Модуляция электромагнитных колебаний

Само по себе гармоническое колебание никакой полез­ной информации не несет, поскольку все три его парамет­ра (амплитуда, частота и фаза) во времени не меняются. Чтобы передавать с помощью электрических сигналов и электромагнитных волн полезную информацию, колеба­ния должны быть промодулированы.

Модуляцию можно понимать как наложение информационных низкочастот­ных (модулирующих) сигналов на некоторое высокочас­тотное колебание, именуемое несущим или модулиру­емым. Такое колебание может передаваться в эфир, распространяться в нем и приниматься приемными устрой­ствами. На этом, в сущности, и основана радиосвязь, например, радиовещание или телевидение.
Различают три основных вида модуляции гармоничес­ких колебаний:

• амплитудная модуляция (при ней меняется амплитуда колебаний)
• частотная модуляция — меняется частота колебаний 
• фазовая модуляция — меняется фаза колебаний 

На практике амплитудная модуляция (AM) применяется в диапазонах длинных, средних и коротких волн (выделенные участки в пределах от 0,15 до 30 МГц). Амплитудная модуляция характеризуется коэффициентент модуляции — чаще всего он задается в процентах указывает, на сколько процентов меняется амплитуда в ту или иную сторону относительно своего исходного значе­ния. Любая импульсная помеха меняет амплитуду гармонического сигнала, поэтому устройства с AM весьма чувствительны к помехам.

Частотная модуляция(ЧМ) намного более помехо­устойчива. Тем более что ЧМ-сигналы можно ограничить по амплитуде. Такие колебания занимают большую об­ласть частот, чем АМ-колебания (изменение частоты или ее девиация обычно составляют +75 кГц). Поэтому ЧМ применяется в диапазонах ультракоротких волн (УКВ).
Фазовая модуляция — один из видов модуляции, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом. Фазомодулированный сигнал s(t) имеет следующий вид:     s(t) = g(t) \sin[2 \pi f_c t + \varphi(t)] , где g(t) — огибающая сигнала; \varphi(t) является модулирующим сигналом; f_c — частота несущего сигнала; t — время. Фазовая модуляция, не связанная с начальной фазой несущего сигнала, называется относительной фазовой модуляцией (ОФМ). В случае, когда информационный сигнал является дискретным, то говорят о фазовой манипуляции. Хотя, строго говоря, в реальных изделиях манипуляции не бывает, так как для сокращения занимаемой полосы частот манипуляция производится не прямоугольным импульсом, а колоколообразным (приподнятым косинусом и др.). Несмотря на это, при модуляции дискретным сигналом говорят только о манипуляции. По характеристикам фазовая модуляция близка к частотной модуляции. В случае синусоидального модулирующего (информационного) сигнала, результаты частотной и фазовой модуляции совпадают.
Для осуществления амплитудной модуляции исполь­зуются специальные устройства — модуляторы. Чаще всего это просто усилители мощности низкой частоты, которые накладывают низкочастотный сигнал на напряжение пи­тания LC-генератора или .высокочастотного усилителя мощности, усиливающего сигнал LC-генератора . Есть и другие способы осуществления амплитудной моду­ляции, применяемые в радиопередатчиках.
Для осуществления частотной модуляции в контур включается управляемый напряжением конденсатор -варикап. Чаще всего это обычный диод с р-н переходом, емкость которого меняется от приложенного в обратном направлении (когда диод закрыт) напряжения. При изме­нении емкости контура меняется частота его резонанса и, как следствие, частота колебаний LC-генератора.
Способы фазовой модуляции (манипуляции)

• Квадратурно-фазовая модуляция несущего сигнала
• Фазовая модуляция получаемая изменением частоты несущего сигнала
• Цифровой синтез фазоманипулированного сигнала без использования фазосдвигающих цепей и изменения реактивных параметров колебательного контура
• Изменение фазы несущего сигнала путем изменения ёмкости колебательного контура
• Изменение фазы несущего сигнала путем переключения генераторов несущего сигнала
• Изменение фазы несущего сигнала путем переключения каналов несущего сигнала. При этом в каждом канале сигнал берется от одного и того же генератора, но с заданным сдвигом по фазе.