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

12344. Этноәлеуметтану. Этникалық әлеуметтанудың негізгі функциялары 129.5 KB
  Этноәлеуметтану 1. Қоғамның этникалық қауымдастығы туралы ұғым. 2. Этникалық қауымдастықтың ұлтқа бірігуі. 3. Ұлттықэтникалық қатынастар оның мазмұны. 4. Этникалық әлеуметтанудың негізгі функциялары. 5. Қазіргі Қазақстандағы ұлтаралық қатын
12345. Құқық әлеуметтануы. Құқық әлеуметтануындағы әлеуметтанулық зерттеулер 56.5 KB
  9дәріс. Құқық әлеуметтануы. 1сағат. Құқық әлеуметтік институт ретінде Құқық әлеуметтануының объектісі мен пәні 3.Құқық әлеуметтануындағы әлеуметтанулық зерттеулер 1. Жалпы әлеуметтанудың негізгі айналысатыны қоғамдық жүйенің әлеуметтік қырларын қоғам
12346. Дін әлеуметтануы 58.5 KB
  5дәріс. Дін әлеуметтануы. сағат. Дін әлеуметтік өмірдің феномені. Дін әлеуметтануының объектісі мен пәні. Діннің әлеуметтік құрылымы. Діннің әлеуметтік функциялары. 5. Қазіргі Қазақстандағы діни ахуал. 1. Дәріске кі
12347. Мәдениет әлеуметтануы. Мәдениет әлеуметтануының басым бағыттары 54 KB
  4дәріс. Мәдениет әлеуметтануы. 1 сағат. 1. Мәдениеттің әлеуметтік құбылыс ретінде түсінігі. 2. Мәдениеттің құрылымы мен типтері. 3. Мәдениет әлеуметтануының басым бағыттары. 4. Мәдениеттің негізгі әлеуметтік функциялары. 1. Студенттерге мәдениет деген ...
12348. Қоғам әлеуметтік жүйе ретінде. Қазіргі Қазақстан қоғамының әлеуметтік құрылымы 59 KB
  3дәріс. Қоғам әлеуметтік жүйе ретінде. 2 сағат. Қоғамның әлеуметтік жүйе ретіндегі мәні. Әлеуметтік жүйе оның элементтері. Қоғамның әлеуметтік құрылымы. Қазіргі Қазақстан қоғамының әлеуметтік құрылымы. Адамзаттың қауымдастығы ретінде қоғ
12349. Әлеуметтану ғылымының классикалық кезеңі 54 KB
  2сабақ. Әлеуметтану ғылымының классикалық кезеңі. 1. Огюст Конт әлеуметтану ғылымының негізін салушы. 2. Герберт Спенсердің әлеуметтану ғылымына қосқан үлесі. 3. К.Маркстің негізгі әлеуметтанулық ілімдері. 4. Э.Дюркгейм мен М.Вебердің әлеуметтанулық т...
12350. Әлеуметтану – ғылыми пән. Әлеуметтанудың құрылымы мен функциялары 64.5 KB
  1 дәріс. Әлеуметтану ғылыми пән 1. Қоғам және әлеумет ұғымдарының мәні. 2. Әлеуметтанудың объектісі мен пәні. 3. Әлеуметтанудың категориялары мен заңдары. 4. Әлеуметтанудың құрылымы мен функциялары.
12351. Әлеуметтану ғылыми пән ретінде. Әлеуметтанудың құрылымы мен функциялары 58 KB
  Әлеуметтану ғылыми пән ретінде 1. Қоғам және әлеумет ұғымдарының мәні. 2. Әлеуметтанудың объектісі мен пәні. 3. Әлеуметтанудың категориялары мен заңдары. 4. Әлеуметтанудың құрылымы мен функциялары. 5. Әле
12352. Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре 458 KB
  Лабораторная работа № 25 Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре 1. Цель работы: Изучение параметров и характеристик реального колебательного контура. 2. Затухающие колебания. Если диссипативную систему находящуюся в колебательном движении пр...