Амплітудна модуляція

Модуляцією називають зміну одного з параметрів

гармонічного високочастотного сигналу (амплітуди, фази, або частоти) у відповідності з законом зміни деякого другого низькочастотного сигналу.

Так, наприклад, під амплітудною модуляцією (АМ) розуміють зміну амплітуди високочастотного сигналу (рис.4а) у відповідності ззаконом зміни деякого низькочастотного сигналу. У даному випадку за такий взято гармонічний сигнал , у якого (рис.4б). В результаті одержується високочастотний сигнал з амплітудою, що змінюється у часі і описується виразом (8) (рис.4в):

(8)

Величина має назву глибини модуляції і дорівнює

де та - найбільше і найменше значення амплітуди модульованих коливань. Величина має бути пропорційною до амплітуди низькочастотного сигналу .

Амплітудну модуляцію можна одержати за допомогою нелінійного елемента, якщо зберегти не тільки частоту , але і близькі до неї комбінаційні частоти . Це можна здійснити за допомогою тієї ж схеми, яка була зображена на рис.3, треба тільки настроїти контур на частоту . Але смуга пропускання контуру має бути досить широкою щоб у ній вклалися комбінаційні частоти і разом з тим досить вузькою, щоб до неї не потрапили ані низькочастотний сигнал, ані другі гармоніки від і (рис.5). Тоді, вважаючи, що контур являє собою однаковий еквівалентний опір для всіх цих трьох частотних складових[2], одержимо вираз для спаду напруги на виході схеми

де та .

Як видно, ми дійсно одержали наведений вище вираз (8) для амплітудно -модульованих коливань. Глибина модуляції, як і треба було, виявилась пропорційною до амплітуди низькочастотного сигналу .

Реально здійснити амплітудну модуляцію можна за допомогою схеми, зображеної на рис.6. Роль нелінійного чотириполюсника в ній відіграє транзистор увімкнений за схемою СЕ.

Якщо видалити з неї трансформатор Тр₂, за допомогою якого низькочастотний сигнал вводиться в коло бази, то ця схема є не що інше, як звичайний резонансний підсилювач. Робоча точка транзистора встановлюється дільником R₁R_2, а ємність С₂ підтримує напругу постійною у часі. Коефіцієнт такого підсилювача дорівнює , де , а - крутість прохідної характеристики транзистора в околі робочої точки.

Новація тут у тому, що положення робочої точки визначається тепер не тільки постійною напругою, що утворюється дільником R₁R_2, але і напругою низькочастотного сигналу з вторинної обмотки трансформатора Тр₂. Ця напруга пересуває робочу точку в такт з НЧ сигналом вверх і вниз по прохідній характеристиці (рис.7а), переводячи її з області малих значень у область, де крутість велика. Відповідно до цього змінюється коефіцієнт підсилення і амплітуда змінної складової напруги на колекторі, досягаючи максимуму у моменти, коли миттєве значення НЧ сигналу стає максимальним (рис.7б). Контур виділяє змінні ВЧ складові близькі за частотою до і напруга на виході набуває тепер вигляду чистих амплітудно-модульованих коливань (рис.7в) . Амплітуда цих коливань змінюється в такт зі змінами крутості , котра у свою чергу, визначається миттєвим значенням НЧ сигналу .

Таким чином, зображену на рис.6 схему можна розглядати як резонансний підсилювач, в якому коефіцієнт підсилення керується напругою модулюючого низькочастотного сигналу.