Не модулированный




Скачать 55.79 Kb.
Дата06.06.2016
Размер55.79 Kb.
Модуляция. Модулированные колебания.
1) Пусть есть сигнал
если - константы  чисто гармонический "не модулированный" сигнал - т.н. несущую с частотой
Если или подвергаются медленному (в сравнении с ) изменению, то сигнал называют модулированным. Низкочастотный сигнал, задающий это изменение, называют модулирующим. Процесс формирования модулированного сигнала называют модуляцией.
Изменение при модуляции амплитуды - это амплитудная модуляция (АМ)
Изменение при модуляции угла - это угловая модуляция; ее делят на

частотную модуляцию (изменение частоты ) и фазовую (изменение фазы )


В общем случае модуляция превращает гармонический сигнал в негармонический (при любом способе модуляции). Если полоса модулирующего сигнала , то полоса модулированного сигнала

------------------------------------------------------------------------------------------------------


2) Амплитудная модуляция. Амплитудно-модулированные колебания.
Здесь :
- несущая
- "смещенный" модулирующий сигнал

(будет огибающей при )


- амплитудно-модулированный сигнал

нормальная модуляция перемодуляция (искажение огибающей)

при
Но: мощность  если в отсутствии модуляции (т.е. при ) мощность передатчика , то при модуляции
при
при
Средняя мощность

при
не очень выгодная модуляция, т.к. пиковая мощность , а средняя мощность только ; достоинство - простота модуляции и демодуляции (детектирование)

Спектр АМ сигнала вычисляли :



верхняя и нижняя боковые частоты с
- и полоса сигнала расширилась до (!)

В пределе ()  мощность в боковых полосах


Для сложного модулирующего сигнала - свертка в частотной области ! - т.к. есть перемножение во временной области

- симметрично по

- спектр несущей

- спектр АМ сигнала
Недостатки АМ - удвоение полосы сигнала и потери мощности на несущую (не содержит информации, но излучается даже без модуляции !), плохое использование выходного каскада передатчика.
Варианты:

------------------------------------------------------------------------------------------------------


DSB-модуляция (double-sideband)



- соответствует АМ при


- полоса удваивается, но экономится мощность

(нет потерь на несущую)


Для передатчика с заданной имеем

(ранее для АМ имели при )


При простоте модулятора существенный недостаток DSB - крайняя сложность демодуляции.

------------------------------------------------------------------------------------------------------


SSB - модуляция (single-sideband)

- достоинство - минимально возможная полоса (= полосе модулирующего сигнала), высокий КПД (нет несущей), эффективное использование мощности передатчика


Недостаток - сложность модулятора; зато - простота демодуляции :

Но: в приемнике надо иметь очень стабильный генератор


Сейчас - SSB - основной тип модуляции для связи в КВ диапазоне (3-30MHz).

------------------------------------------------------------------------------------------------------

3) Угловая модуляция - два связанных варианта - частотная модуляция (ЧМ) и фазовая модуляция (ФМ).
Пусть имеем сигнал вида с фазой , в общем случае зависящей от времени
Если - то это гармонический сигнал с
Если - имеем линейный по времени набег фазы - эквивалентно  колебания с линейно нарастающей фазой есть колебания со смещенной частотой - т.к. есть связь и
В общем случае , полная фаза колебаний

, а мгновенная частота

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Пусть мы воздействуем модулирующим сигналом на мгновенную частоту так, что (- крутизна частотной модуляции, или коэффициент преобразования напряжение-частота)

Если , то


- т.н. девиация частоты (ее максимальное отклонение)
Тогда  модуляция частоты в пределах чистым тоном частоты есть модуляция фазы в пределах тем же тоном.
Величина - индекс модуляции (максимальное отклонение фазы); определяется только девиацией и модулирующей частотой

------------------------------------------------------------------------------------------------------


Обратно, если чистым тоном модулируется фаза так, что
, то
или с

 для модуляции чистым тоном фазовая и частотная модуляции эквивалентны

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Но: в общем случае эквивалентности нет - например, если


Для ЧМ имеем фиксированный сдвиг частоты  линейно нарастающий сдвиг фазы
Для ФМ имеем постоянный сдвиг фазы - частота не изменяется

------------------------------------------------------------------------------------------------------


Для определения спектра ЧМ (ФМ) сигнала при гармонической модуляции распишем:

Если модуляция не глубокая ( ), то



Т.о. при спектр мощности точно соответствует АМ - три линии в спектре :



- но фаза нижней боковой полосы сдвинута (по отношению к АМ) на 180 градусов - как следствие, биения возникают не в амплитуде, а в фазе сигнала
Амплитуда боковых полос в раз меньше амплитуды несущей  общая мощность в боковых полосах = ; но достоинство - полная мощность сигнала не меняется

При увеличении индекса модуляции возникают ряды





в спектре ЧМ (ФМ) появляются частоты
При больших ширина спектра , причем несущая подавлена до уровня остальных составляющих :

Основное применение ЧМ - высококачественное радиовещание (при девиации частоты ~100KHz - т.е. с ) в диапазоне УКВ (60-100MHz) и в каналах передачи звука в телевещании. Причина - низкая чувствительность к паразитной амплитудной модуляции и к помехам.



------------------------------------------------------------------------------------------------------


Простейший способ ЧМ-модуляции - прямое воздействие на частоту генератора:

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Детектирование:
а) простейший вариант: ЧМАМ

б) стандартный способ:



Пусть на входе


Фазовый фильтр вносит сдвиг фазы - линейный по

Тогда

На выходе перемножителя
После НЧ-фильтра частота подавлена и выходной НЧ-сигнал будет


- крутизна преобразования частота-напряжение

------------------------------------------------------------------------------------------------------


Фазовое детектирование (демодуляция)
Как выяснили,  подав ФМ-сигнал на ЧМ-детектор, на выходе получим производную от модулирующего сигнала  введя далее интегрирующее звено, получим ФМ-детектор:

- интегратор одновременно будет выполнять функции НЧ-фильтра (давит высокочастотные составляющие)


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница