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

53321. Нумо, хлопці! 50.5 KB
  Ви – сильна половина нашого суспільства, майбутні воїни, захисники нашої держави. На вас наші надії і сподівання. Тож вітаємо вас і для вас сьогодні вірші, пісні, конкурси.
53322. Національно-визвольна війна українського народу під проводом Б. Хмельницького (Тематичне оцінювання) 41.5 KB
  Мета: систематизувати і закріпити знання учнів з теми; домогтися розуміння учнями практичнонаслідкових звязків в основних явищах і процесах періоду Національновизвольної війни; зясувати який навчальний матеріал учні засвоїли гірше і ще раз попрацювати з ним; продовжувати виробляти в учнів вміння давати письмові відповіді на питання; здійснювати диференційований підбір у перевірці знань учнів; працювати над виробленням в учнів розуміння ролі видатних діячів у боротьбі за незалежність України; виховувати...
53323. Б.ХМЕЛЬНИЦЬКИЙ: ПОЛІТИК, ДИПЛОМАТ, ПОЛКОВОДЕЦЬ 69.5 KB
  Богдан Хмельницький одна з яскравих постатей української історії. За словами відомого українського історика Крипякевича Хмельницький поклав печать свого духа на подальший розвиток Україниâ€. Хмельницького в історії України†Богдан Хмельницький гетьман України народився у 1595р. Хмельницький з дитинства вбирав у себе вільне повітря покозаченої України тим більше що матийого була козачкою з Переяслава.
53324. Національно-визвольна війна українського народу середини ХVII ст. під проводом Б.Хмельницького 151 KB
  Навчати давати характеристику історичній постаті на прикладі Богдана Хмельницького. Зважаючи на те що до сьогодні збереглося понад півсотні портретів Хмельницького інколи важко зрозуміти якою ж насправді була зовнішність гетьмана. Однак можна стверджувати що найточніше її відтворив на своїй гравюрі гданський майстер Гондіус адже створив він її за життя Богдана Хмельницького. Запитання для учнів: Скажіть будь ласка як на вашу думку така постать могла очолити Національну визвольну війну відповідь учнів Зараз ми з вами послухаємо...
53325. Хобі. Плани на тиждень 329.5 KB
  My name is Dasha. I am 10. My hobby is drawing. It is an indoor activity. I go the art studio. I attend the art studio three times a week. I think my hobby is interesting. I can draw animals, people, trees. I am going to be an artist. I like my hobby because it is very exciting.
53326. HOBBIES 46.5 KB
  Let`s split into two groups, according to your birthdays (spring-summer, autumn-winter).The pupils whose birthdays are in spring-summer will show different hobbies to those who were born in autumn-winter. Be attentive! You are to give the names of different kinds of activities in turn. (Hobbies are written on the cards: reading, drawing, singing, dancing, cooking, knitting, fishing, writing stories, taking photographs, playing the piano).
53327. Хобі: Дозвілля 45.5 KB
  I like to read about sports and sportsmen. I am reading an interesting story about hockey now. My father likes to read about football. He has got a lot of books about that game. My sister is fond of animals. She likes to read about them. She has got books with funny stories and fables about animals. I gave her a present yesterday: a very big and interesting book about animals at the zoo. There are a lot of funny stories in it. My mother is interested in history. So she spends her free time with a book on history. So I can say reading is my familys hobby.
53328. Вечірки і свята 144 KB
  Розвиваюча: Розвивати фонематичний слух учнів, здатність до імітації, якість вимовних навичок і довготривалу, короткотривалу, слухову пам’ять, слуховий контроль, здатність самостійно планувати мовний вчинок, уяву, здатність до здогадки; вміння логічно, послідовно висловлювати думки ІМ, культуру читання.
53329. Улюблені свята 85 KB
  My name’s Tanya. I live in Ukraine. We celebrate many holidays in our country. I should say I like all of them. Celebrating is my joy. I love greeting guests at my home. I like cooking something tasty. Guests come to share the joy of the day. Sometimes we make presents or surprises for each other. It’s great. Now tell me what holidays you like to celebrate.