Сигнали та процеси в радіотехніці (стр. 8 из 9)

Рисунок 4.8 Відгук узгодженого фільтра на дельта-функцію

При подачі дельта-функції на виході отримаємо імпульсний відгук:

Рисунок 4.9 Відгук узгодженого фільтра на заданий сигнал

5. Проходження сигналів через кола

5.1 Визначити смугу пропускання селективного кола для проходження АМК, ФМК та ЧМК, яка забезпечує проходження сигналів без спотворень

Для забезпечення проходження сигналу через коло його смуга пропускання повинна бути не меншою за ширину спектру сигналу. Розрахуємо ширину спектру для АМК, ФМК та ЧМК.

Для АМК ширина спектра сигналу визначається максимальною гармонікою керуючого коливання - для досліджуваного сигналу це 11 гармоніка:

Розрахуємо частоту Ω для заданого сигналу:

Тоді смуга пропускання кола для проходження АМК:

При фазово-модульованому коливанні смуга пропускання визначається парціальними індексами модуляції m. Як і у розділі 2, обмежимося розгляданням 3-х гармонік керуючого сигналу (до рівня 0.1m):

Таблиця 5.1.

n	1	2	3
m_n	1.679	1.013	0.362

Кількість гармонік від кожної гармоніки керуючого сигналу буде визначатися формулою:

Найвищу гармоніку знайдемо так:

ω_max= (2+2·2+3) Ω = 9Ω

ширина спектру залишається постійною у часі.

Знайдемо смугу пропускання:

Для ЧМК ширина спектра визначається як:

де ω_д - девіація частоти:

- девіація частоти, зумовлена n-ю гармонікою керуючого сигналу. Знайдемо її з виразу:

Тоді:

Отримали ширину спектру таку ж, як і для ФМ-коливання. Різниця лише у тому, що девіація частоти є функцією часу.

Висновок:

У результаті розрахунків отримали, що ширина спектрів для ЧМК та ЧМК співпадає і у даному випадку не перевищує ширини спектру АМК. Але ми знехтували гармоніками, парціальні індекси модуляції яких менше за 0.1 від максимального (сигнал ЧМК формувався на базі 3-х гармонік керуючого сигналу порівняно з 11 для АМК). Насправді, для забезпечення високоякісної передачі сигналу, тобто необхідної кількості гармонік та без лінійних спотворень, смуга пропускання для ЧМК повинна бути значно ширшою та охоплювати складові з малими амплітудами.

Знайдемо лінійні спотворення при проходженні АМК через коло, зі смугою пропускання, рівною ширині спектру, при настройці у резонанс.

Коефіцієнт модуляції по кожній гармоніці на виході кола визначається як:

де

- розстройка гармоніки відносно резонансної частоти контуру.

Звідси знайдемо коефіцієнт демодуляції:

Остання, 11 гармоніка буде знаходитися на границі смуги пропускання, тобто

. Тоді для n-ї гармоніки:

Крім того, контур здійснює фазовий зсув: виникає випередження нижніх бічних складових та затримка верхніх на величину

Додаткова фаза для від’ємних гармонік буде зі знаком “-".

Зведемо результати розрахунків у таблицю:

Таблиця 5.2

n	M_n	D_n	M_{n вих}	y_{n вх}, град	φ_n, град	y_{n вих}, град
1	0.168	0.996	0.167	0	5.194	5.194
2	0.203	0.984	0.199	-90	10.305	-79.695
3	0.109	0.965	0.105	-180	15.255	-164.745
4	0	0.940	0	90	19.983	109.983
5	0.039	0.910	0.036	-180	24.444	-155.556
6	0.023	0.878	0.020	90	28.610	118.610
7	0.0034	0.844	0.0029	0	32.471	32.471
8	0	0.809	0	90	36.027	126.027
9	0.00207	0.774	0.0016	0	39.289	39.289
10	0.0081	0.740	0.0059	-90	42.274	-47.726
11	0.0081	0.707	0.0057	-180	45	-135

5.2 Зобразити структурну схему приймача, який забезпечує прийом, підсилення, детектування радіосигналу, підсилення та реєстрацію відеосигналу

СФ - смуговий фільтр - забезпечує селекцію коливань необхідних частот, отриманих з антени.

ПВЧ - підсилювач високої частоти - попередньо підсилює високочастотний сигнал до необхідного рівня.

Гетеродин - представляє собою генератор ВЧ, частота якого перестроюється разом з частотою вхідного контуру так, що їх різниця завжди дорівнює проміжній частоті.

ЗМ - змішувач - на його виході формується різнична частота (проміжна частота)

ФЗС - фільтр зосередженої селекції - коливальна система з декількох фільтрів, за допомогою яких досягається задана смуга пропускання, необхідна форма АЧХ. Фільтр значно підвищує селективність усього приймача.

ППЧ - підсилювач проміжної частоти - проводить підсилення відфільтрованого сигналу ПЧ. За рахунок зниження робочої частоти отримують значний виграш в коефіцієнті підсилення.

Д - детектор - детектує сигнал, виділяючи низькочастотну складову.

ПНЧ - підсилювач низької частоти - безпосередньо підсилює корисний сигнал (відеосигнал).

Індикатор - виконує реєстрацію відеосигналу.

5.3 Побудувати схему амплітудного детектора, розрахувати його параметри, дати пояснення принципу роботи

Приведемо типову схему амплітудного детектора:

Рис. 5.3.1 Схема амплітудного детектора

Рисунок 5.3.2 АМК на вході детектора

Припустимо, що детектор працює у режимі великого сигналу. Тоді його вольт-амперну характеристику можна апроксимувати лінійною залежністю - маємо лінійний детектор. При подачі на вхід детектора АМ - коливання струм через діод буде протікати лише при позитивних півхвилях. Струм діода буде розділятися у кола резистора та конденсатора. Ємність С не дозволяє напрузі на виході швидко змінюватися у великих межах.

Параметри RC - кола підібрані так, що амплітуда на виході, змінюючись повільно порівняно з несучою, повторює амплітуду ВЧ - коливань на вході. Таким чином, на конденсаторі гаситься високочастотна складова, а на вихід проходить лише огинаюча вхідного сигналу. На рис.5.3 представлений ВЧ - сигнал на вході: АМ - коливання та пунктиром його огинаюча, на рис.5.4 - сигнал на виході детектора при ідеальному детектуванні.

Рисунок 5.3.3 НЧ - складова на виході детектора

При детектуванні повинна виконуватись ще така умова: постійна часу кола навантаження повинна бути малою порівняно з періодом модуляції. Інакше сигнал на виході буде відставати від огинаючої вхідного сигналу. Отже, для детектування без спотворень повинна виконуватися подвійна нерівність:

де ω₀ - частота несучого коливання, Ω - найменша гармоніка корисного сигналу.

Розрахуємо параметри кола для заданого керуючого сигналу.

Візьмемо середнє геометричне постійних часу та отримаємо:

Щоб на діоді витрачалося якомога менше потужності, необхідно, щоб опір навантаження перевищував опір діода: