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

55 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

77087. Влияние поверхностно-активных веществ на микроорганизмы, феноменологию и механизм 135 KB
  Но несмотря на широкий спектр применения ПАВ оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Попадая в водоёмы ПАВ активно участвуют в процессах перераспределения и трансформации других загрязняющих веществ таких как железо канцерогенные вещества пестициды нефтепродукты тяжёлые металлы и др. Большинство ПАВ и продукты их распада токсичны для различных групп гидробионтов: микроорганизмов 0840 мг дм3 водорослей 0560 мг дм3 беспозвоночных 00109 мг дм3 даже в малых концентрациях особенно при хроническом воздействии.
77088. Водогрейный котел КВГМ 375 KB
  Наилучшим решением в этой ситуации является разработка полномасштабных интегрированных автоматизированных систем управления технологическим процессом АСУ ТП взамен устаревших систем а также внедрение современного технологического оборудования позволяющего максимально использовать возможности систем управления и тем самым добиться качественно нового уровня технологии. Современные автоматизированные системы управления котельной и котельными агрегатами по отдельности включают систему управления водогрейным отделением содержащую...
77089. Столыпинская реформа в России: необходимость, содержание, итоги 89.5 KB
  В конце 20-начала 21 века. в нашей стране появился важный земельный вопрос: кто и как должен стать собственником земли? Подобная проблема, по сути, и содержанию, стояла перед российским обществом сто лет назад, в начале 20 века.
77090. Міжнародний валютний фонд 33.78 KB
  Міжнародний Валютний Фонд – міжурядова організація, призначена для регулювання валютно-кредитних відносин між державами членами і надання їм фінансової допомоги при валютних ускладненнях, що викликаються дефіцитом платіжного балансу, шляхом надання коротко і середньострокових кредитів у іноземній валюті. Фонд – спеціалізована установа ООН
77092. Столыпинская аграрная реформа 34.94 KB
  Столыпинская реформа была продуктивна реакционным Советам объединенного дворянства и носила резко выраженный насильственный характер по отношению к большинству крестьянства. Столыпин настоял на проведении реформы и поэтому ее назвали Столыпинской.
77093. Еңбекақыдан ұсталымдар мен аударымдар есебі 160.5 KB
  Бухгалтерлік есеп –экономикалық бөлім жүйесіндегі негізгі пәндердің бірі, әрі оны мамандығым деп таңдағандар үшін аса маңызды. Ол шаруашылық жүргізуші кез келген субъект қызметінде жетекші орын алады.
77094. Управление процессом набора и отбора кадров 47.68 KB
  Набор персонала - одна из важнейших задач кадровой службы любого предприятия. Это не только комплектация штата, но и создание резерва кандидатов на все рабочие места с учётом будущих изменений, таких как уход сотрудников на пенсию, декретные отпуска, окончание сроков трудовых договоров и другое.