А5. Амплитудная модуляция

Большинство людей, по крайней мере, краем уха слышали об AM - амплитудной модуляции. Частота передачи, на которую вы настраиваете свой радиоприемник, называется несущей; за постоянством этой частоты тщательно следит передающая станция. Все, что делает радиостанция, — это меняет амплитуду посылаемого сигнала, а вместе с тем, конечно, и принимаемого (рис. Это влечет небольшое изменение частоты, поскольку произведение двух косинусов является суммой двух косинусов, сдвинутых относительно одной из первоначальных частот (см. ниже).

При настройке радиоприемник отфильтровывает все передаваемые частоты, за исключением тех, которые близки к несущей частоте. Затем принятый сигнал тем или другим способом выпрямляется: это значит, что отрицательные части сигнала либо обрезаются, либо их знак меняется, и они становятся положительными. После того, как выпрямленный сигнал слегка сглаживается, он по форме примерно совпадает с модулирующей кривой, которую станция накладывает на сигнал несущей частоты.

Какую роль при этом играет ширина полосы? Предположим, что музыкальная нота, которую нужно передать, является чистой синусоидой а несущая волна где много больше Посылаемый модулированный сигнал является произведением двух косинусов

В каждом из двух слагаемых в правой части равенства достаточно информации для восстановления исходного сигнала, еслн считать, что несущая частота известна (несущая частота выбирается при настройке на «ужную станцию). Поэтому существуют однополосные системы передачи сигналов, в которых передается только одно слагаемое, а другое подавляется.

Изучение этой формулы показывает, что для приема полосы частот исходного сигнала нужно принять полосу такой же ширины, однако сдвинутую на несущую частоту. Таким образом, для передачи информации нужна полоса некоторой ширины, и чем она шире, тем больше различных сигналов можно передавать. Грубо говоря, широкая полоса дает высокое качество, а при недостаточной ширине многие частоты подавляются, что приводит к низкому качеству.

То же самое верно для телефонных разговоров, хотя при этом в простейших случаях несущей частоты нет. Телефонная аппаратура пропускает частоты примерно до 3600 Гц подавляет — выше 3600 Гц. При такой полосе обеспечивается среднее качество передачи. Более высококачественные разговоры по телефону («высококачественные» по воспроизведению тонов, а не по содержанию!) потребовали бы более широкой полосы, а закон природы заключается в том, что для увеличения ширины полосы нужно затрачивать средства и усиления. Первоначально выбранная для телефона ширина полосы для того времени явилась инженерным компромиссом между качеством и стоимостью, и теперь улучшить ее нелегко, поскольку уже задействовано очень много аппаратуры.