Номер 3, страница 119, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. В чем заключается физический смысл амплитудной модуляции?

3. Физический смысл амплитудной модуляции (АМ) заключается в управлении энергией (мощностью) высокочастотного несущего сигнала с помощью низкочастотного информационного сигнала. Параметры несущей волны — это ее амплитуда, частота и фаза. При амплитудной модуляции информационный сигнал изменяет только один из этих параметров — амплитуду.

Представим себе высокочастотное гармоническое колебание (несущую волну), описываемое уравнением: $ u_c(t) = U_c \cos(\omega_c t) $ где $ U_c $ — постоянная амплитуда, а $ \omega_c $ — несущая частота.

Также имеется низкочастотный информационный (модулирующий) сигнал, например, от микрофона: $ u_s(t) = U_s \cos(\omega_s t) $ где $ U_s $ — амплитуда информационного сигнала, а $ \omega_s $ — его частота ($ \omega_s \ll \omega_c $).

Физический смысл модуляции состоит в том, что амплитуда несущей волны $ U_c $ перестает быть постоянной и начинает изменяться во времени по закону информационного сигнала $ u_s(t) $. То есть, мгновенное значение амплитуды модулированного сигнала $ A(t) $ становится функцией времени: $ A(t) = U_c + k \cdot u_s(t) = U_c(1 + m \cos(\omega_s t)) $ где $ k $ — коэффициент пропорциональности, а $ m = k \cdot U_s / U_c $ — глубина модуляции.

В результате получается амплитудно-модулированный сигнал: $ u_{AM}(t) = A(t) \cos(\omega_c t) = U_c(1 + m \cos(\omega_s t)) \cos(\omega_c t) $

Графически это выглядит так, будто низкочастотный сигнал "огибает" высокочастотный. То есть, форма огибающей высокочастотных колебаний в точности повторяет форму низкочастотного информационного сигнала. Таким образом, информация "впечатывается" в амплитуду несущей волны. Приемнику остается лишь отследить изменения этой амплитуды (то есть выделить огибающую), чтобы восстановить исходное сообщение.

Ответ: Физический смысл амплитудной модуляции заключается в изменении амплитуды высокочастотной несущей волны в соответствии с законом изменения низкочастотного информационного сигнала. Таким образом, информация переносится за счет изменения энергии (амплитуды) несущей волны, а форма огибающей модулированной волны повторяет форму исходного сообщения.