на високочестотния сигнал a(t) = ƒ



Дата11.01.2018
Размер55.49 Kb.
#44165
Модулации
І. Модулация – физически процес, при който спектърът на нискочестотен сигнал (носител на информация) се пренася във високочестотната област. Това дава възможност за предаване на сигнала на големи разстояния. Същността на процеса модулация се свежда до следното – един от параметрите (a1, a2,…,an) на високочестотния сигнал a(t) = ƒ(a1, a2,…,an), наречен носещ, се изменя във времето в такт с нискочестотния сигнал s(t), носител на информацията. В резултат на това се получава високо честотен сигнал, наречен модулиран, който притежава качествено ново свейство. Той придобива информацията, която първоначално се е съдържала в сигнала s(t).

ІІ. Видове модулация:



  • Амплитудна модулация;

  • Ъглова модулация;

  • Импулсна модулация.

ІІІ. Амплитудна модулация

Обикновено в качеството на носещ сигнал се използва хармонично трептене от вида: a(t) = A0 cos (ω0 + φ0). При изменение във времето само на неговата амплитуда се получава амплитудно модулиран сигнал, чийто математически модел е : aАМ(t) = A0[1 + ms(t)]cos(ω0t + φ0), mкоефициент на модулация.

Когато нискочестотният (модулиращ) сигнал е хармонично трептение от вида: s(t) = Am cos (Ωt + φ), се получава еднотонална АМ, която се описва с израза: aАМ(t) = A0[1 + mcos (Ωt + φ)]cos(ω0t + φ0).

Коефициентът на АМ се описва с израза: m =  =  . В общият случай този коефициент се отчита поотделно за положителната и отрицателната полувълна. Когато е изпълнено условието |ms(t)|1 се говори за дълбока модулация.

Спектрална диаграма на АМ сигнал:



  • Средната мощност на АМ трептение за 1 период на носещия сигнал е:

  • Средна мощност на радиосигнала за един период на модулиращото трептене:

P0мощност в режим на отсъствие на модулиращ сигнал; получава се при m = 0.



  • Блокова схема на амплитуден модулатор:



  • АМ притежава сериозни недостатъци в енергийно отношение. Дори в режим на отсъствие на модулиращ сигнал се излъчва мощност, което е причина за нисък к.п.д. на амплитудните модулатори.

  • Занамаляване на енергийните загуби, които се получават при АМ, се използва така наречената балансна АМ (БАМ). При нея от спектъра на модулирания сигнал се премахва съставката с честотата на носещия сигнал.

По този начи се осигурява нулева мощност в режима на отсъствие на модулиращ сигнал. БАМ не намира широко приложение в практиката. Това се дължи главно на усложнения в приемните устройства, породени от необходимостта за възстановяване в тях на носещия сигнал, както и на влошаване отношението сигнал-шум в приемната страна.



  • Интересно осъвършенстване на принципа на обикновената АМ е формирането на сигнала чрез подаване на на пилот-сигнала на носещото трептение и само една странична лента. Това е т.нар. еднолентова АМ (ЕЛАМ) или SSB-сигнали. Тя намира широко приложение, защото е по-изгодна в енергийно отношение и двукратно съкръщава лентата на заеманите честоти, но отношението сигнал-шум в приемната страна се влушава още повече. ЕЛАМ при модулиращ хармоничен сигнал се описва с уравнението:

ІV. Ъглова модулация

Ъгловата модулация се характеризира с изменение на фазовият ъгъл на носещото трептение в зависимост от управляващия сигнал. Тя се описва с израза: , където

a0(t) = A0 cos Ψ  функция описваща носещото трептение;

Ψ(t) = ω0t + kS(t) фазовият ъгъл на сигнала с ЪМ;

ω0 честотата на носещото трептение;

k коефициент за изравняване на размерностите;

S(t) функция описваща измененията на управляващия сигнал. При този вид модулация амплитудана на сигнала A0 е константа, а се изменя само ъгълът Ψ(t) в зависимост от управляващия сигнал.



  • ЪМ е по-изгодна от АМ, както в енергийноотношение, така и във връзка с устойчивостта срещу смущения. При еднакъв спектър на управляващият сигнал обаче тя заема по-широка честотна лента и по тази причина в радиоразпръскването се използва в обхвата на ултракъсите вълни.

  • Характерна за ЪМ е и взаимната зависимост между фазата и моментната честота: ΨЧМ(t) = . Сигналите с честотна модулация се получават, когато честотата на носещото трептение се изменя в зависимост от управляващият сигнал.

  • Честотата на модулираният сигнал е:

, където к1 е коефициент за изравняване на размерностите. В практическите реализации той отразява преобразуването на напрежението в честота; ∆ωm е амплитуда на изменение на честотата и се нарича девиацияна честотата.

  • Фазовият ъгъл на модулираното трептение е:

.







  • Графики на носещото и управляващото трептение и на модулирания сигнал.

Сигналите с фазова модулация се получават при изменение на фазата на носещото трептение в зависимост от управляващият сигнал.


  • Спектри на сигнали с ЪМ

  • При m > 1



  • При m<< 1





  • Спектрална диаграма на честотно-модулиран сигнал:

V. Импулсна модулация





ИМ намира широко приложение в редица области на обработката и пренасянето та сигнали. Носещото трептение при този вид модулация представлява обикновено периодична поредица от импулси. Полученият в следствие от модулацията сигнал съдържа информацията, носена от управляващият сигнал, който се предава с поредица от дискретни отчети. Оттук следва, че периодът на импулсната поредица трябва да отговаря на условието: T, където  е най-високато честота в спектъра на управляващият сигнал.




  • ИМ бива няколко вида:

1. Амплитудно-импулсна модулация

При този вид модулация се изменя амплитудата на импулсите в зависимост от управляващият сигнал.





Където m = Am / A0 е индексът на модулацията, който трябва да е по-малък от единица, за да не възникват нелинейни изкривявания.

Спектърът на АИМ сигнал е следния:

Ширината на честотната лента при пренасянето на сигналите с АИМ обикновено се приема, като се вземе под внимание продължителността на импулсите tи , равна на BАИМ  .

2. Широчинно-импулсна модулация

При този вид модулация импулсите на носещия сигнал изменят широчината си в зависимост от управляващият сигнал, като тяхната амплитуда остава постоянна.



През времето на положителната полувълна широчината на импулсите се увеличава, а при отрицателната – намалява.

ШИМ има две разновидности – едностранна и двустранна.


  • ЕШИМ – единият от фронтовете на импулсите се измества под влияние на управляващият сигнал, а другия не проеня положението си. Едностранното изменение на широчината се отразява на положението на импулсите, което се определя от тяхната следна точка въру абцисната ос. Това от своя страна означава, че се изменя фазата на импулсите в зависимост от управляващият сигнал.

  • ДШИМ – двата фронта се изменят симетричнов зависимост от управляващият сигнал.

Ширината на честотната лента при пренасянето на сигналите с АИМ обикновено се приема, като се вземе под внимание продължителността на импулсите tи , равна на BШИМ  .

3. Честотно-импулсна модулация

При този вид модулация се изменя честотата на повторение на импулсите в зависимост от управляващият сигнал.

С нарастване на амплутудата на управляващият сигнал честотата на носещият сигнал нараства и обратно.

4. Фазово-импулсна модулация

При този вид модулация се променя фазата на импулсната поредица в зависимост от управляващият сигнал. С нарастване на амплитудата на управляващият сигнал фазата на носещият сигнал нараства и обратно. Променящият се параметър е фазата, т.е. разположението на импулса въ времевият интервал.



  • ФИМ е по устойчива на шумове в сравнение с АИМ и ШИМ, тъй като амплитудата и продължителността остават постоянни.

  • ФИМ и ЧИМ могат да се обединят под общото название ъглова импулсна модулация. Ширината на честотната лента при пренасянето на сигналите с ЪИМ е аналогична с тази при АИМ и ШИМ.

  • В сравнение с АИМ ЪИМ е по-устойчива срещу шумове.









Сподели с приятели:




©obuch.info 2022
отнасят до администрацията

    Начална страница