Номер 3, страница 203 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 47. Использование электромагнитных волн для передачи информации. Вопросы для самопроверки - номер 3, страница 203.

Условие.

3*. Что такое модуляция? Как она осуществляется?

Решение.

Что такое модуляция?

Модуляция — это процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания (сигнала-носителя) в соответствии с низкочастотным информационным сигналом. Несущее колебание, как правило, представляет собой синусоидальную волну высокой частоты, а информационный сигнал — это полезный сигнал, который необходимо передать (например, звук, изображение или данные).

Основная цель модуляции — "посадить" низкочастотный информационный сигнал на высокочастотную несущую волну. Это необходимо для нескольких целей. Во-первых, для эффективной передачи информации на большие расстояния через радиоэфир, так как высокочастотные волны распространяются лучше и требуют антенн практичного размера. Во-вторых, для организации одновременной передачи нескольких сигналов по одному каналу связи (например, работа множества радиостанций в эфире), назначая каждому сигналу свою несущую частоту. В-третьих, для повышения помехоустойчивости передаваемого сигнала.

В результате модуляции получается модулированный сигнал, который и передается в канал связи. На приемной стороне происходит обратный процесс — демодуляция (детектирование), в ходе которого из модулированного сигнала извлекается исходный информационный сигнал.

Ответ: Модуляция — это процесс изменения параметров (амплитуды, частоты или фазы) высокочастотного несущего сигнала в соответствии с передаваемым информационным (низкочастотным) сигналом для эффективной передачи информации на расстояние.

Как она осуществляется?

Модуляция осуществляется путем изменения одного из трех основных параметров несущей гармонической волны, которая в общем виде описывается формулой: $u_н(t) = U_н \cos(\omega_н t + \phi_н)$, где $U_н$ — амплитуда, $\omega_н$ — циклическая частота, а $\phi_н$ — начальная фаза.

Изменение этих параметров в соответствии с законом, заданным информационным сигналом $u_и(t)$, приводит к различным видам аналоговой модуляции:

1. Амплитудная модуляция (АМ). В этом случае амплитуда несущего колебания $U_н$ изменяется пропорционально информационному сигналу $u_и(t)$, а частота и фаза остаются постоянными. Амплитуда модулированного сигнала меняется в такт с информационным сигналом.

2. Частотная модуляция (ЧМ). При частотной модуляции частота несущего колебания $\omega_н$ изменяется в соответствии с информационным сигналом $u_и(t)$. Амплитуда и начальная фаза при этом не меняются. Отклонение частоты от среднего значения пропорционально мгновенному значению информационного сигнала.

3. Фазовая модуляция (ФМ). В этом случае изменяется фаза несущего колебания $\phi_н$ в соответствии с информационным сигналом $u_и(t)$, а амплитуда и частота остаются неизменными. Изменение фазы пропорционально мгновенному значению информационного сигнала.

Для передачи цифровых данных (последовательности нулей и единиц) используются методы цифровой модуляции (манипуляции), где параметры несущего сигнала изменяются скачкообразно. Основные виды: амплитудная манипуляция (ASK), частотная манипуляция (FSK) и фазовая манипуляция (PSK).

Технически модуляция выполняется в специальных электронных устройствах — модуляторах, которые являются частью передатчика. Модулятор получает на вход два сигнала: информационный и несущий, и на выходе формирует модулированный сигнал.

Ответ: Модуляция осуществляется путем изменения одного из параметров (амплитуды, частоты или фазы) высокочастотной несущей волны с помощью специального устройства — модулятора. В зависимости от того, какой параметр изменяется, различают аналоговые (амплитудная АМ, частотная ЧМ, фазовая ФМ) и цифровые (амплитудная, частотная, фазовая манипуляция) виды модуляции.