73692

Особенности анализа радиосигналов в избирательных цепях

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

При решении задач о прохождении сигналов через электрические цепи основное внимание уделяют изменениям информационных параметров сигналов поскольку это связано с проблемой сохранения информации переносимой сигналами. В случаях когда информация заложена непосредственно в форме сигнала случай простых сигналов задача сохранения информации сводится к задаче сохранения формы или спектра сигнала. В общем случае резонансная частота...

Русский

2014-12-19

118.5 KB

4 чел.

Л 13.

2.4. Особенности анализа радиосигналов в избирательных цепях.

При решении задач о прохождении сигналов через электрические цепи основное внимание уделяют изменениям информационных параметров сигналов, поскольку это связано с проблемой сохранения информации, переносимой сигналами. В случаях, когда информация заложена непосредственно в форме сигнала (случай простых сигналов) задача сохранения информации сводится к задаче сохранения формы (или спектра) сигнала.

Иначе дело обстоит с радиосигналом, в котором информация заключена в одном из нескольких параметров высокочастотного колебания. Не обязательно сохранять полностью структуру этого колебания; достаточно лишь сохранить закон изменения того параметра, в котором заключена информация. Так, в случае амплитудно-модулированного колебания, важно передать огибающую амплитуд, а некоторое изменение частоты или несущее колебание, не имеющее существенного значения, при анализе можно не учитывать. При передаче радиосигналов с угловой модуляцией, наоборот, основное внимание следует уделить точному воспроизведению закона изменения частоты и фазы, а изменением амплитуды можно пренебречь.

Эти особенности радиосигналов открывают путь к некоторому упрощению методов анализа их передачи через линейные цепи. Возможность упрощения особенно существенна, когда радиосигнал представляет собой узкополосный процесс, а цепь - узкополосную систему. Это как раз и характерно для реальных радиосигналов и реальных радиоцепей.

а) Приближенный спектральный метод. Пусть цепь представляет собой избирательную систему, передаточная функция  которой имеет максимум вблизи частот p и (-p). И пусть на ее входе действует высокочастотное модулированное колебание S(t) спектральная характеристика которого имеет два максимума вблизи частот 0 и (-0). В общем случае резонансная частота цепи p не совпадает с центральной частотой сигнала 0, т.е. имеет место расстройка

                                           =0-p                                                     (20)

которая является величиной того же порядка, что и полоса пропускания цепи.

Составим выражение для сигнала на выходе цепи. Если входной сигнал имеет гармоническое заполнение, т.е. S(t)=A(t)cos(0t+(t)), то выкладки значительно упрощаются при использовании понятия аналитического сигнала:

                                                                            (21)

Спектральная функция этого сигнала  существует только в области положительных частот, поэтому при определении аналитического сигнала на выходе цепи следует исходить из выражения:

                                              (22)

Спектральные функции высокочастотного модулированного колебания  и аналитического сигнала  при 0 связаны соотношением , причем при 0 , где спектральная функция огибающей.

Следовательно .

Подставляя это выражение в (22), получаем

                                     (23)

Введем переменную 0. Тогда

                   (24)   

Из сопоставления (24) с (21) видно, что выражение, стоящее в фигурных скобках соответствует комплексной огибающей выходного колебания:

Дальнейшее упрощение анализа вытекает из свойств передаточной функции резонансных цепей, обладающих сильно выраженной частотной избирательностью: Модуль коэффициента передачи  быстро убывает при удалении от резонансной частоты. Поэтому передаточную функцию целесообразно выражать в виде функции расстройки частоты относительно резонансной частоты p :

 (26)  

где постоянный параметр расстройки 0p. Т.к.  при 0 , нижний предел интегрирования в (25) можно заменить на . При этом оно принимает вид :

                             (27)

Это выражение ничем не отличается от обычного интеграла Фурье, определяющего оригинал по заданной спектральной плотности огибающей  и передаточной функции .

Заменив j на p, получим выражение в форме обратного преобразования Лапласа :

                                       (28)

Таким образом, анализ передачи узкополосного высокочастотного колебания через избирательную цепь по существу сводится к анализу изменений, претерпеваемых комплексной огибающей входного сигнала. После нахождения Aвых(t) и вых(t) для выходного аналитического сигнала можно будет написать следующее выражение :

                                 Zвых(t)=Aвыхej[0t+вых(t)]                             (29)

откуда                               Sвых(t)=Aвых(t)cos[0t+вых(t)]                   (30)

Вычисления, связанные с определением  по формуле (28), значительно проще, чем при непосредственном определении Sвых(t) с помощью обратного преобразования Лапласа, так как  переход от  к  и от  к  сокращает число особых точек подинтегральной функции.

б) Упрощенный метод интеграла наложения. (Метод огибающей).

Упрощение спектрального метода было достигнуто упрощением передаточной функции избирательной цепи . Аналогично метод интеграла наложения можно упростить укорочением импульсной характеристики h(t), тесно связанной с передаточной функцией .

Основываясь на общем выражении

                                  

и переходя к аналитической функции Zh(t), соответствующей физической функции h(t), находим

                                                          (31)

Заменим переменную 0. Тогда с учетом формулы (26) и после замены нижнего предела  0 на  получим

                       

С другой стороны, представив искомую импульсную характеристику в виде узкополосной функции

                               h(t)=H(t)cos[0t+h(t)]

имеем :

               Zh(t)=H(t)ej[0t+h(t)]=H(t)ejh(t)ej0t=             (33)

Из сравнения (32) и (33) непосредственно вытекает равенство, определяющее комплексную огибающую импульсной характеристики h(t) :

                         (34)

Применение этого выражения упрощает вычисление импульсной характеристики h(t).

Обратимся теперь к (27). Используя правило, согласно которому произведению двух спектров  соответствует функция времени S(t), являющаяся сверткой функций f(t) и g(t) :

, (35)

где y - временной интервал, в течении которого одновременно существуют функции f(t) и g(t), из (27) можем определить  в виде свертки двух функций времени, соответствующих спектральным функциям  и . Первой из этих функций соответствует , а второй, как это следует из (34) - . Следовательно

   (36)

Это выражение является общим, пригодным для любых избирательных цепей и любых узкополосных сигналов. В тех случаях, когда свободные колебания характеризуются постоянной частотой заполнения, как, например, в одиночном колебательном контуре, h(t) вырождается в постоянную фазу и выражение (36) существенно упрощается. То же самое относится и к сигналам с немодулированной частотой заполнения, когда (t) обращается в постоянную величину.

Метод интеграла наложения эффективен в тех случаях, когда временные характеристики сигналов или цепей ( или тех и других) оказываются более простыми , чем спектральные. Такое положение имеет место , например, при анализе прохождения ЧМ сигналов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4645. Аналіз діяльності Факультету соціології і права з позиції концепції життєвих циклів 386 KB
  Актуальність даної роботи полягає у необхідності гармонійного розвитку Факультету соціології і права, що був створений на основі двох різних факультетів, що мали свої власні особливості, методику та методологію навчання. Новостворений факульте...
4646. Світоглядна позиція В.А. Ющенка як керівника-стратега та перспективи України за його переконаннями і внутрішніми принципами 117 KB
  Розуміння природи управлінської праці й процесів управління; здатність мислити масштабно, перспективно; уміння розв’язувати нестандартні управлінські проблеми; уміння працювати з людьми, оволодіння мистецтвом управління людськими ресурсами; уміння використовувати сучасні інформаційні технології, засоби комунікацій та зв’язку;
4647. Організаційно-економічне обґрунтування діяльності дитячо-оздоровчого табору 399 KB
  Організаційно-економічне обґрунтування діяльності дитячо-оздоровчого табору Вступ Враховуючи екологію сьогоднішнього дня, та рівень захворюваності серед школярів, питання оздоровлення дітей та підлітків стоїть для України доволі гостро. Діти...
4648. Основы менеджмента. Власть и личное влияние 5.43 MB
  Власть и личное влияние 1.Руководство в организации Несмотря на то, что руководство - существенный компонент эффективного управления, эффективные лидеры не всегда являются одновременно и эффективными управляющими. Об эффективности лидера мож...
4649. Экономическая оценка инвестиций. Методика оценки эффективности инвестиций 90.68 KB
  В практикуме систематизирована методика оценки эффективности инвестиций, с учетом последовательного развития принципов и методов оценки эффективности. Практикум предназначен для первоначального изучения проблем и методов оценки эффективности инвести...
4650. Численные методы. Лабораторный практикум 3.77 MB
  Численные методы Лабораторный практикум. Учебное пособие по курсу Численные методы включает тематику курса лекций, практических и лабораторных занятий, контрольных работ содержит список вопросов выносимых на самостоятельное изуче...
4651. Модернизация спирального гидроциклона СГМ-ТПИ 171.48 KB
  Модернизация спирального гидроциклона СГМ-ТПИ Введение Производительность буровых работ повышается главным образом за счёт технического перевооружения. С развитием буровой техники актуальность вопросов повышения надёжности и долговечности деталей ма...
4652. Технологический расчет автотранспортного предприятия 809.5 KB
  В методических указаниях представлен алгоритм выполнения технологического расчета автотранспортного предприятия, рекомендуемые формы таблиц при оформлении, даны ссылки на источники для получения более подробной информации, представлены справочные да...
4653. Определение кратчайших расстояний между грузообразующими и грузопоглощающими пунктами 2.11 MB
  Определение кратчайших расстояний между грузообразующими и грузопоглощающими пунктами. Определим кратчайшие расстояния между грузообразующими и грузопоглощающими пунктами согласно схеме транспортной сети методом оценки возможных расстояний до пункта...