11523

Амплитудное модулирование и демодуляция

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Тема: амплитудное модулирование и демодуляция Цель работы: изучить механизм амплитудного модулирования. Научиться строить простейшие схемы модуляторов и демодуляторов. Теоретические сведения Амплиту...

Русский

2013-04-08

158.5 KB

26 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Тема: амплитудное модулирование и демодуляция

Цель работы: изучить механизм амплитудного модулирования. Научиться  

                        строить простейшие схемы модуляторов и демодуляторов.

Теоретические сведения

 Амплитудная модуляция. Модуляцией колебаний называется медленное по сравнению с периодом колебаний изменение амплитуды, фазы или частоты колебаний по определенному закону.

Такое изменение осуществляется для того, чтобы с помощью радиочастотного колебания передавать сообщения: речь, музыку, изображение, телеметрические показания датчиков, кодированные сигналы управления.

Радиочастотное колебание характеризуется амплитудой, частотой и фазой. Соответственно различают три основных вида модуляции: амплитудную, частотную и фазовую.

При амплитудной модуляции изменяется только амплитуда колебания, а фаза и частота остаются неизменными. Однако отметим, что в некоторых случаях при амплитудной модуляции возникает также и нежелательная паразитная частотная или фазовая модуляция. При амплитудной модуляции косинусоидальным сигналом модулированное колебание е(t) имеет вид

,

                                            

где  - амплитуда несущего колебания; m - коэффициент модуляции; - частота модулирующего колебания; - частота несущего колебания.

Амплитудно-модулированное радиочастотное колебание показано на рис.3.1.

 

Рис. 3.1.

Максимальное и минимальное значение амплитуды:

Коэффициент амплитудной модуляции есть отношение разности между максимальной и минимальной амплитудами к их сумме:

    

                              

Этой формулой пользуются для определения коэффициента модуляции и в том случае, когда модуляция производится не гармоническим колебанием, а колебанием сложной формы, например когда модуляция «вверх» и модуляция «вниз» неодинаковы:

.    

                                       

При модуляции гармоническим колебанием результирующее радиочастотное модулированное колебание можно представить в виде суммы колебаний:

.             

Таким образом, спектр радиочастотного колебания при амплитудной модуляции гармоническим колебанием состоит из трех составляющих: нижней боковой, несущей и верхней боковой.

Различают максимальную, минимальную и среднею мощность модулированного колебания.

При гармоническом модулирующем сигнале максимальная мощность

,                                                                          

где = - мощность несущего колебания, выделяющаяся на некотором сопротивлении R.

При m=1

 .                                                                                    

Минимальная мощность

.                                                                           

При m=1

.                                                                                            

Средняя мощность равна сумме мощностей всех составляющих спектра. При модуляции гармоническим колебанием

.

При m=1

.

Методы осуществления амплитудной модуляции. Из выражения (3.1) видно, что для осуществления амплитудной модуляции необходимо перемножение несущего и модулирующего колебаний. Это можно сделать с помощью как линейных, так и нелинейных преобразований.

На рис. 16.2. показана схема, в которой модуляция осуществляется подачей модулирующего колебания на базу. Из схемы следует, что напряжение на базе является суммой модулируемого и модулирующего колебаний.

Рис. 3.2

На рис. 3.3 приведена схема эмиттерного модулятора. Дифференциальный усилитель на транзисторах VT1 и VT2 включен по схеме фазоинвертора. Генератор стабильного тока создает стабильный ток, значение которого пропорционально входному низкочастотному напряжению. При малых входных высокочастотных и низкочастотных напряжениях амплитуда выходного напряжения

,

где и  - коэффициенты пропорциональности; - амплитуда входного высокочастотного напряжения; F(t) - функция, задающая временную зависимость модулирующего напряжения.

 

Рис. 3.3

 Диодный детектор. Детектированием называется процесс выделения модулирующего сигнала из модулированного высокочастотного колебания.

Схемы, с помощью которых осуществляется детектирование, применяются и в случаях, когда высокочастотные колебания не являются модулированными. Поэтому часто под детектированием понимают процесс выделения тех или иных параметров высокочастотного колебания.

Использую принцип детектирования, можно определить амплитуду, частоту, фазу, длительность его прихода, а также выявить изменение этих величин, если они происходят.

Наиболее широко применяется диодный детектор. Схема диодного детектора и процесс детектирования показаны на рис. 3.4. При наличии на входе детектора немодулированного колебания на выходе появляется постоянное напряжение с небольшими пульсациями.

Рис. 3.4

Следует обратить внимание на различие постоянных времени заряда и разряда конденсатора. Постоянная времени заряда конденсатора С, где - сопротивление диода в прямом направлении; С - емкость, шунтирующая сопротивление нагрузки детектора R. Постоянная времени разряда конденсатора =RC.

Как правило, эти постоянные времени сильно различаются, так как обычно R>>. Например, сопротивление лампового диода в прямом направлении порядка 200-500 Ом, в то время как в приемниках импульсных и телевизионных сигналов R - порядка 2-3 кОм, в радиовещательных приемниках - порядка 200-300 кОм.

Процесс детектирования модулированного напряжения диодным детектором иллюстрируется временными диаграммами, показанными на рис. 3.5.

 

                   Рис. 3.5                                                     Рис. 3.6

Если увеличить сопротивление нагрузки R, то угол отсечки уменьшится и постоянная составляющая выходного напряжения приблизится к амплитуде входного напряжения , что хорошо видно из сопротивления рис. 3.5 и 3.6.

Иногда временные диаграммы удобно изображать в непосредственной связи с вольт-амперной характеристикой диода.

 Нелинейные искажения вследствие инерционности детектора. На рис. 3.7 показаны нелинейные искажения, возникающие в детекторе вследствие его инерционности.

 

Рис. 3.7

При большой постоянной времени разряда диод может оказаться запертым, когда амплитуда высокочастотного напряжения уменьшается быстрее, чем . На участке ab, когда диод заперт, форма выходного напряжения не соответствует изменению амплитуды входного напряжения.

Сопоставляя скорость изменения огибающей и скорость изменения постоянного напряжения на конденсаторе при разряде, можно вывести условие отсутствия нелинейных искажений. Нелинейные искажения, возникающие вследствие инерционности, отсутствуют, если

,

где - верхняя частота модулирующего сигнала; m - коэффициент модуляции для частоты .

Ход работы

  1.  Изучить принцип амплитудного модулирования сигнала и его обратное преобразование.
  2.  На примере ammod.ac4, detected.ac4. изучить особенности схем подключения.
  3.  В соответствии с вариантом собрать схему и провести «передачу» сигнала с заданными параметрами.

Результат работы: собрать действующие схема амплитудного модулятора и демодулятора с параметрами в соответствии с вариантом.

Таблица 3.1

Варианты лабораторных заданий

1

2

3

Примечание: значения величин выдаются преподавателем на лабораторных работах.

Контрольные вопросы

  1.  Определение  модуляции?
  2.  Характеристика АМ.
  3.  Схемы модулятора.
  4.  Схема демодулятора.
  5.  Нелинейные искажения. Выбор емкости конденсатора.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28062. Основные принципы, правила и методы охраны окружающей среды 7.44 KB
  основные принципы правила и методы охраны окружающей среды. Под охраной окружающей среды понимают совокупность международных государственных и региональных правовых актов инструкций и стандартов доводящих общие юридические требования до каждого конкретного загрязнителя и обеспечивающих его заинтересованность в выполнении этих требований конкретных природоохранных мероприятий по претворению в жизнь этих требований. Охрана окружающей природной среды складывается из: правовой охраны формулирующей научные экологические...
28063. Охрана и рационально использование лугов и пастбищ 4.83 KB
  На лугах и пастбищах произрастает около 60 видов растений основными из которых являются злаковые и сложноцветные до 3 всей растительной массы. видов растений человек использует всего 25 тыс. видов а в хозяйственных целях употребляется лишь 250. В лекарственных целях применяется 1500 видов и ежегодная их заготовка составляет 20 тыс.
28064. Охрана и рациональное использование земель. Меры по охране земель 10.93 KB
  Человечеству необходимо улучшать охрану природы усилить работу по сохранности сельскохозяйственных угодий борьбу с эрозией почв повысить темпы работ по рекультивации земель обеспечить их защиту от селей оползней обвалов засоления заболачивания подтопления и иссушения. Как немыслима жизнь без воздуха и воды так немыслима она и без почвы на которой произрастают растения и обитает большинство животных. Под влиянием человеческой деятельности на нашей планете ускоряется развитие неблагоприятных...
28065. Право природопользования и его виды 6.38 KB
  Право природопользования является одним из важнейших институтов экологического и природоресурсного права. Виды права природопользования По критерию объекта – это право землепользования лесопользования водопользования пользования недрами животным миром растительным миром вне лесов атмосферным воздухом. Общее право характеризуется производностью от конституционного права каждого на благоприятную окружающую среду на свободу передвижения и т. Оно характеризуется платностью и необходимостью принятия...
28066. Право собственности на природные ресурсы 6.84 KB
  Под понятием права собственности на землю и другие природные ресурсы т. Исходные положения регулирующие право собственности на землю и другие природные ресурсы установлены в ст. 9 Конституции РФ которая гласит что земля и другие природные ресурсы могут находиться в частной государственной муниципальной и иных формах собственности.
28067. Правовое обеспечение экологического контроля на гос и муниципальном уровнях 3.13 KB
  Положение об осуществлении гос лесного контроля и надзора осуществляемого Федй службой по ветеринарному и фитосанитарному надзору Федй службой по надзору в сфере ПП и органами исполнительной власти субъктов РФ утверждено Постановлением Правительства РФ от 22 июня 2007г №394. В соответствии с законодательством муниципальные образования наделены полномочиями по осуществлению муниципального лесного контроля и муниципального земельного контроля. Осуществление муниципального экологического контроля органами местного самоуправления действующим...
28068. Правовой режим особо охраняемых территорий 5.54 KB
  Особо охраняемые природные территории определены законодательством РФ как участки земли водной поверхности и воздушного пространства над ними где располагаются природные комплексы и объекты имеющие особое природоохранное научное культурное эстетическое рекреационное и оздоровительное значение. Общественные отношения в сфере организации охраны и использования особо охраняемых природных территорий с целью сохранения уникальных и типичных природных комплексов и объектов достопримечательных...
28069. Правовой режим селитебных территорий 11.23 KB
  Требования охраны окружающей природной среды экологическойбезопасности при осуществлении градостроительной деятельности заключаются в следующем: разработка градостроительной документации строительство и реконструкция городских и сельских поселений зданий строений и сооружений должны осуществляться с соблюдением требований охраны окружающей природной среды экологической безопасности и санитарных правил. При этом необходимо учитывать состояние территорий городских и сельских поселений последствия вредного воздействия хозяйственной и иной...
28070. Правовые основы обеспечения экологической безопасности РФ 10.09 KB
  Обеспечение экологической безопасности России Концепция относит к совместному ведению Федерации и ее субъектов п. Обеспечение экологической безопасности следует рассматривать в неразрывной связи с правом каждого на благоприятную окружающую среду достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба причиненного здоровью или имуществу экологическим правонарушением ст. Не менее важен ФЗ О радиационной безопасности населения который определяет правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны его...