![]() |
Астронет: "Физическая Энциклопедия"/Phys.Web.Ru Амплитудная модуляция http://variable-stars.ru/db/msg/1172445 |
![Амплитудная модуляция](https://images.astronet.ru/pubd/2001/11/02/0001172445/amp-mod.small.gif)
16.08.2001 18:00 | "Физическая Энциклопедия"/Phys.Web.Ru
Изменение амплитуды колебаний
или волн во
времени (в пространстве). Закон изменения в принципе произволен, однако обычно
термин "амплитудная модуляция" применяется к процессам с медленным (по сравнению
с исходными
несущими колебаниями) изменением амплитуд, когда их поведение приближенно можно
описать с помощью непрерывных функций (огибающих).
Как несущие колебания, так и их огибающие могут быть гармоническими,
импульсными, случайными и т. п., однако наиболее важны и представительны
случаи, когда несущие колебания синусоидальны. Тогда колебания с амплитудной модуляцией
можно представить в виде: ,
где
- медленная функция, описывающая поведение огибающей,
и
- частота и начальная
фаза исходных
колебаний. Условие медленности изменения амплитуд на характерном временном интервале,
равном периоду Т,
определяется неравенством
. В простейшем
случае (рис.) изменения огибающей по синусоидальному закону
с частотой
для характеристики
относительного изменения амплитуды модулированных колебаний используют параметр
- коэффициент
модуляции.
В технике амплитудную модуляцию применяют для передачи информации на расстояние
обычно с помощью электромагнитных волн радио-
и оптического диапазонов (хотя существуют системы
передачи
с помощью звуковых и других колебаний); суть амплитудной
модуляции - перенос низкочастотного спектра модулирующего
(информационного)
сигнала в
высокочастотную область, характерную для спектра исходных (несущих энергию) колебаний.
Спектральный состав сигналов с амплитудной модуляцией может быть довольно сложным.
Так, в случае
несинусоидальной огибающей по обе стороны от спектральной линии несущей
частоты возникают полосы спектральных
компонент т. н. боковых частот
, где
- частота первой
гармоники спектра информационного
сигнала. Если спектр боковых частот симметричен относительно
,
то амплитудная модуляция называется линейной, если несимметричен, то называется нелинейной.
Ширина областей боковых частот должна быть существенно меньше несущей частоты
.
Чем уже полоса боковых частот, тем эффективнее
решаются
задачи технической
реализации приемно-передающих трактов. Полезная информация полностью содержится
в каждой из двух областей боковых частот. Поэтому для информационной связи достаточно
передать
лишь одну из боковых полос. В многоканальных системах связи
в качестве несущего сигнала используют негармоническое колебание, а периодическое
последовательность
радиоимпульсов.
Для физики характерна также т. н. естественная амплитудная модуляция колебаний, связанная либо с взаимодействием исходных колебаний с нестационарной средой (в частности, с флуктуациями плотности жидкости или газа, колебаниями кристаллической решетки в твердом теле, см., например, рассеяние Мандельштама-Бриллюэна), либо с реакцией среды на изменение ее параметров под действием исходных колебаний или волн (см., например, Самофокусировка света). Наряду с пространственной самофокусировкой (модуляцией интенсивности излучения) встречаются эффекты самомодуляции (автомодуляции) волн в нелинейных диспергирующих средах, связанные с неустойчивостью плоских гармонических волн по отношению к низкочастотным модулирующим возмущениям, вызывающим амплитудную модуляцию исходных (как волновых, так и автоволновых) колебаний (см. Самомодуляция света). Естественная амплитудная модуляция используется для диагностики параметров разнообразных сред (спектроскопия), формирования мощного светового излучения (нелинейная оптика) и других приложений. См. также Модулированные колебания, Модуляция света.