Модуляция

СОДЕРЖАНИЕ: Модуляция. Модулированные колебания. 1) Пусть есть сигнал если - константы Þ чисто гармонический "не модулированный" сигнал - т.н. несущую с частотой

Модуляция. Модулированные колебания.

1) Пусть есть сигнал

если

- константы Þ 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

Þ если в отсутствии модуляции (т.е. при
) мощность передатчика
, то при модуляции

Þ
при

Þ
при

Средняя мощность

Þ
при
Þ

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 (

)
Þ 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
Þ 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

Þ
Þ 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

Þ для модуляции чистым тоном фазовая и частотная модуляции эквивалентны

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

Но: в общем случае эквивалентности нет - например, если

Для ЧМ имеем фиксированный сдвиг частоты

Þ линейно нарастающий сдвиг фазы

Для ФМ имеем постоянный сдвиг фазы

Þ
- частота не изменяется

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

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

Если модуляция не глубокая (

), то

Þ

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 Þ общая мощность в боковых полосах =
; но достоинство - полная мощность сигнала не меняется

При увеличении индекса модуляции

возникают ряды

Þ

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,

Þ подав ФМ-сигнал на ЧМ-детектор, на выходе получим производную от модулирующего сигнала Þ введя далее интегрирующее звено, получим ФМ-детектор:

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

СКАЧАТЬ ДОКУМЕНТ

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ  [можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта - спам опубликован не будет

Ваше имя:

Комментарий

Видео

Теория радиоволны модуляция и спектр  [ВИДЕО]

Что такое АМПЛИТУДНАЯ и ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ Как реализуется РАДИОСВЯЗЬ  [ВИДЕО]

Лекция модуляция электрических сигналов  [ВИДЕО]
УРОКИ ИГРЫ НА ГИТАРЕ МОДУЛЯЦИЯ СМЕНА ТОНАЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ МУЗЫКИ САМОУЧКА  [ВИДЕО]
Модуляция сигнала  [ВИДЕО]
Урок 33 Широтно импульсная модуляция  [ВИДЕО]
Частотная модуляция  [ВИДЕО]
КАК ПРОИСХОДИТ РАДИОПЕРЕДАЧА И РАДИОПРИЁМ АМПЛИТУДНАЯ И ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ РадиолюбительTV 15  [ВИДЕО]
Модуляция через минорную субдоминанту мажора  [ВИДЕО]
Уроки гармонии Отклонения и модуляции на примере Layla  [ВИДЕО]
Виды модуляций мелодико хроматическая модуляция  [ВИДЕО]
Digital Modulation Techniques Цифровая модуляция Основы Part 1  [ВИДЕО]

Copyright © MirZnanii.com 2015-2017. All rigths reserved.