40153

МОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В современных цифровых системах связи радиолокации радионавигации и радиотелеуправления также применяются различные виды импульсной модуляции.2 Радиосигналы с амплитудной модуляцией При АМ амплитуда несущего колебания меняется в такт передаваемому сообщению st Тогда общее выражение для АМ – сигнала будет иметь вид: где – амплитуда в отсутствии модуляции; – угловая круговая частота; – начальная фаза; – безразмерный коэффициент пропорциональности; – модулирующий сигнал. Рассмотрим простейший вид амплитудной модуляции –...

Русский

2013-10-15

143.5 KB

54 чел.

PAGE   \* MERGEFORMAT 1

МОДУЛЯЦИЯ СИГНАЛОВ

Виды модуляции сигналов

Процесс, при котором один или несколько параметров несущего колебания изменяются по закону передаваемого сообщения называют модуляцией, а получаемый сигнал – модулированным сигналом (радиосигналом).

В радиотехнике чаще всего в качестве несущего используют простое гармоническое колебание

имеющее три свободных параметра  и  (амплитуда, частота, фаза).

В зависимости от того, какой из параметров несущего колебания подвергается изменению, различают амплитудную (АМ) и угловую модуляцию, которую разделяют на частотную модуляцию (ЧМ) и фазовую модуляцию (ФМ). В современных цифровых системах связи, радиолокации, радионавигации и радиотелеуправления также применяются различные виды импульсной модуляции.

7.2 Радиосигналы с амплитудной модуляцией

При АМ амплитуда несущего колебания меняется в такт передаваемому сообщению s(t)

,

Тогда общее выражение для АМ – сигнала будет иметь вид:

,

где  – амплитуда в отсутствии модуляции;  – угловая (круговая) частота;  – начальная фаза;  – безразмерный коэффициент пропорциональности;  – модулирующий сигнал.

Функцию  в радиотехнике называют огибающей амплитудно-модулированного сигнала (АМ-сигнала).

Рассмотрим простейший вид амплитудной модуляции – однотональную (от слова тон – звук одной частоты), когда модулирующий сигнал представляет собой гармоническое колебаний

В этом случае АМ-сигнал принимает вид:

 (1)

Коэффициент   называют коэффициентом или глубиной амплитудной модуляции.

Величина m для неискаженной передачи должна лежать в пределах от 0 до 1. При m > 1, огибающая уже не повторяет форму модулирующего сигнала – этот случай называют перемодуляцией (наличие таких искажений в АМ-сигнале может привести к потере передаваемой информации).

7.3 Радиосигналы с частотной модуляцией

При частотной модуляции частота несущего колебания меняется в такт передаваемому сообщению s(t)

,

Здесь  – размерный коэффициент пропорциональности между частотой и напряжением, рад/(Вс)

Рассмотрим однотональную частотную модуляцию, в этом случае:

.

Здесь  – девиация частоты сигнала (наибольшее отклонение мгновенной частоты модулированного радиосигнала при частотной модуляции от значения его несущей частоты).

Полная фаза ЧМ-сигнала в любой момент времени определяется путем интегрирования частоты:

Величина  называется  индексом частотной модуляции. Положим для простоты   и выразим мгновенное значения ЧМ- сигнала в виде

.

Рассмотрим два случая: 1)  << 1; 2)  > 1.

Рассмотрим вначале первый случай ( << 1 ).

Поскольку  мало, можно принять, что ; .

Тогда

Таким образом, в спектре ЧМ-сигнала при  << 1 содержится несущее колебание  и два боковых колебания  и , как и в случае АМ- сигнала. Однако, в отличие от АМ, нижнее боковое колебание имеет дополнительный фазовый сдвиг на .

В энергетическом отношении частотная модуляция с  << 1 крайне неэффективна, т.к. мощность обоих боковых колебаний очень мала.

Рассмотрим второй случай  > 1. Данный случай представляет основной практический интерес, поскольку при больших  помехоустойчивость передачи сигнала существенно выше, чем при амплитудной модуляции.  Здесь при расчетах оказывается удобным аппарат функций Бесселя. Можно показать, что в этом случае ЧМ-сигнал представляется  в виде:

где - функция Бесселя n-ого индекса от аргумента .

Спектр ЧМ-сигнала с однотональной модуляцией при индексе модуляции  > 1 состоит из трех высокочастотных гармоник: исходного несущего колебания и бесконечного числа боковых составляющих с частотами  и  расположенными попарно и симметрично относительно несущей частоты .

Теоретически, спектр ЧМ-сигнала (аналогично и ФМ-сигнала) бесконечен по полосе частот, однако коэффициенты  при n   + 1 становятся такими малыми, что ими можно пренебречь.

Поэтому считается, что практическая ширина спектра радиосигналов с угловой модуляцией

.

ЧМ- и ФМ-сигналы, применяемые в практических схемах, имеют индекс модуляции  >> 1, поэтому

Таким образом, полоса частот, занимаемая сигналами с однотональной частотной модуляцией, равна удвоенной величине девиации частоты и не зависит от частоты модуляции.

7.4 Радиосигналы с фазовой модуляцией

В ФМ-сигнале полная фаза несущего колебания изменяется пропорционально модулирующему напряжению s(t):

,

где  – размерный коэффициент пропорциональности, рад/В.

При однотональной модуляции фаза несущего колебания имеет вид

.

Из этого следует, что, как и в случае частотной модуляции, полная фаза несущего колебания при фазовой модуляции изменяется по гармоническому закону. Максимальное отклонение фазы несущего колебания от начальной фазы характеризует индекс фазовой модуляции

.

Выражение для ФМ-сигнала записывается в виде

.

Частота ФМ-сигнала

,

Где  – максимальное отклонение частоты от значения несущей , т.е. девиация частоты при фазовой модуляции.

При однотональной угловой модуляции ЧМ- и ФМ-сигналы вообще невозможно отличить. Различия между этими двумя видами модуляции проявляются только при изменении амплитуды Е0 и частоты модулирующего сигнала s(t).

При ЧМ девиация частоты  пропорциональна амплитуде Е0 и не зависит от частоты . Индекс же модуляции  оказывается прямо пропорционален амплитуде Е0 и обратно пропорционален частоте . При ФМ девиация частоты изменяется пропорционально амплитуде Е0 и частоте . Индекс модуляции  оказывается при этом пропорционален амплитуде Е0 и не зависит от частоты модулирующего сигнала.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33011. Философия Гегеля 23.36 KB
  Введением к гегелевской философской системе служит его Феноменология духа где Гегель рассматривает последовательный ряд развития различных ступеней человеческого сознания от низшей формы непосредственного чувственного восприятия до высшей ступени абсолютного или чистого знания на которой все внешние предметы оказываются полностью преодоленными и дух мыслит только собственную сущность. От бытия понимаемого как явление Гегель переходит к более глубоким внутренним закономерностям к: сущности. Гегель утверждает что противоречие ...
33012. Философия марксизма 18.68 KB
  Дарвина открытие клеточного строения живых организмов изобретение проволочного телеграфа паровоза парохода автомобиля фотографии многочисленные открытия в сфере производства механизация труда; крушение идеалов Великой французской революции свобода равенство братство идеи французского Просвещения их невозможность воплощения в реальной жизни; нарастание социальноклассовых противоречий и конфликтов революция 1848 1849 гг. Суть исторического материализма в следующем: на каждом этапе общественного развития люди для...
33013. Позитивизм и его разновидности 16.86 KB
  Логика и основания развития науки в позитивизме заключались в том чтобы наблюдать описывать и систематизировать факты и на этой основе формулировать научные законы и теории. Современная философия науки начинается с Венского кружка философов участники кот выпустили манифест научное мировоззрение. По мнению неопозитивистов предметом философии д б язык науки а также деятельность философов направленная на анализ знания выраженного в языке науки. культ науки философия должна быть заменена науками в результате логического анализа языка3.
33014. Иррационализм в середине XIX века 14.55 KB
  Они вообще говоря не отвергали науку ее практическое значение для человеческой жизни но отказывались видеть в ней адекватный способ познания окружающего мира и самого человека.Кьергегор на первый план выдвигает проблему человека. Рассмотрим каковы по Кьеркегору методы и способы познания человека. По Кьеркегору никакие научные рациональные методы не годятся для познания человека.
33015. Западноевропейская философия XX века 38.12 KB
  Метод основан на идее специфики философского изучения сознания заключающегося в применении метода интуиции. Метод Эдмунда Гуссерля позволяет философии стать на позиции внутреннего вхождения в поток сознания обеспечивающий возможность непосредственно наблюдать видение структур чистого сознания. Основные формы эмоционального состояния обыденного сознания: забота вина страх ответственность страх смерти и т. В отличие от классических онтологий что как правило рассматривают бытие как объективный независимый от сознания мир Мартин...
33016. Русская православная философия 18.37 KB
  Поэтому философия приобретает религиозный характер что проявляется в русской философии в целом и ее религиозноидеалистическом направлении в частности. Важнейшие философскомировоззренческие проблемы по поводу понимания и толкования духовного и материального веры и разума смысла жизни свободы человека смерти и бессмертия и другие были в поле зрения как философии так и религии. О русской философии. Ее фундамент закладывает Киреевский определив задачи русской религиозной философии.
33017. Основной вопрос философии, две его стороны. Понятие материализм и идеализм, идеальное, первичное, вторичное. Гносеологические и социальные корни идеализма 43.54 KB
  Основной вопрос философии: Философия – это система основополагающих идей в составе мировоззрения человека и общества. Вот почему она может быть в определенном смысле названа основным вопросом философии. Вопрос о соотношении сознания и бытия духа и природы является основным вопросом философии.
33018. Метафизический метод познания (мышления) 17.82 KB
  Признает законы логики единственными движущими силами всякого развития. Этому уровню развития науки соответствовал метафизический способ мышления Метафизика. в любой его форме становится препятствием на пути прогрессивного развития научных знаний. стал антропологической интерпретацией идей развития и прогресса сформировавшихся в конце 18 первой половине 19 вв.
33019. Диалектика как метод познания. Принципы и законы диалектики 14.21 KB
  Противоположность – черты стороны признаки предмета которые коренным образом отличаются друг от друга и вместе с тем не могут сущ.Противоречие – это импульс толчок к изменению и развитию предмета. Внутренние – противоречия между противоположными сторонами предмета пр.Основные противоречия между ведущими главными сторонами предмета.