ные диаграммы, существенно изменяются с изменением частоты и амплитуды модулирующего колебания. В качестве примеров, подтверждающих сказанное, приведём ряд спектральных диа грамм.

На рис. 31а.1 приведены спектральные диаграммы ФМ колебаний для случая, когда изменяется модулирующая частота, а амплитуда модулирующего колебания постоянна (постоянен индекс модуляции). Из этих диаграмм видно, что при увеличении модулирующей частоты число частот спектра остаётся неизменным, а ширина спектра увеличивается.

На рис. 316.1 показаны спектральные диаграммы ЧМ колебаний для случая, когда изменяется модулирующая частота, а амплитуда модулирующего колебания остаётся одинаковой (остаётся одинаковым частотное отклонение). Из сравнения этих диаграмм следует, что при увеличении модулирующей частоты число частот спектра уменьшается, но ширина его остаётся почти одинаковой.

Из сравнения спектральных диаграмм рис. 31а.1 и рис. 316.1 для Л1 = 2 видно, что при одинаковом индексе модуляции спектры частот при фазовой и при частотной модуляции одинаковы.

На рис. 31в.1 показаны спектральные диаграммы ФМ и ЧМ колебаний для случая, когда изменяется амплитуда модулирующего колебания (изменяется М), а частота его остаётся неизменной. Из этих диаграмм видно, что с увеличением амплитуды модулирующего колебания (с увеличением М) растёт число частот спектра и его ширина.

В случае частотной или фазовой модуляции при помощи ряда синусоидальных модулирующих частот, как показывают математический анализ и опытные данные, количество пар боковых частот возрастает, но основная часть боковых частот с заметной амплитудой остаётся в спектре, ширина которого приближённо равна ZZ/=2Af [ф-ла (32.1)], но не меньше удвоенного значения максимальной модулирующей частоты {Ш=2Р).

Частотную модуляцию применяют в большинстве случаев при большом индексе модуляции, поэтому реальная ширина спектра получается значительно большей, чем при амплитудной модуляции.

Преимущества и недостаток методов частотной и фазовой модуляции

Бурное развитие радиосвязи и радиовещания вызвало увеличение мощности радиопередатчиков и числа их, а также повышение чувствительности радиоприёмников. Рост числа радиопередатчиков вызвал необходимость принятия мер для ослабления при приёме мешающего дейстьия посторонних радиостанций, а рост промышленных помех (особенно в городах), обусловленный ростом количества различных электроустройств и их мощности, вызвал необходимость усиления борьбы с помехами.

Поиски новых способов увеличения дальности радиосвязи и радиовещания, получаемые, в частности, при ослаблении влияния помех при приёме, привели к широкому распространению частотной модуляции.

Замена амплитудной модуляции частотной (или фазовой) при как показал анализ помехоустойчивости приёма при разных методах модуляции, приводит к существенному ослаблению влияния атмосферных и индустриальных помех при приёме. Правда, это ослабление влияния помех происходит, если напряжённость поля помех меньше полезной напряжённости поля (если напряжённость поля помех велика, то в отношении помехоустойчивости приёма частотная модуляция теряет своё преимущество перед амплитудной).

Частотная модуляция имеет и другие преимущества по сравнению с амплитудной. Например, мощность, излучаемая передатчиком с амплитудной модуляцией, вследствие изменения амплитуды тока изменяется, достигая при т=1 (100-процентной модуляции) пикового значения, которое в четыре раза превышает мощность, излучаемую передатчиком при отсутствии модуляции. Это приводит к необходимости изготовления деталей такого передатчика, рассчитанных на мощность, учетверённую по сравнению с мощностью при отсутствии модуляции.

Мощность, излучаемая передатчиком с частотной модуляцией, вследствие постоянства амплитуды ЧМ колебания не изменяется во время модуляции и равна мощности, излучаемой при отсутствии модуляции. Это существенно облегчает режим работы передатчика и отдельных его деталей.

Отмечая преи.мущества, не следует забывать и о существенном недостатке частотной (и фазовой) модуляции по сравнению с амплитудной - значительно большей ширине спектра модулированного колебания. Это является одной из причин применения частотной модуляции на коротких и особенно ультракоротких волнах, которы.м соответствует очень широкий диапазон частот.

Общий принципиальный вывод таков. Для осуществления любого вида радиосвязи или оадиовещания необходимо пользоваться модулированными колебаниями высокой частоты, которые во всех случаях могут быть представлены в виде спектра частот, ширина которого, число частот спектра и их амплитуды определяются характером передачи и способом модуляции.

Все виды модуляции представляют практическую ценность, имея свои преимущества и недостатки. В зависимости от вида работы радиостанции, дальности её действия и ряда других причин применяется тот или другой метод модуляции. Но во всех случаях одним из важных вопросов, который необходимо учитывать при выборе метода модуляции, является ширина спектра модулированного колебания.

§ 4.1. Цель курса Основы радиотехники

Из рассмотрения принципа современной радиосвязи и радиовещания и их скелетных схем следует, что для осуществления радиосвязи или радиовещания в основном необходимо: 1) создать колебания высокой частоты, 2) управлять колебаниями высокой частоты, т. е. модулировать их, 3) излучать спектр частот, соответствующий данному виду модулированных колебаний, 4) принимать последние, 5) усиливать их, 6) затем детектировать и, наконец, 7) воспроизводить модулирующие колебания.

Надёжную радиосвязь или высококачественное радиовещание можно обеспечивать лишь при правильной работе всех радиотехнических устройств, чего можно добиться только при ясном представлении сущности всех физических явлений, в них происходящих, и знании физических законов, на которых эти явления основаны. К этому надо добавить необходимость знания особенностей распространения радиоволн разной длины волны.

Изучать современную радиотехнику в одном курсе невозможно. Поэтому, естественно, возникает вопрос о наиболее рациональном распределении изучаемых вопросов по отдельным радиотехническим дисциплинам. Например, вопрос о генерации колебаний уместно разбирать в курсе передающих устройств, вопросы усиления высокой частоты и детектирования - в курсе радиоприёмных устройств, вопросы акустики - в курсе радиовещания и т. д.

Но, если посмотреть на различные радиотехнические устройства, нетрудно увидеть, что ряд элементов схем и устройств являются сравнительно простыми и физические процессы в них происходят на основании одних и тех же принципов и физических законов. Так, параллельный контур применяется в ламповых генераторах, в усилителях высокой частоты, в электрических фильтрах и других устройствах, но сущность электрических процессов, в нём происходящих, и их теория одинаковы во всех этих случаях. Антенны применяются для излучения и приёма радиоволн; следовательно, они нужны как передающим, так и приё.м-ным устройствам. Далее, в передающих, приёмных и других устройствах зачастую применяются контуры не отдельно, а в виде взаимодействующих друг с другом так называемых связанных контуров, но физические явления, в них происходящие, и основы их теории одинаковы во всех случаях.

Хотя современные радиотехнические устройства представляют собой сложные системы, но они в основном состоят из электронных приборов (в последнее время и из полупроводниковых элементов) и электрических, в большинстве случаев колебательных, цепей.

Поскольку различные колебательные цепи и их комбинации являются основой большинства радиотехнических устройств, изу-