Читайте также:
|
В радиотехнике для передачи сообщений используются радиосигналы - электрические колебания, параметры которых изменяются в соответствии с передаваемой информацией.
Радиосигнал формируется в радиопередающем устройстве, и этот процесс называется модуляцией. В переводе с латинского процесс модуляции означает процесс изменения.
Устройства, осуществляющие данный процесс называется модуляторами.
Для формирования радиосигнала на модулятор подается несущая функция (несущие колебания) 
. Для управления параметрами несущих колебаний подается управляющий сигнал 
(рис.1.1).
Модулированная функция 
является радиосигналом.
Рис.1.1
Выбор вида модуляции определяется требованиями к радиосистеме, в которую входит РПУ. При этом учитываются точность формирования сигнала, условия его излучения, распространения, приема и обработки.
Известно, что гармонические колебания характеризуются тремя параметрами: амплитудой, частотой и начальной фазой.
Таким образом, при изменении одного параметра переносчика возможно получение амплитудно-модулированного сигнала (АМС), частотно-модулированного сигнала (ЧМС) и фазо-модулированного сигнала (ФМС).
Возможно применение более сложного вида модуляции при изменении одновременно во времени двух параметров переносчика и получения при этом сигналов АЧМС и АФМС.
В радиотехнических системах очень часто используют также сигналы при которых параметры переносчика сигнала изменяются скачкообразно. Такие сигналы называются манипулированные. При изменении фазы и частоты - фазо и частотно-манипулированные сигналы, при изменении амплитуды - импульсно-модулированный сигнал.
При импульсном методе передачи информации возможный спектр видов модуляции резко возрастает.
Возможно получение сигналов с:
амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ);
частотно-импульсной модуляцией (ЧИМ);
фазо-импульсной модуляцией (ВИМ);
широтно-импульсной модуляцией (ШИМ);
кодово-импульсной модуляцией (КИМ).
Возможно и более сложная модуляция если использовать комбинацию вышеперечисленных видов модуляции.
При амплитудной модуляции в соответствии с передаваемой информацией изменяется амплитуда колебаний при постоянной частоте и начальной фазе
(1.1)
Амплитуда колебаний изменяется под воздействием модулирующего сигнала
, (1.2)
где 
- амплитуда немодулированных колебаний;
-модулирующий сигнал; 
- коэффициент пропорциональности.
На практике в качестве модулирующего сигнала часто используют гармонические колебания низкой частоты (тональная модуляция).
, (1.3)
где 
и 
- амплитуда, частота и начальная фаза модулирующего сигнала.
В этом случае огибающая амплитудно-модулированных колебаний описывается выражением
(1.4)
где 
- наибольшее отклонение амплитуды сигнала от среднего значения;
- коэффициент пропорциональности.
Мгновенное значение тонально-модулированного сигнала описывается выражением
(1.5)
где 
- коэффициент модуляции, 
.
Если в выражении (2.5) осуществить перемножение, то можно выделить составляющие спектра амплитудно-модулированного сигнала.
(1.6)
Из выражения видно, что амплитудно-модулированные тональным сигналом колебания имеют дискретный спектр, состоящий из трех составляющих: исходного немодулированного колебания амплитудой , верхней и нижней боковых составляющих амплитудой 
на частотах 
и 
.
Амплитуда АМС может изменяться от 
до 
.
Мгновенное значение мощности может изменяться в пределах от 
до 
, где 
- мощность несущих колебаний.
Средняя за период модуляции мощность определяется суммой мощностей гармонических составляющих
. (1.7)
При 
.
Последнее соотношение показывает на существенный недостаток амплитудной модуляции - только третья часть мощности передатчика затрачивается на излучение боковых составляющих, несущих передаваемую информацию.
Для устранения этого недостатка часто используют однополосную передачу, при которой радиопередающим устройством излучается лишь одна боковая составляющая спектра сигнала. В приемном устройстве по несущей частоте 
и принятой одной боковой составляющей восстанавливается спектр сигнала и извлекается полезная информация.
Графики сигналов и их спектры представлены на рис.1.1.
Рис. 1.1
В реальных системах радиосвязи передаваемая информация представляет собой не однотональный, а многотональный периодический сигнал с шириной спектра (рис.1.2)
,
где 
и 
- максимальная и минимальная частоты составляющих спектра
модулирующего сигнала.
Рис. 1.2
В этом случае спектр амплитудно-модулированного сигнала будет состоять из составляющих на несущей частоте wо и двух боковых полос частот, нижней и верхней.
Ширина спектра амплитудно-модулированного сигнала - 
.
Амплитудная модуляция осуществляется путем изменения напряжения на одном из электродов активного элемента каскадов (каскада) генератора несущих колебаний в соответствии с передаваемой информацией.
В таких каскадах модуляция может осуществляться следующими способами:
изменением напряжения на управляющем электроде - управляющей сетке, базе (модуляция смещением);
изменением напряжения на аноде (коллекторе);
комбинированным способом;
при использовании лампы типа пентод модуляция может осуществляться кроме того по экранной или защитной сетке.
При модуляции смещением в модулируемом каскаде в соответствии с передаваемой информацией изменяется напряжение на управляющем электроде активного элемента, что приводит к изменению крутизны вольт-амперной (входной) характеристики
,
где 
- постоянное напряжение смещения;
- модулирующее напряжение.
Вариант схемы усилительного каскада на транзисторе, работающего в режиме модуляции смещением представлен на рис.1.3.
Рис. 1.3
Это схема резонансного усилителя с последовательным питанием и смещением от внешнего источника смещения . Контур 
, 
настроен на частоту входного сигнала. Емкости 
, 
- разделительные емкости, реактивное сопротивление которых для переменных составляющих токов малы. Емкость 
-блокировочная емкость, шунтирующая источник питания по высокой частоте.
Модулирующее напряжение на частоте 
прикладывается к управляющим электродам база-эмиттер со вторичной обмотки трансформатора 
.
Для исключения влияния сигнала на несущей частоте на работу трансформатора и шунтирования этого сигнала через цепь смещения последовательно со вторичной обмоткой трансформатора включена индуктивность 
. Индуктивность выбирается таким образом, чтобы индуктивное сопротивление ее на частоте модулируемого сигнала было намного больше, чем модулирующего сигнала (
).
Дополнительная защита источника модулирующего каскада от токов на несущей частоте осуществляется включением в схему блокировочной емкости 
, величина которого выбирается так, чтобы реактивное сопротивление на частоте несущего сигнала было много меньше сопротивления на частоте модулирующего сигнала 
.
Емкость 
- блокировочная емкость источника смещения. Шунтирует источник смещения по переменной составляющей тока базы на частоте модулирующего сигнала.
Усилительный каскад работает, как правило, в режиме с отсечкой коллекторного тока. При отсутствии модулирующего сигнала происходит усиление входных высокочастотных колебаний. Ток коллектора представляет собой последовательность пульсирующих импульсов, амплитуда которых соответствует режиму работы каскада и амплитуде входного модулируемого сигнала.
При подаче модулирующего напряжения
импульсы коллекторного тока будут дополнительно промодулированы по амплитуде на частоте 
. На частотно-избирательной нагрузке выделяется амплитудно-модулированный сигнал.
При коллекторной модуляции в соответствии с модулирующим сигналом изменяется коллекторное напряжение питания.
Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 126 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
| подача в уполномоченный орган гражданином заявления о предоставлении земельного участка | | | Импульсная модуляция |