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

60047. Складання та розв’язання задач на матеріалі навколишнього світу, як засіб розвитку пізнавальних інтересів учнів 51 KB
  Дитина з малих років повинна розуміти що все досягається працею і що працювати непросто. Як правило всі діти 67 років з великим бажанням йдуть до школу їм все цікаво вони завжди хочуть відповідати руки їх постійно тягнуться вгору вони навіть...
60048. Розв’язання сюжетних задач 245.5 KB
  Мета заняття: дидактична: формувати навички розвязування текстових задач розвивати в учнів усну і письмову культуру мовлення логічне мислення заохочувати учнів до самостійної навчальної діяльності виховувати у них позитивну мотивацію...