Увеличение дальности радиосвязи на АМ
Использование амплитудной модуляции радиолюбителями кануло в лету ещё в 60-х годах. В журналах "Радио" в 1970-м году был опубликован первый вариант знаменитого UW3DI.
Но до сих пор амплитудная модуляция используется для радиосвязи водителями-дальнобойщиками на 15 "европейском" канале сетки C радиостанций 27 МГц CB-диапазона. Возможно, привлекает низкая цена простой 40-канальной АМ радиостанции CB диапазона 27 МГц. Также, амплитудная модуляция используется в радиостанциях, устанавливаемых на воздушном транспорте.
По принципу "лучше поздно, чем никогда", изложу своё видение некоторых особенностей использования амплитудной модуляции в радиосвязи.
Прошу прощения за некоторые математические выражения, но модуляцию по амплитуде периодического, например, синусоидального напряжения U(t) можно описать здесь так: (1+M(t))*U*sin(k*t), где t - отсчет времени, k - круговая частота синусоиды, U - значение амплитуды модулируемого напряжения, М(t) - функция значений напряжений модулирующего сигнала.
При отсутствии модулирующего сигнала, очевидно, останется синусоидальное напряжение несущей сигнала.
А от области допустимых значений функции M(t) зависит такой параметр, как индекс или коэффициент амплитудной модуляции. Для получения 30-процентной амплитудной модуляции область допустимых значений функции M(t) от -0,3 до 0,3. Далее, соответственно, для получения 50-процентной амплитудной модуляции область допустимых значений функции M(t) от -0,5 до 0,5. Для получения 100-процентной амплитудной модуляции область допустимых значений функции M(t) от -1 до 1.
Для оценки дальности радиосвязи предпочёл бы формулу закона Кулона: F=(epsilon)*q1*q2/(r*r), где F - сила взаимодействия зарядов, epsilon - диэлектрическая проницаемость с учетом множителя 1/(4(pi)) , q1 и q2 - значения зарядов в кулонах, r - расстояние между зарядами q1 и q2. Соответственно, сила взаимодействия между зарядами обратно пропорциональна расстоянию между ними. Эти заряды можно представить в антеннах передатчика и приёмника электромагнитных волн.
Большее значение заряда, например, q1 соответствует передающей антенне, меньшее значение заряда, например, q2 соответствует приёмной антенне. Больший заряд не может соответствовать приёмной антенне, так как в этом случае изменения большего заряда на этой антенне приведут к изменениям сил, действующих на заряды меньшего значения на другой антенне в большей мере, чем меньшие заряды действуют на большие заряды. Это, например, одно из объяснений того, почему далёкие, но мощные станции могут создавать помехи на значительном расстоянии.
Расстояние r, естественно, предполагается между источниками и приёмниками электромагнитного радиоизлучения. Это, например, одно из объяснений того, почему маломощный источник радиоизлучения, расположенный вблизи приёмной антенны, может создать значительные помехи работе приёмного оборудования, использующего эту приёмную антенну.
Поэтому для увеличения дальности радиосвязи считаю "качание мощи" одним из основных методов.
На самом деле, электромагнитная обстановка сложная. Могут присутствовать как местные маломощные помехи, так и помехи от работы далёких, но мощных радиостанций. При этом в месте приёма присутствует какое-либо напряжение шумов.
Из формулы видно, что одинаковая полезная информация в амплитудно-модулированном сигнале содержится в положительных и отрицательных полуволнах напряжения U*sin(k*t) в координатах время~напряжение, а не только во всем известных боковых полосах, расположенных выше и ниже по оси частот в координатах частота~напряжение. Такие измерения можно провести измерителями АЧХ (амплитудно-частотных характеристик). Также это можно уточнить по осциллограммам с помощью осциллографов. Кстати, в координатах время~напряжение и по осциллограммам наличие боковых полос для меня не вполне очевидно, хотя и заметно.
Для того чтобы сигнал мог пробиться через напряжение шумов без потери информации, необходимо это напряжение шумов скомпенсировать несущей амплитудно-модулированного сигнала. И, более того, получается, что для достижения более далёкого расстояния радиосвязи надо уменьшать индекс или коэффициент модуляции. При этом вблизи этой радиостанции будет слышен тихий модулирующий сигнал на фоне мощной несущей. Вдали же, на фоне шумов, этот тихий сигнал должен быть вполне разборчив, хотя малые значения напряжения несущей затухнут на трассе радиосвязи. То есть приём будет вестись "по пикам" огибающей без потерь малых уровней сигнала в шумах.
Конечно, такой способ передачи информации является довольно-таки избыточным. Здесь и боковые частоты, и положительные и отрицательные полуволны напряжения несущей.
Сам я, при всём вышеизложенным, как современный инженер, предпочитаю стремиться к таким видам модуляций как 64-QAM, а также к фазовым видам модуляций, таким как BPSK, QPSK, 8PSK, 16PSK и так далее. Но, по-моему, для того, чтобы определить фазу сигнала, сначала надо определить его период...
