Передатчики с угловой модуляцией (стр. 1 из 2)

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра радиотехники

РАСЧЕТНО – ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА 2

на тему: Передатчики с угловой модуляцией

Специальность: 050719 Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Выполнила Наби П. Группа БРЭ-09-16

Номер зачетной книжки: 093084

Руководитель: старший преподаватель Кондратович А. П.

__________________________ «____» _________________________2011 г.

Алматы 2011

Содержание

1 Угловая модуляция…………………………………………………………......3

1.1 Частотная модуляция…………………………………………………….…..4

1.2 Частотный модулятор………………………………………………….…....6

1.3 Достоинства частотной и фазовой модуляций…………………………......7

2 Прямые и косвенные способы получения ЧМ и ФМ колебаний….…......…8

3 Построение передатчиков с угловой модуляцией………………………..….9

3.1 Передатчики низовой радиосвязи…………………………………….…....10

3.2 Передатчики на УКВ……………………………………………….…….....11

Заключение…………………………………………………………….………...12

Список литературы………………………………………………….………..…13

1 Угловая модуляция

Формирование радиочастотных сигналов, имеющих заданные временные, спектральные и энергетические характеристики, их последующая передача по специальным направляющим электромагнитным системам или через свободное пространство к потребителю осуществляется с помощью радиопередающего устройства (РПДУ).

Современное РПДУ представляет сложное устройство, состоящее из большого числа каскадов и цепей. Для генерирования и формирования радиосигналов используются различные приборы и активные элементы (АЭ): лампы, транзисторы и т.д. Основными электрическими характеристиками передатчика, определяющими его конструкцию, являются мощность, диапазон несущих частот, вид и требуемое качество модуляции.

Передатчики с угловой модуляцией (УМ) получили широкое распространение в радиосвязи.

Угловая модуляция может быть частотной или фазовой; она применяется в системах низовой радиосвязи различных диапазонов частот, в радиовещании на УКВ, в звуковом сопровождении телевизионного вещания, наземной радиорелейной связи прямой видимости, тропосферной и космической связи. Кроме того, угловая модуляция используется в радиотелеметрии, в системах радиоуправления, в некоторых системах радионавигации и радиолокации. Упрощенно ЧМ и ФМ представляются в виде:

(1)

где m – индекс модуляции;

W - частота модулирующего колебания

Модуляция называется фазовой , если индекс модуляции m пропорционален амплитуде модулирующего сигнала UW и не зависит от его частоты W.

Модуляция называется частотной , если девиация (отклонение) частоты Dw от среднего значения w0 пропорциональна UW и не зависит от частоты W, т. е. если индекс модуляции m пропорционален UW и обратно пропорционален W.[1]

Основные характеристики и показатели качества при УМ определяются статической модуляционной характеристикой (СМХ) wЕмод или fЕмод , где Емод – постоянное напряжение, подаваемое на вход модулятора.[1]

Рисунок 2 – СМХ

Динамические модуляционные характеристики: амплитудная и частотная.

Рисунок 3 – Амплитудная ДМХ

Рисунок 4 – Частотная ДМХ

1.1 Частотная модуляция

При частотной модуляции амплитуда несущего колебания остается постоянной, а несущая частота ω0 изменяется во времени по закону модулирующего сигнала.[2]

Рисунок 1.1 - Частотная модуляция:

а – несущее колебание;

б – модулирующий сигнал;

в – частотно – модулированный сигнал;

и н – мгновенное значение напряжения несущего колебания;

и – мгновенное значение напряжения модулирующего сигнала;

и чм – мгновенное значение напряжения частотно – модулированного сигнала;

t – текущее значение времени

На рисунке 1.1 показаны графики модулирующего синусоидального звука и колебания с переменной высокой частотой, полученного в результате частотной модуляции. Во время первого положительного полупериода звукового колебания частота несущего колебания возрастает, доходит до наибольшего значения, а затем возвращается к первому значению. В течение другого отрицательного полупериода звука частота несущего колебания уменьшается, доходит до наименьшего значения и снова принимает первоначальное значение. Чем больше амплитуда модулирующего сигнала, тем сильнее изменяется частота.

При частотной модуляции модулируемым параметром является частота гармонического колебания ω0 , которая получает приращение Δω, зависящее от времени и пропорциональное мгновенному значению модулирующего сигнала U . В случае гармонического колебания мгновенная частота ω не меняется во времени, она равна несущей частоте ω0 .
При частотной модуляции частота несущего колебания ω связана с

модулирующим сигналом U зависимостью: ω = ω 0 + k ч U (2)

где ω 0 несущая частота несущего колебания;

k ч размеренный коэффициент пропорциональности между частотой и напряжением, рад / (В·с).


Максимальное отклонение мгновенного значения частоты модули-рованного колебания от среднего значения называется девиацией частоты.

ω д = ω m ф = k ч U / ω , (3) где ω - мгновенное значение круговой частоты;

m ф - девиация фазы несущего колебания (индекс частотной модуляции);

U амплитуда модулирующего сигнала.

1.2 Частотный модулятор

Наибольшее применение имеет частотный модулятор на основе варикапа – полупроводникового диода с обратно смещенным p-n-переходом. Закон изменения емкости p-n-перехода, называемой барьерной, или зарядной, от величины обратного напряжения U имеет вид:

C(U)=Cнач / (1 + |U|/φ0 )΄ (4)

где Снач – начальная емкость;

φ0 =0,5 … 0,7 В (для кремния) - контактная разность потенциалов.

Рисунок 1.2 – График зависимости C(U)

Рисунок 1.3 - Схема частотного модулятора с варикапом, подключенным к контуру автогенератора

1.3 Достоинства частотной и фазовой модуляций

Главным достоинством частотной модуляции является ослабление действия помех, что позволяет улучшить качество приема. По сравнению с амплитудной модуляцией при частотной модуляции лучше используется мощность передатчика.

В радиосвязи и радиовещании успешно применяется частотная модуляция. В нашей стране создана сеть УКВ радиовещательных станций, работающих с частотной модуляцией в диапазоне 64,5 – 73 МГц. Для радиовещания применяется широкополосная частотная модуляция, при которой наибольшее отклонение частоты от первоначального значения достигает десятков килогерц (обычно + 75 кГц). Такое отклонение частоты допустимо только в случае, если частота несущих колебаний достаточно велика. Поэтому радиовещание с частотной модуляцией ведется на ультракоротких волнах, т. е. на частотах не менее десятков мегагерц.

Передатчики с ФМ нашли широкое применение на практике из-за существенных преимуществ по сравнению с амплитудной модуляцией (АМ) и частотной модуляцией (ЧМ):

- хорошая помехоустойчивость;

- использование АЭ в выгодном энергетическом режиме.

Разнородный характер передаваемой информации (телефония, телеграфия, передача данных и т.д.) требует выполнения жестких ограничений на такие параметры передатчика, как стабильность частоты, нелинейные искажения, амплитудно - и фазочастотные характеристики.

Тракт формирования ФМ сигнала обычно является маломощным, т.к. к уровню вносимых искажений и стабильности характеристик предъявляются наиболее высокие требования. В настоящее время применяется почти исключительно фильтровой метод (метод повторной балансной модуляции), характеризуемый высокой стабильностью качественных показателей основных узлов тракта формирования.[2]

К передатчикам с ФМ предъявляются высокие требования к стабильности частоты. Для обеспечения требуемой стабильности поднесущие частоты вырабатываются синтезатором сетки частот. Усиление ФМ сигнала осуществляется в двух ступенях: в предварительных усилителях или усилителях промежуточной частоты и в оконечных каскадах усилителя мощности. Главными требованиями для усилителей является высокая линейность и надёжность.[2]

2 Прямые и косвенные способы получения ЧМ и ФМ колебаний

Существуют прямые и косвенные методы получения ФМ и ЧМ колебаний. При прямых методах модулирующее колебание непосредственно воздействует на необходимый для данной модуляции параметр частоту или фазу высокочастотного колебания. В первом случае частотный модулятор представляет собой автогенератор, в контур которого включен реактивный элемент, управляемый модулирующим сигналом. Прямая фазовая модуляция осуществляется в цепи, через которую проходит ВЧ колебание и сдвиг фазы выходного сигнала изменяется под действием сигнала модуляции.


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.