Дегтярь Г.А. Устройства генерирования и формирования сигналов (2003) (1095864), страница 97

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 97)

Как видно, амплитуды этих колебаний одинаковы и равны, а ча2стоты разные: у одного частота больше частоты высокочастотного сигнала на величинучастоты модулирующего сигнала и равна (ω + Ω), а у другого – меньше и равна (ω – Ω).На рис.24.2,б представлена спектральная диаграмма АМ колебания (24.5), из которой наглядно видно, что полоса частот, занимаемая АМ колебанием при однотональноймодуляции, равна удвоенному значению частоты модулирующего сигнала.

Колебание самплитудой IA1Н и частотой ω называется несущим колебанием.6 Соответственно частотавысокочастотного сигнала ω называется несущей частотой, а амплитуда этого колебанияIA1Н носит название амплитуды несущего колебания (или амплитуды колебания несущейmI A1 Нчастоты). Колебания с амплитудамии частотами (ω ± Ω) называются боковыми2колебаниями (или колебаниями боковых частот). Соответственно верхним боковым колебанием с частотой (ω + Ω), и нижним боковым колебанием с частотой (ω – Ω) с соответствующей амплитудой.mIA1Н /2IA1НIA1МАКСв момент t+ΩtmIA1Н /2─ΩtIA1НmIA1Н /2mIA1Н /2─ΩМАКС─ΩМИН +ΩМИННБПωtа(ω ─ Ω) ω (ω + Ω)бРис.24.2+ΩМАКСВБПωвЕсли модулирующий сигнал сложный, причём спектр его заключён в пределах отFМИН до FМАКС, то каждая составляющая спектра осуществляет АМ со своим коэффициентом модуляции m и обусловливает появление соответствующих боковых частот, которыеобразуют боковые полосы, соответственно верхнюю (ВБП) и нижнюю (НБП), как показано на рис.24.2,в. Очевидно, полоса частот, занимаемая АМ колебанием при модуляциисложным сигналом, равна 2 FМАКС (или 2ΩМАКС).При отсутствии модуляции, то есть при молчании у микрофона, колебательная мощность генератора неизменна и равна5При построении векторной диаграммы за исходный следует принять вектор, соответствующий первомуслагаемому выражения (24.5).

Очевидно, расположен вектор на плоскости может быть произвольно, чтосоответствует произвольному времени соответственно и произвольной текущей фазе отображаемого вектором колебания. Положение векторов, отображающих два других колебания, жёстко связывается с положением первого вектора и эти векторы располагаются в каждый момент времени симметрично относительноего.6Из графического представления АМ колебания (рис.24.1,а) видно, что при появлении модулирующего сигнала с момента времени t0 он как бы садится на высокочастотный сигнал, который «несёт» его далее на себе.Отсюда и идёт происхождение понятий: несущая частота, режим несущей частоты и т.п.3921 2I А1 Н Roe ,(24.6)2где Roe – эквивалентное сопротивление анодной (коллекторной) нагрузки.Определяемая (24.6) мощность носит название колебательной мощности в режименесущей частоты, она же мощность в режиме молчания, а также мощность телефонногорежима.В моменты времени, когда cos Ωt ≈ 1 соответственно амплитуда тока имеет максимальное значение, мощность колебания высокой (несущей) частоты достигает максимального значения и равна, учитывая (24.3),11P~ МАКС  I A21 МАКС Roe  I A21 Н (1  m) 2 Roe  P~ Н (1  m) 2 .(24.7)22Определяемая (24.7) мощность носит название мощности максимального режимаили максимальной мощности.

Выражение (24.7) имеет большое значение для характеристики энергетических соотношений при АМ. Из него следует, что при 100% модуляции(m = 1) мощность максимального режима, то есть максимальная мощность, развиваемаяАЭ генератора, равна учетверённой мощности в режиме несущей частоты:P~ МАКС  P~ МАКСМАКС  4 P~ Н .В моменты времени, когда cos Ωt ≈ –1 соответственно амплитуда тока имеет минимальное значение, мощность высокочастотного колебания достигает минимального значения и, учитывая (24.3), равна11P~ МИН  I A21 МИН Roe  I A21 Н (1  m) 2 Roe  P~ Н (1  m) 2 .(24.8)22Определяемая (24.8) мощность носит название минимальной мощности или мощности минимального режима. При 100% модуляции (m = 1) P~МИН = 0.Как видим, в процессе модуляции мощность высокочастотного колебания изменяется в пределах от P~МИН до P~МАКС.

Соответственно в произвольный момент времени t мощность высокочастотного колебания (колебательная мощность)1P~  I A21 Н (1  m cos t ) 2 Roe  P~ Н (1  m cos t ) 2 .2Среднее значение колебательной мощности за период модулирующего сигнала TΩTT1  2P~СР P(1mcost)dtP~ Н (1  m cos t ) 2 dt ~НT 02 0(24.9)2221mmP~ Н (1  m cos t ) 2 dt  P~ Н P~ Н  P~ Н (1 ).2 022Выражение (24.9) показывает распределение мощности между составляющими спектра АМ колебания и может быть также получено на основании (24.5), если просуммировать мощности, выделяемые каждой спектральной составляющей на сопротивлении Roe.Действительно, полагая, что для каждой составляющей спектра АМ колебания сопротивление нагрузки – контура в выходной цепи АЭ одинаково и равно Roe, получаемдля мощности несущего колебания (первое слагаемое в правой части (24.5))1P~ Н  I А21 Н Roe ,2для мощности колебания одной боковой частоты (любое из двух последних слагаемых вправой части (24.5))P~ Н 1  mI  A1Н2  22 Roe  1 m 2 P~ Н .P~1БЧ4Так как боковых колебаний два – верхнее и нижнее, то мощность двух боковых колебаний393P~ БЧ  2 P~1БЧ Соответственно, P~ Н  P~ БЧ  P~ Н (1 m2P~ Н .2m2), что соответствует (24.9).2m2P~ Н в (24.9) определяет мощность боковых частот АМ2колебания.

При модуляции сложным сигналом подобным соотношением определяетсямощность боковых полос.Мощность боковых частот зависит от коэффициента модуляции m и при m = 1 составляет 50% от P~Н и 12,5% от P~МАКС. В радиовещательных передатчиках среднестатистическое значение m находится в пределах 0,3…0,5. Это означает, что доля мощностибоковых полос в общей мощности модулированного колебания очень незначительна.Между тем, с точки зрения приёма именно значение мощности боковых полос представляет наибольший интерес.

Малая величина мощности боковых полос по сравнению смощностью в режиме несущей и особенно по сравнению с максимальной мощностью является характерной особенностью систем с АМ.Осуществление АМ в реальных устройствах всегда сопровождается различного родаискажениями, из которых главными при передаче, например, звуковых программ и телефонных сообщений принято считать частотные и нелинейные искажения.7 Оценка качества АМ возможна на основе модуляционных характеристик, которые подразделяются настатические и динамические, причём среди последних выделяют амплитудные и частотные. Статические модуляционные характеристики рассчитываются или снимаютсяэкспериментально при отсутствии модулирующего сигнала, а динамические – при подачетакого сигнала. Отсюда и названия характеристик.8Выше было показано, что АМ колебание занимает полосу частот 2FМАКС.

А это означает, что высокочастотные цепи АМ генератора, через которые проходит модулированный сигнал, должны быть рассчитаны на симметричное прохождение колебания в этойполосе частот с минимальными частотными искажениями.9 Частотные искажения информационного (модулирующего) сигнала возникают также в модуляционном устройстве.Поэтому под динамической частотной (амплитудно-частотной) модуляционной характеристикой (АЧХ) АМ генератора понимается зависимость коэффициента модуляции mот частоты модулирующего сигнала F при неизменной его амплитуде, то есть приUΩM = const. Примерный вид АЧХ АМ генератора показан на рис.24.3,а.

Соответствующими документами, в том числе государственными стандартами, устанавливаются допустимые частотные искажения для каждого класса передатчиков в зависимости от егоназначения. Для радиовещательных передатчиков требования к частотным искажениямболее жёсткие, чем для связных. Допустимые частотные искажения обычно устанавливаются относительно значения m на частоте F0 (400 Гц или 1000 Гц).Выше отмечалось, что огибающая высокочастотного АМ колебания совпадает сформой модулирующего сигнала (см. рис.24.1).

Однако в реальных условиях огибающаяАМ колебания никогда точно не повторяет форму модулирующего сигнала. Соответственно выделенный после демодуляции сигнал будет отличаться по форме от первичногомодулирующего сигнала. Отличие форм сигналов оценивается с помощью коэффициентаТаким образом, слагаемое7Подобные искажения важны при передаче любых сигналов.

К ним могут добавляться и другие, важныеименно для конкретных сигналов и передатчиков. Например, в телевизионных передатчиках важны такжефазовые искажения, искажения плоской части синхронизирующих и гасящих строчных и кадровых импульсов и др.8Статические и динамические модуляционные характеристики генератора не следует путать со статическими ВАХ и динамическими характеристиками анодного (коллекторного) тока АЭ ГВВ.9В случае радиопередатчика, очевидно, весь высокочастотный тракт, через который проходит модулированное колебание, должен быть рассчитан на симметричное прохождение колебания с минимальными частотными искажениями.394нелинейных искажений (он же коэффициент гармоник).

Источником нелинейных искажений в первую очередь является АЭ, причём не только АЭ самого модулируемого генератора, но, в общем случае, АЭ модулятора да и вообще всего модуляционного устройства.Если в схеме в цепях прохождения модулирующего сигнала используются трансформаторы с сердечниками, то возникают дополнительные нелинейные искажения за счёт нелинейности кривой намагничивания сердечника. Если рассматривать радиопередатчик в целом, то нелинейные искажения модулирующего сигнала возникают также в каскадах усиления АМ колебаний, если такие каскады имеются в структуре передатчика. Для оценкинелинейных искажений в генераторе с АМ, да и в передатчике в целом, используют динамические амплитудные модуляционные характеристики,10 под которыми понимают зависимость коэффициента модуляции m от амплитуды модулирующего сигнала UΩM.

Амплитудная модуляционная характеристика обычно снимается на частоте модулирующего сигнала 400 Гц, либо 800 Гц или 1000 Гц. При этом она снимается раздельно для положительного (m+) и отрицательного (m–) полупериодов модулирующего сигнала. Определениеm+ и m– может быть понято из обозначений рис.24.1,а, согласно которымI I A1Н I A1МАКСIm  A1МАКС 1;I A1НI A1НI A1Нm II A1НI A1Н  I A1МИНI 1  A1МИН .I A1НI A1Нmm1mF0m+m–Ω = constFМИНF0FМАКСаF0бUΩ m=1 UΩРис.24.3Примерный вид динамической амплитудной модуляционной характеристики показанна рис.24.3,б. Совпадение ветвей m+ и m– свидетельствует о симметричности модуляции.10При АМ амплитуда высокочастотного сигнала пропорциональна модулирующему сигналу (24.1) и измерить её непосредственно амперметром или вольтметром не представляется возможным, так как модулирующий сигнал непрерывно изменяется.

Характеристики

Список файлов книги