Боковые полосы частот
На рисунке модулирующий сигнал показан как сигнал простой синусоидальной формы, однако в действительности он бывает более сложным. Следовательно, и огибающая (форма) сигнала будет несинусоидальной. Но, как извесно, через пространство могут передаваться только синусоидальные волны. Необходимо как-то объяснить возникшее противоречие, и немного школьной математики при этом не помешает.
Амплитудная модуляция
Немодулированная несущая синусоидальной волны имеет следующую форму мгновенного значения:
Амплитуда этой волны Vp изменяется под воздействием модулирующей частоты, и в этом случае:
Подставив это выражение в первое уравнение, получим:
Одним из общеизвестных тригонометрических тождеств является следующее:
Таким образом, сигнал модулированной несущей разделяется в пространстве на три синусоидальные составляющие:
- несущая частота;
- частота, равная сумме несущей и модулирующей частот. Эта составляющая называется верхней боковой полосой;
- частота, равная разности несущей и модулирующей частот. Эта составляющая называется нижней боковой полосой.
Например, если несущая частота равна 1 000 000 Гц, а модулирующая частота равна 1000 Гц, то верхняя боковая полоса будет иметь вид синусоидальной волны частотой 1 001 000 Гц, а нижняя - 999 000 Гц. В действительности модулирующая частота редко бывает такой простой формы, как синусоидальная волна частотой 1000 Гц. Более вероятно, что она будет состоять из речевой или визуальной информации, которая представляет собой сложную смесь различных частот. Однако это не лишает законной силы прежние рассуждения. Это только означает, что по обе стороны от несущей частоты вместо одной частоты верхней и нижней боковых полос будет в буквальном смысле полоса синусоидально изменяющихся частот. Например, частоты музыкального сигнала имеют диапазон от 20 Гц до 18 кГц. Тогда, чтобы передать звук высокого качества, верхняя боковая полоса должна содержать частоты, которые располагаются в диапазоне от 20 Гц до 18 кГц выше несущей частоты, а нижняя боковая полоса - частоты в диапазоне от 20 Гц до 18 кГц ниже несущей.
Передавать телевизионные сигналы сложнее, потому что изображения содержат намного больше информации, чем звук. Боковые полосы частот тянутся на несколько мегагерц по обе стороны от несущей частоты, и чем шире боковая полоса передаваемого сигнала, тем большее пространство он занимает в частотном спектре. Поэтому расположенные рядом вещательные станции должны работать на частотах, достаточно удаленных друг от друга, чтобы избежать интерференции (наложения сигналов) от соответствующих сигналов боковых полос. При этом частоты несущих должны постоянно повышаться, по мере того как конкурирующие станции осваивают новое пространство.
Решить проблему переполнения эфира можно разными способами. Например, не передавать обе боковые полосы, поскольку вся требуемая информация содержится в каждой из них, при условии, конечно, что одновременно передается несущая частота. Этот способ называется передачей с одной боковой полосой SSB. Есть и более радикальный метод: уменьшить амплитуду несущей частоты в передатчике почти до нуля и использовать ее для синхронизации местного генератора несущей на приемной стороне. Такой метод называется методом передачи одной боковой полосы с частично подавленной несущей.
Также читайте:Синусоидальная волна
Децибелы
