

Далее можно определить частоту исходного (модулируемого) колебания f₀ по формуле .

В простейшем случае колебание модулируется другим синусоидальным колебанием, поэтому изменение амплитуды периодически повторяются. Период и частота изменения амплитуды модулированного колебания соответствует периоду и частоте модулирующего колебания.

Поэтому для определения периода модулирующего колебания находим два ближайших момента времени t₂ и t₁, когда амплитуда достигает наибольшего значения, а затем вычисляем разность этих значений времени. T₂ = t₄ – t_3. (Рис. 3).

Рис. 3.

Чтобы определить значение наибольшего изменения амплитуды модулированного колебания необходимо определить наибольшее и наименьшее значение амплитуды. (Рис. 4). Затем вычисляем значение наибольшего изменения амплитуды. .

Рис. 4.

Зная наибольшее и наименьшее значения амплитуды модулированного колебания, можно определить амплитудное значение напряжения исходного (модулируемого) колебания. .

Коэффициент амплитудной модуляции определяется как отношение максимального изменения амплитуды к значению амплитуды модулируемого колебания. , или .

Коэффициент модуляции может принимать значения от 0 до 1, или от 0 до 100%. Если m = 0, то колебание не модулировано.

 

В случае частотной модуляции, непосредственно по временной диаграмме можно определить амплитуду исходного колебания и период модулирующего колебания. Частоту исходного колебания, и девиацию частоту рассчитывают, предварительно определив, максимальный и минимальный периоды колебания и вычислив минимальную и максимальную частоты.