МОДУЛЯТОР

— устройство, осуществляющее модуляцию сигналов. При гармонической несущей в зависимости от вида модуляции различают амплитудные, частотные и фазовые М. Аналогично при импульсной несущей, когда М. осуществляет модуляцию импульсную, различают амплитудно-, широтно-, частотно- и фазоимпульсные М. В зависимости от вида модуляции и способа ее осуществления М. содержит элементы нелинейные или линейные, но с изменяющимися во времени параметрами. Так, напр., широтно- и частотноимпульсные М. всегда нелинейны, а амплитудные и амплитудно-импульсные М. могут быть как нелинейными, так и линейными нестационарными звеньями.

На рис. изображены принципиальные схемы двух простейших амплитудных М. - диодного кольцевого (рис., а) и вибрационного (рис., б), часто применяющихся в автомат, регуляторах, компенсационных измерительных приборах и др. устройствах. Здесь низкочастотный модулирующий (входной) сигнал, — высокочастотная гармоническая несущая, — амплитудно-модулированные колебания (выходной сигнал М.). Диодный кольцевой М. содержит существенно нелинейное звено — диодную кольцевую схему ДК, а вибрационный М. — линейное звено с параметрами, периодически изменяющимися во времени, — вибратор В. Обе схемы обратимы и допускают включение их в качестве демодуляторов.

М. широко применяют в различных отраслях техники, связанных с передачей или преобразованием сигналов (сообщений), в т. ч. в технике связи и автомат, регулирования, измерительной технике, в цифровой и аналого-цифровой вычисл. технике и т. п.

Ю. Н. Чеховой.

Принципиальные схемы модуляторов: а — диодного кольцевого; б — вибрационного.

МОДУЛЯЦИЯ — изменение параметров некоторого регулярного физического процесса, осуществляющееся во времени в соответствии с текущим значением передаваемого сигнала. Функция времени

описывающая данный физ. процесс, называется функцией-переносчиком (несущей функцией). Математически М. выражается в установлении функциональной зависимости между параметрами функции-переносчика и передаваемым сигналом х (t). М. применяется в различных отраслях техники, связанных с передачей или преобразованием сигналов (сообщений), в т. ч. в технике связи и автоматического регулирования, в измерительной технике, в цифровой и аналого-цифровой вычислительной технике и т. п. В зависимости от характера функции-переносчика (1) различают М. с гармонической и с импульсной несущей (см. Модуляция импульсная). Возможны и другие функции-переносчики (напр., стационарные случайные процессы), однако на практике они применяются значительно реже. Для данной функции-переносчика (1) возможно различных видов М. (по числу независимых параметров ); кроме того, возможны комбинированные виды М., при которых изменению подвергаются одновременно два или более параметра. При М. с гармонической несущей функция-переносчик

полностью определяется тремя независимыми параметрами: амплитуда, круговая частота и нач. фаза. В зависимости

от того, какой из параметров подвергается М., различают амплитудную (AM), частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ) модуляции. Графики модулированных колебаний для этих случаев даны на рис. 1. Здесь передаваемый сигнал; модулированные колебания, полученные при AM, ЧМ и ФМ соответственно.

1. Графики модулированных колебаний.

2. Спектры сигналов при амплитудной модуляции.

Математически процесс М. можно представить как умножение модулируемого параметра на переменную величину

где — постоянный коэффициент, характеризующий степень модулирующего воздействия и называемый глубиной модуляции. Если передаваемый сигнал

AM колебание имеет следующий вид:

Кроме несущей частоты модулированное колебание имеет две боковые частоты . В более общем случае, когда имеет непрерывный спектр расположенный в полосе частот спектр AM колебания ФАМ кроме несущей частоты содержит две боковые полосы частот и занимает полосу При этом спектр правой боковой полосы точно воспроизводит спектр передаваемого сигнала смещенный вправо на величину происходит т. н. транспозиция (перенос) спектра на величину несущей частоты. Спектр левой боковой полосы представляет собой зеркальное отображение спектра передаваемого сигнала, также смещенное вправо на величину При ЧМ круговая частота модулированного колебания согласно (3—4) равна

откуда можно получить следующее выражение для ЧМ колебания:

где - индекс модуляции, частотное отклонение, т. е. наибольшее приращение, получаемое несущей частотой в процессе М. При достаточно малой глубине М., когда выполняется неравенство соотношение (7) можно заменить приближенным соотношением

которое принципиально не отличается от выражения (5) для AM колебания. Поэтому спектр ЧМ колебаний в этом случае, также как и спектр AM колебаний, состоит из несущей частоты и двух боковых частот При большой глубине М. анализ ЧМ колебаний значительно усложняется. На практике для определения действительной ширины спектра ЧМ колебаний часто пользуются приближенной формулой , где — отношение действительной ширины боковой полосы к ширине спектра передаваемого сигнала. При малом индексе модуляции , т. е. ширина боковой полосы ЧМ колебания (как и при AM) равна ширине спектра передаваемого сигнала. ФМ имеет много общего с ЧМ и эквивалентна ЧМ с дополнительным дифференцированием передаваемого сигнала.

Лит.: Гоноровский И. С. Основы радиотехники. М., 1957; Харкевич А. А. Спектры и анализ. М., 1962 [библиогр. с. 235—236].

Ю. Н. Чеховой