Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Чтопредставляет сумматор в обсуждаемой схеме?7. Поясните структурную схему и формирование сетки частот в декадном синтезаторе частот с использованием идентичных декад. Какие у схемы достоинства и недостатки?8. Поясните структурную схему цифрового синтезатора частот. Чем определяется шаг сетки частот в схеме?9. Поясните возможные структурные схемы формирования сигнала стабильной частоты с использованиемКС. Какие особенности у КС и синтезаторов с их использованием?10. В каких схемах синтезаторов возможно осуществление ЧМ? Поясните.388Раздел 3.
Модулируемые генераторыЛекция 24Общие положения амплитудной модуляции (АМ). АМ смещением: принцип, схема,статические и динамические модуляционные характеристики. Энергетические и качественные показатели. Основы инженерного расчёта генераторов с АМ смещением.Схемы модуляторов.В лекциях предыдущих разделов мы рассмотрели вопросы получения высокочастотных электрических колебаний, имеющих неизменную амплитуду и частоту. Такие колебания не содержат информацию о передаваемом сообщении. Если информационным сигналом оказать воздействие на один или несколько параметров высокочастотного сигнала,то информационный сигнал окажется закодированным в получаемом высокочастотномсигнале, параметры которого, например, амплитуда и/или частота, не будут постоянными,а будут претерпевать соответствующие изменения по закону информационного сигнала.Процесс управления одним или несколькими параметрами высокочастотного сигнала информационным сигналом называется модуляцией.
Информационный сигнал при этом носит название модулирующего сигнала (он же управляющий сигнал, см. рис. В.1). Модулирующий сигнал, как правило, является сложным сигналом: уровень (величина) сигналаможет изменяться, в том числе на относительно коротком промежутке времени, спектрсигнала может содержать большое число гармонических составляющих разного уровня.Примерами модулирующих (информационных) сигналов являются речевой сигнал, музыкальный сигнал, сигнал изображения в телевидении и др. Все информационные сигналы,как и вообще все практически используемые сигналы в радиотехнике и электросвязи,имеют ограниченный энергетический спектр, что позволяет рассматривать любой сложный сигнал как совокупность ограниченного, хотя в отдельных случаях и довольно большого, числа гармонических сигналов со своей амплитудой и частотой.
Поэтому приняторассматривать вопросы модуляции применительно к однотональному информационномусигналу, то есть гармоническому сигналу, имеющему неизменную частоту Ω и постоянную амплитуду. Получаемые при этом результаты носят общий характер и легко обобщаются на случай сложного сигнала. При любых способах модуляции для передачи информационного сигнала с минимальными искажениями требуется, чтобы самая высокая частота в спектре модулирующего (информационного) сигнала Ω МАКС была много меньшечастоты управляемого (модулируемого) высокочастотного сигнала ω, то есть должнобыть Ω МАКС << ω.Общие положения амплитудной модуляции (АМ)При амплитудной модуляции (АМ) модулирующий сигнал, являющийся гармоническим колебанием относительно низкой частоты Ω, воздействует на амплитуду колебаниявысокой частоты ω.1 В общих чертах процесс АМ, например, амплитуды выходного токаАЭ ГВВ заключается в следующем.
Информационный сигнал, преобразованный в электрическую форму (например, речевой сигнал с выхода микрофона), доводится до определённого уровня в так называемом модуляционном устройстве, в общем случае представляющем многокаскадный усилитель низких частот. С выходного каскада модуляционногоустройства, называемого модулятором, сигнал, обычно в форме напряжения, подаётся вцепь питания соответствующего электрода АЭ ГВВ.
Изменение напряжения питанияэлектрода АЭ ГВВ обусловливает изменение амплитуды выходного тока АЭ, то есть имеет место модуляция выходного тока АЭ, например, анодного тока лампы, коллекторного1В данном случае понятие «частота» является синонимом понятия «круговая частота». В общем случае частота F, которой соответствует круговая частота Ω = 2πF; частота f, соответствующая ей круговая частотаω = 2πf.389тока транзистора. Изменение выходного тока АЭ ГВВ обусловливает, в свою очередь, изменение (модуляцию) выходного колебательного напряжения. ГВВ, в котором осуществляется модуляция, называется модулируемым генератором.2В настоящей и последующих лекциях мы рассмотрим как осуществляется АМ в высокочастотных ГВВ, каков должен быть режим АЭ (лампы или транзистора) в той илииной системе АМ, каковы соображения по выбору АЭ для ГВВ с АМ и некоторые другиевопросы.При отсутствии модуляции, то есть при отсутствии модулирующего сигнала в цепяхмодулируемого ГВВ, режим генератора называется режимом несущей частоты, или режимом молчания, или телефонным режимом.3Итак, ниже мы будем полагать модулирующий сигнал в форме напряжения и имеющим видu (t ) U M cos(t 0 ),где U M - амплитуда модулирующего сигнала; 0 - начальная фаза модулирующегосигнала; t - текущее время.Высокочастотный сигнал примем, например, в форме первой гармоники анодноготокаi A1 I A1 cos( t 0 ) I A1 Н cos( t 0 ),(*)где I A1 I A1 Н - амплитуда первой гармоники анодного тока, она же в режиме несущей частоты (в режиме молчания, в телефонном режиме); 0 - начальная фаза высокочастотногосигнала.Под воздействием модулирующего сигнала происходит изменение амплитуды высокочастотного сигнала по законуkU MI A1 I A1 Н kU M cos(t 0 ) I A1 Н [1 cos(t 0 )] I A1 Н(24.1) I A1 Н [1 m cos(t 0 )],где k – коэффициент пропорциональности, имеющий размерность проводимости (См илиkU M- коэффициент модуляции, характеризующий относительное изменение1/Ом); m I A1 Намплитуды высокочастотного сигнала или глубину модуляции (для неискажённой модуляции 0 ≤ m ≤ 1).Подставляя (24.1) в (*), получаем для амплитудно-модулированной первой гармоники анодного тока (аналогично для первой гармоники коллекторного тока)i A1 I A1 Н [1 m cos(t 0 )] cos( t 0 ).(24.2)Колебание, описываемое (24.2), не является гармоническим, так как, в отличие,например, от (*), амплитуда его не остаётся постоянной, а изменяется по закону (24.1).Если ω >> Ω, то в течение нескольких периодов высокочастотного колебанияT = 1/f = 2π/ω амплитуду его можно считать практически неизменной (такое колебание2Используемые названия модулятор и модулируемый генератор сложились исторически и, по мнению автора, корректны в отражении сути процесса модуляции.
В то же время на современном этапе введен терминмодулятор применительно к высокочастотному генератору, в котором осуществляется модуляция, чтопредставляется автору некорректным. Суть рассматриваемых процессов и их описание от названий, очевидно, не зависят.3Термины «телефонный» (режим) и «молчания» сложились исторически на ранних этапах развития радиопередающих устройств. При этом термин «телефонный» появился в связи с необходимостью разграничениядвух основных использовавшихся в то время видов работы: «телефонного» и «телеграфного».
Телефонныйвид работы соответствовал передаче речи, соответственно модулирующий сигнал отсутствовал при «молчании» у микрофона. Термин «режим несущей частоты» появился позже и смысл его будет пояснён ниже. Помнению автора этот термин носит более общий характер и введение его вполне обоснованно и оправдано.390называется квазигармоническим). В соответствии с этим на основании (24.2) можно записать выражения для максимальной и минимальной амплитуд тока высокой частоты:I A1 МАКС I A1 Н (1 m);(24.3)I A1 МИН I A1 Н (1 m),откудаI A1 МАКС I A1 МИНm.(24.4)I A1 МАКС I A1 МИНГрафическое изображение АМ колебания (24.2) представлено на рис.24.1,а. При этомогибающая модулированного колебания воспроизводит форму напряжения низкой (модулирующей) частоты (рис.24.1,б)4 и расположена симметрично относительно тока в режименесущей частоты IA1Н .IA1МАКСI+I–IA1НtIA1МИН1/fаUΩ Mtt01/FбРис.24.1При осуществлении АМ в генераторе должны быть приняты все меры к тому, чтобымодуляция была симметричной и линейной, то есть чтобы как можно точнее реализовывалось выражение (24.2).
В противном случае при декодировании (демодуляции) будетполучен информационный сигнал с искажениями, то есть отличный от первичного (модулирующего) сигнала. Например, при больших искажениях при приёме речевого сигналаголос окажется неузнаваемым и даже неразборчивым.АМ колебание (24.2) является сложным по своему спектральному составу и можетбыть представлено в виде трёх гармонических колебаний, описываемых каждое подобным(*) выражением. Действительно, раскрывая в (24.2) прямоугольные скобки и используяпреобразование произведения косинусов двух углов, получаемi A1 I A1 Н cos( t 0 ) mI A1 Н cos(t 0 ) cos( t 0 ) I A1 Н cos( t 0 ) mI A1 Н2cos[( )t 0 0 ] mI A1 Н2(24.5)cos[( )t 0 0 ].В дальнейшем для сокращения записи, что никак не отразится на получаемых нижерезультатах и выводах, примем начальные фазы обоих сигналов (высокочастотного и низ4Согласно представленному рисунку модулирующий сигнал появился с момента времени t0.
До этого момента существовал только высокочастотный сигнал (*).391кочастотного) равными нулю. Выражение (24.5) потребуется нам в дальнейшем при рассмотрении однополосной модуляции (ОМ), в частности при формировании однополосного сигнала с использованием метода многофазной модуляции.Согласно символическому методу анализа цепей переменного тока любое гармоническое напряжение или ток можно представить в виде вектора. Следовательно, АМ колебание, описываемое (24.5), можно представить в виде совокупности трёх векторов, какпоказано, например, на рис.24.2,а.5 Первое слагаемое в (24.5) соответствует немодулированному высокочастотному сигналу (*). Два других слагаемых обязаны модуляции (есликоэффициент модуляции m = 0, то есть модулирующий сигнал отсутствует, то этих слагаmI A1 Немых не будет).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
