Искажения АМ-сигнала в линейном радиотракте

Пусть на входе приемника действует АМ-сигнал

, (4.1)

где m – коэффициент модуляции;

- угловая частота.

Для определения напряжения сигнала на выходе радиотракта воспользуемся спектральным представлением напряжения на входе РПУ:

.

Из этого выражения следует, что спектр входного напряжения при модуляции одним тоном содержит три составляющие с частотами ; составляющие боковых частот расположены относительно частоты симметрично. Напряжение на выходе радиотракта определим спектральным методом, согласно которому каждая составляющая спектра умножается на коэффициент усиления радиотракта на частоте этой составляющей. В результате она получает фазовый сдвиг соответственно фазовой характеристике тракта (рис.18).

Рисунок 18 – Амплитудно-частотная характеристика

При точной настройке радиотракта на несущую частоту сигнала, т.е. при и сисмметричной АЧХ, напряжение на выходе радиотракта

или . (4.2)

Сравнение (4.1) и (4.2) дает возможность выяснить отличия напряжения на выходе радиотракта приемника от его входного напряжения . Согласно (2), коэффициент модуляции выходного напряжения , где - коэффициент частотных искажений в радиотракте. Так как (рис.18), то и, следовательно, при прохождении АМ-сигнала через радиотракт происходит уменьшение коэффициента модуляции. Это объясняется тем, что боковые составляющие спектра сигнала усиливаются меньше, чем составляющая несущей частоты. Изменение коэффициента модуляции существенно зависит от модулирующей частоты; чем выше , тем больше отличается от . С уменьшением снижается уровень низкочастотного напряжения на выходе АД после детектирования напряжения , поскольку . Если сигнал на входе приемника модулирован суммой частот, то для каждой составляющей спектра сигнала при их прохождении через радиотракт изменение коэффициента модуляции будет различным. Следовательно, уровень составляющих с частотами модуляции в продтектированном напряжении зависит от модулирующей частоты , т.е. имеют место частотные искажения сигнала.

Кроме того, согласно (4.2), в выражении для огибающей напряжения сигнала на выходе радиотракта появился фазовый сдвиг , зависящий от частоты . Напряжение на выходе АД . Таким образом, с изменением модулирующей частоты изменяется фазовый сдвиг в низкочастотном продектированном напряжении, т.е. возможны фазовые искажения сигнала, особенно опасные при приеме телевизионного напряжения.

При неточной настройке радиотракта на несущую частоту АМ-сигнала (рис.19, а) спектр напряжения сигнала на выходе радиотракта (рис.19, б) становится несимметричным; одна боковая составляющая сигнала усиливается больше, чем другая. Возможно полное подавление одной боковой составляющей.

Рисунок 19 – Спектр напряжения на входе и выходе радиотракта

Тогда в спектре выходного напряжения практически останутся две составляющие , и напряжение на выходе радиотракта будет определяться суммой этих составляющих. Огибающая суммарного напряжения при неточной настройке радиотракта меняется не по синусоидальному закону, что приводит к появлению после детектирования нелинейных искажений сигнала.

Полосу пропускания радиотракта РПУ при приеме АМ-сигналов выбирают так, чтобы проходили составляющие спектра входного сигнала, отстоящие от на ,

где - максимальная модулирующая частота. При этом

.

Выводы:

1. При прохождении АМ-сигнала через линейный радиотракт коэффициент модуляции изменяется, что приводит к частотным искажениям продетектированного сигнала.

2. С изменением модулирующей частоты F меняется фазовый сдвиг j в низкочастотном продетектированном напряжении, что приводит к фазовым искажениям сигнала.

3. При неточной настройке радиотракта РПУ на несущую частоту АМ-сигнала появляются нелинейные искажения сигнала на выходе АД.

4. В результате нелинейности радиотракта возникают нелинейные эффекты.

5. Действие помехи при детектировании сигнала проявляется в появлении на выходе АД колебаний с частотой биений F_б, равной разности частот помехи и сигнала, а также в ослаблении помехи сильным сигналом.