8. Sygnały zmodulowane

(rys. 3) to wypadkowe sygnały powstałe na skutek odpowiedniego "nałożenia" sygnału modulującego (m.cz.) na falę nośną (w.cz.). W celu przeniesienia informacji wymagana jest zmiana, w takt sygnału użytecznego, któregoś z parametrów fali nośnej amplitudy, częstotliwości lub fazy.
 
Modulacja amplitudy (AM)

Przy modulacji amplitudy amplituda fali nośnej zmienia się w takt napięcia modulującego. Jest to jeden z najstarszych rodzajów emisji wykorzystywanych w radiokomunikacji (wcześniej stosowano kluczowanie fali nośnej do przesyłania sygnałów telegraficznych).
 
Współczynnik głębokości modulacji

Najwazniejszym parametrem modulacji amplitudy jest współczynnik głębokości modulacji, który jest proporcjonalny do amplitudy przebiegu modulującego. Głębokość modulacji oznacza się literą m i mierzy w procentach
 

 
Schemat blokowy wyjaśniający zasadę modulacji amplitudy jest przedstawiony na ponizszym rysunku.
 

 
Szerokość sygnału zmodulowanego

Drugim ważnym parametrem jest szerokość sygnału zmodulowanego. Widmo sygnału AM przedstawiono poniżej.
 

 
Sama fala nośna ma jeden prążek o częstotliwości f_s. W procesie modulacji amplitudy sygnałem o częstotliwości f_m powstają dodatkowo, obok f_s dwa prążki o jednakowych amplitudach i częstotliwościach, odpowiednio f_s - f_m i f_s + f_m. Wartości amplitud prążków zależą od współczynnika głębokości modulacji. Widmo takiego sygnału jest ciągłe, to znaczy jest złożone z nieskończenie blisko położonych obok siebie prążków. Wartości amplitud tych prążków wyznaczają obwiednie widma. Całkowite widmo sygnału AM, zmodulowanego złożonym przebiegiem m.cz. składa się z prążka fali nośnej i dwóch wstęg modulacji: dolnej i górnej. Szerokość pasma sygnału zmodulowanego jest równa podwójnej największej częstotliwości modulującej (B = 2 * f_{m max}). Do przeniesienia informacji wystarczy tylko jedna ze wstęg bocznych; z tego względu krótkofalowcy wykorzystują modulację jednowstęgową z częściowo lub całkowicie wytłumioną falą nośną. Ten typ modulacji, oznaczony skrótem SSB, zostanie omówiony dokładniej w punkcie dotyczącym nadajnika i odbiornika.
 
Modulacja częstotliwości (FM)

polega na zmianie wartości chwilowej częstotliwości fali nośnej w takt zmian sygnału modulującego. Maksymalne odchylenie chwilowe od wartości częstotliwości spoczynkowej to tak zwana dewiacją - delta F.
Zasadę pracy modulatora FM przedstawiono na rysunku poniżej. Przy modulacji częstotliwościowej amplituda fali nośnej jest stała, natomiast jej częstotliwość zmienia się w zależności od amplitudy sygnału modulującego.
 

 
Na kolejnym rysunku przedstawiono przebieg sygnału zmodulowanego częstotliwościowo. Wartość o jaką częstotliwość fali nośnej zmienia się od częstotliwości spoczynkowej f_o (częstotliwość przy braku modulacji) nazywa się dewiacją (odchyleniem częstotliwości) delta f. Inaczej mówiąc dewiacja to różnica między najniższą i najwyższą częstotliwością fali nośnej w trakcie modulacji.
 

 
Modulacja fazowa

Z modulacją fazową mamy do czynienia wtedy, gdy proporcjonalnie do sygnału zmienia się kąt fazowy przebiegu nośnego. Modulację częstotliwościową i fazową określa się często wspólną nazwą modulacji kątowej.
Wyżej wymienione modulacje są zaliczane do emisji fonicznych, w których sygnałem modulującym jest sygnał akustyczny pochodzący z mikrofonu. Sygnałem modulującym może być również sygnał cyfrowy, na przykład wytworzony w komputerze; wtedy mamy do czynienia z modulacją impulsową.
 

 

 
W tym rodzaju modulacji można modulować wielkość amplitudy lub częstotliwości fali nośnej.
 
Modulacja jednowstęgowa (SSB)

Modulacja jednowstęgowa jest szczególnym przypadkiem modulacji amplitudy. Istota SSB polega na usunięciu jednej bocznej wstęgi sygnału z modulacją amplitudy i znacznym wytłumieniu fali nośnej w tym sygnale. Zasadę mowania sygnału SSB pokazano na ponizszym rysunku.
 

 
Jak już wcześniej wspomniano opisując modulację AM, przy głębokości modulacji równej 100% moc promieniowana rozdziela się następująco: 50% fala nośna i 2 razy po 25% wstęgi boczne. Informacja jest przenoszona tylko przez wstęgi boczne, a pozostałe 50% mocy (fala nośna) jest wypromieniowywane bezużytecznie. Przy wytłumieniu fali nośnej uzyskujemy sygnał dwuwstęgowy, tak zwany DSB, który pozwala na ograniczenie do połowy mocy nadajnika. Sygnał SSB osiąga się po zlikwidowaniu (wytłumieniu) jednej ze wstęg bocznych. Przy tego typu emisji nie ulega zmianie wierność przekazywanej informacji, a osiąga się w stosunku do klasycznej emisji AM wiele korzyści:
- cała moc nadajnika jest zużyta na wypromieniowanie jednej wstęgi bocznej,
- węższe pasmo częstotliwości emitowanej przez nadajnik,
- zawężenie o 50% pasma w odbiorniku, co daje na wyjściu poziom szumów mniejszy o 3[dB],
- brak fali nośnej zmniejsza zjawisko interferencji fal przy odbiorze,
- ekonomiczne zasilanie (moc promieniowana jest tylko w czasie trwania modulacji),
- mniejsza zawartość sygnałów niepożądanych i harmonicznych wypromieniowanych przez nadajnik.
Te korzystne właściwości emisji SSB są okupione znaczną komplikacją układu, co sprawia że radiotelefony posiadające emisję SSB są drogie.
Wyjściowy sygnał SSB jest uzyskiwany w drodze przemiany częstotliwości.
Sygnał SSB jest formowany metodą filtrową z użyciem filtru kwarcoweg lub piezoceramicznego, którego zadaniem jest wycięcie niepożądanej wstęgi bocznej. Schemat blokowy filtrowego układu formowania sygnału SSE przedstawiono poniżej.