Формирование и детектирование сигналов амплитудной и однополосной амплитудной модуляции

Устройства формирования и демодуляции радиосигналов могут быть различными в зависимости от применяемых активных элементов, способа подачи на них несущей и модулирующего сигнала.

Рассмотрим основные принципы построения модуляторов для АМ сигналов. При входном сигнале относительно небольшой мощности одним из методов формирования АМ сигналов S_AM(t) является операция перемножения двух колебаний: информационного s_ПЭС(t) и несущего S_н(t), где в качестве перемножителя может использоваться специальная микросхема.

Операция амплитудного детектирования противоположна амплитудной модуляции. Если детектирование AM колебания производится без опорного напряжения, то в качестве преобразующего используется нелинейный элемент (НЭ). Второй необходимый элемент детектора – фильтр низких частот (ФНЧ), который осуществляет подавление спектральных составляющих кратных несущей частоте (рис. 9.5).

Нелинейный элемент амплитудного детектора выполняется обычно на полупроводниковом диоде. В зависимости от амплитуды АМ сигнала и степени нелинейности характеристик НЭ возможны два режима детектирования: квадратичное детектирование при малых амплитудах входного сигнала и линейное детектирование

Рис. 9.5. Амплитудный детектор – в режиме больших амплитуд.

Наряду с амплитудным, используется синхронное детектирование, которое основано на перемножении AM сигнала и колебаний опорного генератора, совпадающего по частоте и фазе с несущей AM сигнала, с последующим выделением низкочастотных составляющих с помощью ФНЧ. Главная трудность при синхронном детектировании заключается в получении синфазного с несущей опорного колебания. Такое колебание формируется с помощью системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) (рис. 9.6).

В системе ФАПЧ осуществляется сравнение фазы входного сигнала и управляемого генератора (УГ). При наличии отклонений осуществляется изменение фазы УГ до тех пор, пока не будет обеспечена синфазность входного сигнала и УГ.

Рис. 9.6. Синхронный детектор

При синхронном детектировании сигналов с балансной и однополосной модуляцией возникают принципиальные трудности в получении синфазного опорного напряжения. Это связано с тем, что в спектре этих сигналов несущая отсутствует. Находят применение два технических решения.

В первом случае вместе с балансной или однополосной модулированными сигналами передается так называемый пилот-сигнал, представляющий собой остаток несущей. Пилот-сигнал используется в приемнике для системы ФАПЧ опорного генератора.

Второе решение заключается в том, что для детектирования используется высокостабильный генератор несущей, отличающейся по частоте от передаваемой несущей.

В результате несинхронности несущего и опорного колебании в системах передачи с однополосной модуляцией спектр восстановленного сигнала смещается. Эти искажения снижают качество передачи первичных сигналов. Однако, как показывают экспериментальные исследования, небольшой частотный сдвиг заметного влияния на качество не оказывает. При телефонной связи абонент практически не замечает сдвига частот до 10 ... 20 Гц. При передаче радиовещательных программ допустимым является сдвиг частот до 2 Гц. Примерно такой же сдвиг (±1Гц) не сказывается на качестве факсимильной связи. Тем не менее, отсюда следуют весьма жесткие требования к стабильности генераторного оборудования систем связи с ОМ.