Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
КОУ, Л.20, стр.1
КОУ, ЛЕКЦИЯ 20. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ АМ СИГНАЛОВ
Вопросы лекции:
20.1 Сведения о детектировании сигналов. Классификация детекторов.
20.2 Основные теоретические зависимости, описывающие амплитудно-модулированный сигнал.
20.1 Сведения о детектировании сигналов. Классификация детекторов.
Гармонические колебания описываются выражением
(20.1)
где U0 - амплитуда; - частота; j0 - начальная фаза.
Если U0= const, = const, j0 = const, то колебание называется несущим или поднесущим. Если один из перечисленных параметров изменяется под действием модулирующего сигнала, колебание называется модулированным.
При изменении амплитуды получаем амплитудно-модулированный (АМ) сигнал, при изменении частоты – частотно-модулированный (ЧМ) сигнал, при изменении фазы получаем фазово-модулированный (ФМ) сигнал.
Задачей детектора – преобразование модулированного сигнала в сигнал, пропорциональный модулирующему. То есть, детектор решает задачу, обратную модуляции. Поэтому детекторы называют также демодуляторами.
В соответствии с тем, какой сигнал (АМ, ЧМ или ФМ) демодулируется, различают детекторы АМ, ЧМ и ФМ сигналов. При демодуляции импульсных сигналов, применяют импульсные детекторы. Детекторы импульсных сигналов преобразуют радиоимпульсы в видеоимпульсы. При детектировании модулированных импульсных колебаний, применяют детекторы амплитудно-импульсных (при АИМ), фазово-импульсных (при ФИМ) или широтно-импульсных (при ШИМ) колебаний.
20.2 Основные теоретические зависимости, описывающие амплитудно-модулированный сигнал.
При амплитудной модуляции амплитуда колебания изменяется в соответствии с изменением модулирующей функции (сообщением) :
(20.2)
где K - коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами модулятора; - огибающая высокочастотного колебания.
КОУ, Л.20, стр.2
В случае, когда модулирующая функция является гармоническим колебанием (тональная модуляция):
(20.3)
огибающая высокочастотного колебания
(20.4)
Отношение (20.5)
называется коэффициентом глубины амплитудной модуляции, или коэффициентом амплитудной модуляции, или, иногда, индексом амплитудной модуляции.
Подставляя (20.4) и (20.5) в (20.2), получим
(20.6)
Спектральные составляющие с частотами и называются соответственно нижними и верхними боковыми составляющими модуляции. Для неискаженной модуляции необходимо, чтобы M £ 1. При М > 1 происходит перемодуляция и появляются искажения.
Когда модулирующая функция является более сложной, чем гармоническое колебание, она может быть представлена суммой гармонических колебаний с амплитудами, определяемыми коэффициентами ряда Фурье. В этом случае образуются верхняя и нижняя боковые полосы модуляции. Ширина спектра амплитудно-модулированного сигнала, при этом, в два раза превышает ширину спектра модулирующей функции:
. (20.7)
Вид амплитудно-модулированного сигнала и спектральных составляющих представлен на рис. 1а и 1б соответственно.
КОУ, Л.20,стр.3
Рис. 20.1. Временная диаграмма (а) и спектр (б) АМ сигнала
Мощность передатчика распределяется между несущим колебанием и боковыми составляющими амплитудно-модулированного сигнала. При этом мощность несущего колебания
, (20.8)
мощность каждой из боковых составляющих, если -гармоническое колебание:
, (20.9)
общая мощность амплитудно-модулированного сигнала:
. (20.10)
Поскольку информация заключена только в боковых составляющих, то из (20.10) следует, что 66,6% мощности приходится на несущее колебание и расходуется бесполезно.
При балансной модуляции спектр модулированного сигнала не содержит составляющей несущей частоты:
, (20.11)
КОУ, Л.20, стр.4
В системах с балансной и однополосной модуляциями вся мощность передатчика приходится на информационные составляющие и расходуется
полезно. Для систем с однополосной модуляцией, кроме того, требуется в 2 раза меньшая полоса частот, чем для систем с амплитудной и балансной модуляциями.
В случае, когда модулирующая функция-периодическая последовательность импульсов:
(20.12)
где - длительность импульса; T - период повторения импульсов.
Ширина спектра сигнала определяется длительностью импульса:
. (20.13)
Коэффициент амплитудной модуляции определяется по осциллограмме с помощью формулы:
, (20.14)
где Umax , Umin - соответственно максимальный и минимальный размах модулированного сигнала на экране осциллографа.
При определении коэффициента амплитудной модуляции по спектрограмме используется формула:
(20.15)
где Uб, U0 - соответственно амплитуды боковой составляющей и спектральной составляющей на несущей частоте.
КОУ, Л.20, стр.5
Итоги занятия:
Детектор представляет собою демодулятор, он преобразует высокочастотное модулированное колебание в колебание, пропорциональное модулирующему сигналу.
Различают детекторы АМ, ЧМ и ФМ колебаний, а также детекторы импульсно-модулированных сигналов.
Амплитудные детекторы бывают трех видов:
- для сигналов с несущей и двумя боковыми полосами частот;
- для балансно-модулированных сигналов (с подавленной несущей);
- для однополосных сигналов, у которых подавлена несущая и одна боковая полоса частот.