Хочу поделиться своим видением этой темы.
Во- первых, зачем модуляция нужна. А нужна она для передачи информации. Ведь, если просто включить передатчик, передающий в эфир высокочастотный сигнал на определенной частоте, то из этого мы можем извлечь минимум информации: станция работает, частота сигнала ..... кГц. И сколько бы мы не слушали этот сигнал, ничего более мы не получим. А вот, если передатчик включать и выключать в определенной последовательности....
На графике рис. 1А - непрерывный незатухающий высокочастотный сигнал, на графике рис. 1В - сигнал то включается, то выключается - это что-то вроде азбуки Морзе. Здесь определенное сочетание пауз и посылок, а таже их длительность могут нести любую информацию. Если мы посмотрим на спектр телеграфного сигнала (идеального, конечно) на рис. 1С, то видим, что он в идеале монохроматический или, на практике, очень узкополосный.
Ну и что? А то, что в отведенном диапазоне частот количество станций может быть очень велико. На практике, при наличии в приемнике узкополосного фильтра, они могут располагаться на расстоянии 100-200 Гц друг от друга. И заметьте, что вся энергия используется для переноса информации. Не даром телеграф - почти самый дальнобойный вид модуляции. Ведь именно с помощью телеграфа была проведена первая трансполярная радиосвязь: "Эрнст Теодорович Кренкель (личного позывного еще не имел), работая c полярной станции (ПСТ) "Бухта Тихая" на о.Гукера (Земля Франца-Иосифа - ЗФИ), установил рекордную по дальности радиосвязь на КВ со своим "антиподом" (расстояние - примерно 20 тыс. км) - с базовой радиостанцией американской экспедиции Ричарда Бэрда в Антарктиду. Его передатчик мощностью 250 Вт (длина волны - 43 м) был им доставлен на остров и установлен 1 августа 1929 г. Мощность базового передатчика экспедиции Бэрда - 800 Вт и он находился на материковой антаркт. базе "Little America" [WAP - NEW]. Устойчивая радиосвязь продолжалось свыше полутора часов. Позывной Эрнста Кренкеля был "RPX", а Говарда Мэсона (радист экспедиции Бэрда) - "WFA"."
Телеграф является одним из видов амплитудной модуляции. При этом частота сигнала не меняется, а меняется его амплитуда. В данном случае уровень сигнала на выходе передатчика или максимальный, или равен нулю.
Используя амплитудную модуляцию можно заставить меняться амплитуду сигнала (несущей частоты) по любому закону. Простейшим случаем является модуляция несущей синусоидальным сигналом (график рик 1D). Спектр такого сигнала приведен на графике 1Е. Как видим, здесь спектр сигнала содержит сигнал несущей частоты и две боковые полосы (нижняя боковая полоса НБП и верхняя боковая частота ВБП). Частота НБП fнбп = Fн - fнч (где fнч - частота низкочастотного модулирующего сигнала), а частота ВБП fвбп = Fн + fнч. Т.е., если частота несущей 1000 кГц, а частота модулирующего сигнала 1 кГц, то в этом случае fнбп = 999 кГц, fвб=1001 кГц, а полоса сигнала будет fвбп - fнбп = 2 кГц. И такие станции должны располагаться на 2 - 2,5 кГц друг от друга. Обратите внимание, что энергия теперь делится на три части: большая - энергия несущей, которая не несет информации, и меньшая - энергия боковых полос, которая и несет информации.
Сравним два передатчика, которые работают телеграфом:
Вверху - схема простейшего телеграфного передатчика. G1 - это генератор несущей, S1 - телеграфный ключ, А1 - усилитель. Спектр выходного сигнала этого передатчика соответствует графику рис.1С
Внизу рис. 2 приведена блок-схема передатчика также работающего телеграфом. G1 - это звуковой генератор с частотой 1 кГц, S1 - телеграфный ключ, G2 - генератор несущей 1000 кГц, U1 - амплитудный модулятор, А1 - усилитель амплитудно - модулированного сигнала. Спектр выходного сигнала этого передатчика соответствует графику рис.1Е.
Глядя на эти графики понятно, что полоса второго передатчика более чем в 10 раз больше, а энергия, используемая для передачи информации - меньше, а , следовательно, гораздо меньше и дальнобойность этого передатчика. Все потому, что бОльшая часть энергии тратится впустую на несущую.
А как бы эту несущую ничего не несущую :) извести. Для этого нужно использовать балансный модулятор.
Вот так выглядит двухполосный сигнал с подавленной несущей - DSB (double side band) Главное преимущество DSB — полное (не менее. чем на 40 дБ) подавление несущей частоты. Вся мощность передатчика идет на излучение информационных составляющих. Как и в случае с АМ, спектр радиосигнала с балансной АМ симметричен относительно несущей частоты.
Дальнобойность передатчика DSB больше чем АМ с неподавленной несущей. Но можно еще больше повысить эффективность передатчика. Для этого нужно DSB - сигнал пропустить через фильтр с полосой 1 кГц. В результате через него пройдет только одна из полос, а другая будет подавлена. При этом будет дополнительно подавляться и остатки несущей. Вот так и формируется SSB c НБП (LSB) или с ВБП (USB).
Такой SSB сигнал будет по энергетике будет практически равен телеграфному (рис. 1 В,С). НО это все будет верно, если модулирующий сигнал будет однотональным и синусоидальным.
Кроме амплитудной модуляции существует еще амплитудная манипуляция, которая отличается тем, что амплитуда несущей изменяется скачком. Этот вид модуляции используется с цифровыми видами связи, но об этом отдельно.
Всем здоровья и успехов!
