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

29 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

30503. Поисковые алгоритмы. Использование деревьев в задачах поиска: бинарные, сбалансированные, красно-черные деревья поиска. Алгоритмы поиска 126.38 KB
  Дополнительно Асимптотические оценки времени поиска Алгоритм Структура данных Удачный поиск в среднем Неудачный поиск в среднем Вставка в среднем Удачный поиск в худшем случае Вставка в худшем случае Последовательный поиск в неупорядоченном массиве N 2 N 1 N 1 Последовательный поиск в упорядоченном массиве N 2 N 2 N 2 N N Бинарный поиск в упорядоченном...
30506. Процессы и потоки. Объекты межпроцессной синхронизации. Понятие гонок и взаимной блокировки 56.12 KB
  Понятие гонок и взаимной блокировки Доска Ответ В компьютерных науках поток выполнения англ. Реализация потоков выполнения и процессов в разных операционных системах отличается друг от друга но в большинстве случаев поток выполнения находится внутри процесса. Несколько потоков выполнения могут существовать в рамках одного и того же процесса и совместно использовать ресурсы такие как память тогда как процессы не разделяют этих ресурсов. В частности потоки выполнения разделяют инструкции процесса его код и его контекст значения...
30507. Процессы и потоки. Объекты межпроцессорной синхронизации. Понятие гонок и взаимной блокировки 24.85 KB
  Несколько потоков выполнения могут существовать в рамках одного и того же процесса и совместно использовать ресурсы такие как память тогда как процессы не разделяют этих ресурсов. dedlock ситуация в многозадачной среде или СУБД при которой несколько процессов находятся в состоянии бесконечного ожидания ресурсов занятых самими этими процессами. Процессы в текущий момент удерживают полученные ранее ресурсы могут делать запросы на получение новых ресурсов. Условие отсутствия принудительного освобождения ресурсов англ.
30508. Сравнение компонентно-объектной модели, среды .NET и Java. Их преимущества и недостатки 25.5 KB
  Идеология .NET заключается в максимально полном использовании ресурсов платформы, на которой работает среда выполнения .NET. В результате возможности Java ограничены усредненным набором функций API виртуальной машины, и программистам на Java недоступны все функции той или иной платформы, на которой выполняются приложения
30510. Определение иерархической и реляционной модели, их достоинства и недостатки. Основные операции реляционной алгебры. Общий процесс преобразования ER-диаграммы в реляционную схему 87.94 KB
  Пример табличной формы представления отношения Номер зачетной книжки Дисциплина Оценка C12298 Программирование 5 C1229891 Дискретная математика 4 C14407 Программирование 3 . Элементы отношения называют кортежами или записями. Каждый кортеж отношения соответствует одному экземпляру сущности определённого типа. Операции реляционной алгебры ВЫБОРКАНа входе используется одно отношение результат новое отношение построенное по той же схеме содержащее подмножество кортежей исходного отношения удовлетворяющих условию выборки.
30511. Структурированный язык запросов SQL. История создания языка SQL. Подмножество SQL - Data Definition Language (DDL). Модификация схем базы данных . Стандартные типы данных. Вычисляемые столбцы. Подмножество SQL - Data Query Language (DQL) 65.5 KB
  Модификация схем базы данных . Стандартные типы данных. Доска то что выделено курсивом устно Язык SQL имеет два основных компонента: язык DDL Dt Definition Lnguge предназначенный для определения структур базы данных; язык DML Dt Mnipultion Lnguge предназначенный для выборки и обновления данных. Для определения данных символьного типа используется следующий формат: CHRCTER [VRYING] [length] Битовые данные тип bit Битовый тип данных используется для определения битовых строк т.