Методические указания

Материал этой темы очень обширный. Поэтому сначала следует изучить сущность амплитудной модуляции из списка основной литературы [4, с. 366-380], которая заключается в том, что под воздействием первичного сигнала изменяется амплитуда несущей. Изменение амплитуды несущей зависит от коэффициента амплитудной модуляции, который для неискаженной модуляции не должен превышать единицы. Обратите внимание на разновидности АМ: АМ с подавлением несущей – балансная амплитудная модуляция (БАМ), амплитудная модуляция с одной боковой полосой – однополосная АМ (ОАМ), квадратурная модуляция (КАМ), которая представляет собой сумму двух несущих колебаний одной частоты, но сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90⁰, каждое из которых модулировано по амплитуде своим модулирующим сигналом.

При изучении AM важно уметь определять спектр АМ сигнала, который в результате модуляции обогащается и зависит от вида модулирующего сигнала. Если модулирующим является сигнал сложной формы, имеющий спектр F _min ¸F _max, то в результате амплитудной модуляции получаем нижнюю и верхнюю боковые полосы частот, и несущую частоту. Следует также помнить, что полезное сообщение при AM содержится как в верхней боковой полосе, так и в нижней, а несущая не содержит информацию. Поэтому для более эффективного использования полосы частот и мощности передатчика можно передавать сообщение только с помощью одной боковой полосы частот (ОАМ). Но с помощью одной боковой полосы можно передавать не все модулирующие сигналы, а только те, у которых нижняя частота спектра F _min ¹ 0. В случае, если модулирующий сигнал занимает спектр частот 0...F _max, для более эффективного использования полосы частот и мощности передатчика, при сохранении дальности связи, передают нижнюю боковую полосу – несущую и часть верхней боковой полосы.

Полезно знать, что в транзисторах выбор рабочей точки осуществляется по статической модуляционной характеристике, под которой понимают зависимость амплитуды первой гармоники выходного тока транзистора от напряжения смещения на базе при постоянной амплитуде несущей. Рабочую точку для получения неискаженной модуляции следует выбирать на середине прямолинейного участка статической модуляционной характеристики.

Детектирование или демодуляция – это процесс, обратный модуляции, в результате которого из модулированного колебания получают модулирующий сигнал. Задачей амплитудного детектора является перенос спектра модулирующего сигнала, расположенного около несущей частоты (в виде боковых полос), в полосу частот, первоначально занимаемую этим сигналом. Как и при модуляции, процесс детектирования требует использования устройства с нелинейной характеристикой.

Разница по сравнению с модулятором заключается в том, что в детекторе сигнал с несущей частотой не подводится от отдельного источника, а содержится в самом информационном сигнале. Если в нем несущая в процессе модулирования была подавлена, то она должна быть восстановлена в приемнике и добавлена к сигналу, подвергаемому детектированию.

В зависимости от использования соответствующего участка вольт-амперной характеристики (ВАХ) диода детекторы могут быть квадратичные и линейные. Следует понимать, что линейный диодный детектор – устройство нелинейное, так как при детектировании используется практически вся вольт – амперная характеристика диода. Именно использование нелинейного участка ВАХ диода и является фактором, способствующим преобразованию спектра сигнала и в конечном итоге детектированию.

При изучении ЧМ обратите внимание на ее разновидность – линейную частотную модуляцию (ЛЧМ), при которой частота несущего сигнала изменяется по линейному закону.

Материал по ЧМ и ФМ изложен в основной литературе [4, с. 389-420]. Следует обратить внимание на сходства и различия ЧМ и ФМ: индекс фазовой модуляции зависит только от амплитуды напряжения модулирующего сигнала (в то время как при ЧМ девиация частоты зависит от амплитуды модулирующего сигнала), а индекс частотной модуляции обратно пропорционален модулирующей частоте. Это часто используют на практике для преобразования ФМ и ЧМ. Для этой цели достаточно на вход фазового модулятора включить интегрирующую цепочку, сигнал на выходе ее будет обратно пропорционален модулирующей частоте. Но различие между ФМ и ЧМ не только в их индексах модуляции. При ФМ закон изменения фазы колебания совпадает с формой модулирующего сигнала, а при ЧМ закон изменения частоты колебания в точности совпадает с формой модулирующего сигнала. Различие между ФМ и ЧМ особенно заметно при модуляции сигналом несинусоидальной формы. В отличие от амплитудной модуляции при угловой модуляции составляющая спектра с частотой w_нес изменяется при изменении индекса модуляции m. Поэтому ЧМ и ФM с подавленной несущей не существует. Ширина спектра ЧМ сигнала зависит от индекса частотной модуляции и определяется с помощью графиков функций Бесселя.

Вопросы для самоконтроля

1. Поясните, для каких целей используется модуляция в системах связи.

2. Перечислите основные параметры АМ, ФМ, ЧМ сигналов. Как вычисляется ширина спектра этих сигналов?

3. Объясните, для чего нужен нелинейный элемент при амплитудной модуляции и детектировании.

4. Объясните, в чем состоит отличие между линейным и квадратичным детектированием АМ – сигнала.

Дата добавления: 2015-11-16