Телеграф вполне можно передавать таким способом, это будет «тональный телеграф», еще применявшийся во время Второй мировой войны и до сих пор используемый в аэродромных радиомаяках. В диапазонах СВ и ДВ они передают обычно две буквы своего позывного через небольшие интервалы времени. Но такой способ передачи телеграфа с помощью AM неэффективен, и на КВ от него отказались, используя просто манипуляцию несущей с помощью телеграфного ключа. При этом передатчик излучает гораздо более узкий спектр шириной всего несколько десятков герц (тем шире, чем выше скорость манипуляции). Модулятор и усилитель 3Ч в телеграфном КВ-передатчике не нужны. Но на радиовещательный приемник такой телеграфный сигнал уже не услышишь, нужен специальный приемник с так называемым «телеграфным гетеродином».
Вернемся к AM.
Что же получится, если модулировать несущую не чистым тоном, а некоторым спектром звуковых частот, соответствующим речи или музыке? Каждый компонент звукового спектра образует свою пару боковых частот, и получается сложный спектр модулированного сигнала, содержащий несущую, верхнюю и нижнюю боковые полосы, как показано на рисунке 3. Верхняя боковая полоса (ВВП) в точности соответствует спектру звуковых частот (ЗЧ), но смещена по оси частот вверх на интервал, соответствующий значению несущей f0.
Нижняя боковая полоса (НБП) также точно отображает спектр звуковых частот, но зеркально отражает верхнюю боковую полосу относительно несущей. По-прежнему боковые полосы исчезают при отсутствии модуляции, и их суммарная мощность и возрастает до половины мощности несущей на пиках модуляции.
Теперь можно с определенностью ответить на вопрос о том, какую полосу частот занимает сигнал радиостанции. В справочниках указывают частоту несущей f0, расположенной в середине спектра АМ-сигнала, а полная ширина полосы сигнала соответствует удвоенной верхней модулирующей частоте FB. В соответствии с отечественными ГОСТ верхняя модулирующая частота принята равной 10 кГц, следовательно, ширина спектра частот сигнала радиостанции составляет 20 кГц.
AM используют только в диапазонах длинных, средних и коротких волн. На УКВ применяется другой вид — частотная модуляция, или ЧМ. То же в иностранной литературе и в названиях импортных приемников обозначается как FM (Frequency Modulation). При ЧМ в такт со звуковым сигналом изменяется частота излучаемых колебаний, а амплитуда их остается неизменной, как показано на рисунке 4.
Девиация, или максимальное отклонение частоты при модуляции, Af установлена равной 50 кГц стандартом, по которому работают станции нижнего радиовещательного диапазона УКВ-1, и 75 кГц — стандартом CCIR для верхнего диапазона УКВ-2. Полоса модулирующих звуковых частот составляет 30 Гц — 15 кГц.
Использовать ЧМ для радиовещания предложил известный американский радиоинженер, изобретатель и радиолюбитель-коротковолновик Эдвин Армстронг еще в 30-х гг. Опытные передачи на УКВ начались в Нью-Йорке в 1939 г., антенны передатчика были установлены на крыше самого высокого тогда сооружения — небоскреба «Эмпайр Стейт Билдинг». В нашей стране радиовещание на УКВ стало развиваться с 50-х гг. В связи с наплывом импортных приемников, у нас для радиовещания отведен и «западный» диапазон УКВ-2 (88 — 108 МГц).
Спектр сигнала при ЧМ очень широк, его полосу оценивают как 2(Δf + FB), что составляет 130–180 кГц. При модуляции чистым тоном с частотой F спектр радиосигнала содержит массу боковых частот fo ± n∙FB, где n = 1, 2, 3… (рис. 5). При модуляции реальным звуковым сигналом спектр еще сложнее. Такие широкополосные сигналы можно разместить только на УКВ, поскольку на низкочастотных диапазонах просто «не хватит места».
В диапазоне же, например, 88-108 Мгц можно теоретически разместить до 100 каналов ЧМ-вещания. Практически их меньше, и между соседними частотными каналами в одном населенном пункте стараются выдержать интервал не менее 400–500 кГц, учитывая несовершенство приемников.
Давным-давно и радиолюбители, и даже служебные станции использовали AM для связи на КВ! Однако быстро поняли, что AM для связи крайне неэффективна ввиду того, что мощность информационных боковых полос даже на пиках модуляции не превосходит половины мощности несущей. А в среднем коэффициент модуляции m не превосходит 0,3, и тогда мощность боковых полос получается где-то 5 % от мощности несущей. Остальные 95 % мощности тратятся впустую, бесполезно нагревая воздух и землю. Почему же не отказались от AM в радиовещании? По одной простой причине — у населения на руках более 4 миллиардов АМ-радиоприемников, и этих людей нельзя лишить возможности слушать радио. В то же время ЧМ на длинных, средних и коротких волнах использовать нельзя из-за широкого спектра излучаемых частот — станций много, и частотных полос на всех не хватит.