Шахгильдян В.В. Радиопередающие устройства (3-е издание, 2003) (1095866), страница 67
Текст из файла (страница 67)
По (7 3) — (7 8) для любых значений /с„, г«(/) и их соотношений можно построить спектры этих колебаний, векторные диаграммы и эпюры. На рис.7.1 представлены эпюры модулированных колебаний для излучений АЗЕ, НЗЕ, ВЗЕ, ЗЗЕ. Колебания модулированы гармоническим сигналом при глубине т = 1; 0,5 и 0,25, причем для колебаний НЗЕ, ВЗЕ н )ЗЕ максимальная амплитуда в боковой полосе (У,,„. принята равной сумме амплитуд в боковых полосах для колебания АЗЕ; ( а „,„, = = 2(0,5т„Ц,). При выполнении этого условия сигналы на выходе линейного детектора будут иметь одинаковую амплитуду при подаче на вход колебаний НЗЕ или АЗЕ.
Сравнивая эпюры этих двух колебаний. можно отметить, что, хотя при г« = 1 форма огибающих существенно различается, различие быстро исчезает с уменьшением «с Уже при т = 0,5 колебания на рис.7.1,6 и д мало различаются по форме огибающей (содержание второй гармоники в огибающей колебания НЗЕ составляет около 10 % первой). Поэтому нелинейные искажения в случае детектирования такого колебания линейным диодным детектором оказываются заметными только при т > 0,5...0,7.
Модулированное колебание излучения ВЗЕ характерно тем, что в области наиболее вероятных при радиовещании коэффициентов модуляции «~ = 0,35...0,5, когда амплитуды несущего (/„н в боковой полосе (Уе(/) колебаний оказываются приблизительно равны, форма огибающей существенно отличается от косинусоидальной (рис. 7.1,з).
В этом случае относительное содержание в огибающей четных гармоник достигает 20 % и более. Что касается колебаний ОМ с подавленной несущей излучения )ЗЕ (рис. 7.1,к — м), то при модуляции гармоническим сигналом с постоянной амплитудой [см. (7,5) при й„= 01 амплитуда модулированного колебания также постоянна и пропорциональна амплитуде модулирующего сигнала: У,„(/) = (/ „,. Следовательно, если подать модулирующее колебание и соответствующий ему сигнал с ОМ при й„= О на входы 337 а„е(11 ан,Ю Рне.
7.1. Эпюры колебаний лля юлучений АЗЕ, НЗЕ, КЗЕ н ЗЗЕ при т = 1; 0,5; ОД5 двухлучевого осциллографа, то на экране будут наблюдаться два колебания с одинаково изменяющимися огибающими, различающиеся только частотой наполняющего колебания. В отличие от этого при АМ огибающая модулированного колебания .повторяет ход мгновенных значений модулирующего колебания. Другими словами, спектры однополосно-модулированного и исходного модулирующего сигналов хотя и размещены на частотной оси в разных областях, но одинаковы по ширине и составу компонент.
На рис. 7. 2,а показан спектр модулирующего сигнала, на рис. 7. 22 — соответствующего ему амплитудно-модулированного сигнала. Спектр модулирующего сигнала изображен трапецеидальным. Низкочастотным компонентам соответствуют малые ординаты. На рис. 7.2,6 показан спектр сигнала с ОМ для случая, когда сигнал с ОМ соответствует верхней боковой полосе сигнала с АМ.
В этом случае средняя частота спектра 0»', = еэе + йе . На рнс. 7.2,в приведен спектр сигнала с ОМ, соответствующего нижней боковой полосе. Здесь средняя частота спектра ОУ' = о2Ь вЂ” ь), ср о ц ниже несущей частоты, а со- о „~2 !Пь ставляющие спектра, соответствующие нижним моду- о ы ы.А!2 ы пирующим частотам, оказа- оьм ер) с с се лись выше (по частоте) составляющих спектра„соответ- го -ьэ го ы е ср е ствуюшнх верхним модулиру- ьом р) ющим частотам.
Произошла, как говорят, инверсия спектра. 0 В связи с природой сигналов с ОМ операцию однополосной модуляции можно на- Рис. 7.2, СпектРы НЧ и ВЧ сигналов с амплитулной и олнополосной молуллиилми звать транслонированием (переносом по частоте) сигнала (7.2) в область более высоких частот щ, с инверсией или без инверсии спектра. Эта особенность ОМ широко используется на практике в сис- темах радиосвязи, поскольку для получения ВЧ сигналов с различными видами модуляции и манипуляции достаточно сформировать НЧ сиг- нал с нужными видом и параметрами модуляции и подать его на вход передатчика с ОМ.
Например, если сформировать НЧ модулируюшнй сигнал в виде сигнала с АМ: с ср О е ср г) рм лм(7) = Хо(1 + тсоьь)ог)созгос ь (7.9) и подать его на вход однополосного модулятора, то на выходе модулятоРаполУчим и,„„= (7 х (! + тсоььйт)соь(о7ь+ го )и т, е, амплитУдно-модулированный сигнал с несущей частотой оь 1 го, . 7.3. ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ ОДНОПОЛОСНОЙ МОДУЛЯЦИИ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ 339 Большой практический интерес к ОМ и широкое внедрение радиооборудования с ОМ, особенно в КВ диапазоне, объясняется известными преимуществами этого вида модуляции по сравнению с АМ и ЧМ.
Очевидным и важным преимуществом ОМ является наиболее узкая полоса частот, занимаемая сигналом с ОМ в радиоканале. Она почти равна полосе частот исходного модулирующего сигнала. Полоса частот, занимаемая колебанием с АМ, по меньшей мере в 2 раза шире.
При ЧМ занимаемая полоса еще шире. Благодаря этой особенности ОМ ее применение в системах радиосвязи и вещания позволяет почти в 2 раза по сравнению с АМ уменьшить необходимые полосы радиоканалов и Р,,„„,. ом — Р,,, „м т (Н + Х) 14Х (1 + т) . (7.10) Пригн = Х= ! для излучений с ОМ это соотношение принимает вид: Р, щ„„.ом = Р, щц, хм/4 (НЗЕ); Р~ „,„~ ом Р~,и~; хм(10 ()ЗЕ).
(7.1 1) (7. 12) З40 тем самым увеличить вдвое число действующих радиосвязей в одном и том же диапазоне частот. Важным преимуществом ОМ перед АМ является возможность получения в системах радиосвязи с ОМ энергетического выигрыша. Рассмотрим зто подробнее. Условимся, что в соответствии с системным подходом будем сравнивать энергетические показатели систем с ОМ н АМ при одинаковом полезном эффекте на выходе соответствующих приемников. Поскольку наиболее важными характеристиками обеих систем являются стоимость передатчиков, определяющая капитальные затраты на организацию системы, н стоимость их эксплуатации, главную часть которой составляют расходы на электроэнергию, сравнение систем с АМ и ОМ выполним по двум характеристикам: по номинальной мощности ламп, установленных в передатчиках с АМ и ОМ, и по средней потребляемой мощности при одинаковом полезном эффекте на приемной стороне.
Будем считать, что одинаковый полезный эффект на стороне приема получается тогда, когда отношения сигнал/помеха на выходах приемников АМ и ОМ сигналов равны. Примем, что помехой на приемной стороне является флуктуационный шум. Тогда при полосе приемника ОМ сигналов вдвое более узкой, чем полоса приемника АМ сигналов, одинаковое отношение сигнал/помеха на выходах приемников получится при ОМ и при АМ; Р ф 2Р Мощность сигнала, несущего информацию, при АМ на входе приемника — это мощность боковых полос.
При пиковой мощности Р, „, „„„ колебания с АМ мощность боковых полос Р, = тзРн72. Следовательно, Ряв~ Ам — щ Р ~ щи хм!2(1 + щ) . Мощность сигнала, несущего информацию при ОМ Р„„„м, получим, воспользовавшись (7.5). Максимальное значение огибающей Н,„,„,„ = (Ге,Р,(Н + Х); пиковая мощность передатчика при этом Р,,ом = Не „.(Н+ Х) .
Средняя мощность передатчика Р— (г2 (Н2+ Х7) Р + Р Из этих УРавнений Р„,м = Р .Хз = Р,,„омХ~ЦН,~ Х)~ С учетом принятого ранее соотношения Р„м = 2Р„ом получим расчетное соотношение между пиковым и мощностямй сигналов с АМиОМ: При одинаковых характеристиках радиотрактов рассмо" ренн ых систем соотношения (7.12) будут справедливы для пиковых мощностей передатчиков. При других условиях сопоставления пиковой мощности передатчиков для различных излучений результаты будут другие, В частности, если потребовать равенства амплитуд ннфорытационных сигналов Уе,„.
оы = 2Уш ~, ды, то в (7:11) исчезнет четверка в знаменателе, а в (7.12) знаменатели уменьшатся в 4 раза. Дальнейшие рассуждения в настоящем параграфе будут относиться к сопоставлению только передатчиков с АМ и ОМ с подавленной несущей. Аналогичные сопоставления передатчиков для излучений АЗЕ, НЗЕ и КЗЕ приведены в [17). Из (7.12) для ) ЗЕ следует, что номинальная мощность установленных ламп в оконечном каскаде передатчика с АМ должна быть больше, чем в передатчике с ОМ, в 16 раз при наличии усилителя модулированных колебаний на выходе передатчика с АМ или в 8 раз, если в передатчике с АМ реализована анодная модуляция в последнем каскаде. Для сравнения средних потребляемых мощностей в системах с АМ и ОМ допустим, что; передатчики этих систем выполнены с усилителем модулированных колебаний в оконечном каскаде; главным потребителем энергии (более 90 'А) является анодная цепь выходного каскада; среднее значение КПД этих цепей в передатчиках с АМ и ОМ т), Средние излучаемые мощности передатчиков с АМ н ОМ при lн = Х = 1 с учетом (7.10) Ривом ~~ юии~оьб Рм ду Ри(1 ги 12) = = 6Р,, „оы.
Следовательно, и средняя потребляемая мощность Ре,р = Р,„я!~„. будет отличаться примерно в 6 раз (8 дБ). При использовании в передатчике с АМ анодной или анодно-экранной модуляции потребляемая им мощность примерно в 4,4 раза (6,4 дБ) больше, чем в передатчике с ОМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
