А.С. Белокопытов, К.С. Ржевкин, А.А. Белов, А.С. Логгинов, Ю.И. Кузнецов, И.В. Иванов - Основы радиофизики (1119801), страница 28
Текст из файла (страница 28)
При условии малости напряжения мод>пирующего сигнала по сравнению с р, + У, расстройка колебательного контура изменяется линейно с изменением напряжения сигнала. Принципиальная схема фазового модулятора, использующего варнкап, показана нз рис. 5.7. Модулятор представляет собой резонансный контур, состояший нз катушки ннд>ктивностн Е,, варнкапз РВ и соединенного с ними последовательно кон.-.епсатора С,.
С помошью катушки связи Ьг колеоатсльный контур нндуктнвно связан с генератором несушей частоты ь.. Индуктивность катушки 7,. а также емкости варн- капа ЧР и конденсатора С, вьв>ирают так. чтобы колебательный контур был настроен б.б. Модуляция 107 в резонанс на несущую частоту. Через резистор В, на варикап подается постоянное напряжение смешения У,. Напряжение У„., модулируюшего сигнала подается на варикап через резистор Я,. Емкость конденсатора С, выбирают так, чтобы он имел малое сопротивление на несущей частоте и большое на частотах модулируюшего сигнала. Генератор несущей частоты вызывает в контуре вынужденные колебания. Вследствие этого на катушке Ь, появляется высокочастотное напряжение.
Низкочастотное модулируюшее напряжение изменяет емкость варикапа, что приводит к изменению резонансной частоты колебательного контура. Изменение резонансной частоты сопровождается изменением фазы вынужденных колебаний на несушей чаРис. 5.7. Принципиальная схема фазового стоге, т. е. фазовой модуляцией напряжения модулятора несушей частоты, появляющегося на катушке индуктивности Ь,.
Это напряжение подается на выход модулятора. Изменение фазы напряжения на выходе модулятора при заданном модулируюшем напряжении будет тем значительнее, чем выше добротность колебательного контура. Поэтому резисторы В, и тс, должны иметь достаточно большое сопротивление, чтобы исключить существенное снижение добротности колебательного контура вследствие шунтируюшего действия внутренних сопротивлений источников смешения и модулируюшего сигнала. Частотная модуляция Предположим, что частотная модуляция осушествляется гармоническим напряжением в,(1) = У, созй1 с амплитудой У, и частотой П, а несущее колебание синусоидально. Тогда для частотно-модулированного колебания по аналогии с выражением (1.6) получим и(1) = У зш(ы,1+ ф+,бз(пй1).
(5.27) Здесь )7 = ы,тУ,/П, причем величина ы,тУ, есть амплитуда изменения частоты в процессе частотной модуляции. Коэффициент )3 носит название "индекс частотной модуляции". Полагая для простоты, что начальная фаза ф равна нулю, и сравнивая полученное соотношение с выражением (5.24) для колебания, модулированного по фазе сигналом и, = У „з1п Й1, увидим, что эти колебания идентичны. Отсюда следует, что спектральный состав частотно-модулированного колебания (5.27) выражается формулой (5.26), где в аргументе функций Бесселя Ьу заменено на,О: и(1) = У ~~,У„(,0) а1п(ы, + вй)1, Следовательно, спектр частотно-модулированных колебаний имеет структуру, аналогичную спектру фазо-модулнрованных. Для качественной передачи молулированных сигналов при частотной модуляции так же, как и прн фазовой, требуется широкая (порялка !ОП вЂ : 200) полоса частот, что является недостатком частотной модуляции по сравнению с амплитудной.
По этой же причине практическое прилгенение частотной модуляции возможно только в диапазоне коротких и ультракоротких волн (например, звуковое сопровождение телевизионных передач). Вместе с тем'частотная молутяция имеет сушественное преимушество перел амплитудной в отношении помехоустройчивости.
благодаря чему позволяет обеспечить более высокое качество передачи сигнала. Практически частотная модуляция осуществляется. как правило. прямым воздей- ствием на генератор, Это можно сделать. например. с помощью варикапа. включенного 108 Глава 5. П еобравоваиие сигналов в нелинейных системах в колебательный контур генератора гармонических колебаний. Упрощенная принципиальная схема такого частотного модулятора показана на рис. 5.8. По своей конфигурации она практически полностью повторяет схему фазового модулятора (рис.
5.7). Отличие состоит в том, что колебательный контур является частью ЕС-генератора гармонических колебаний — устройства, которое генерирует колебания с частотой, близкой к резонансной частоте колебательного контура. Конкретная схема ЬС-генератора в данном случае не имеет принципиального значения, поэтому для упрощения чертежа на рис.
5.8 изображен только колебательный контур. Остальная часть схемы генератора не показана. Предполагается, что она заключена в прямоугольнике, изображенном пунктиром. В процессе работы ЬС-генератора на колебательном контуре появляется напряжение, частота которого близка к резонансной частоте контура. Модулируюший сигнал изменяет емкость варикапа УР и тем самым перестраивает колебательный контур. Эта перестройка сопровождается изменением частоты генерируемых колебаний, т. е. частотной модуляцией напряжения, появляющегося на колебательном контуре. Это напряжение поступает на выход модулятора.
Импульсная модуляция Наряду с рассмотренной выше не- г ! прерывной модуляцией находит широкое применение импульсная модуляция. Некоторые виды импульсной модуляции, а именно амплитудно-импульсная (АИМ), частотно-импульсная (ЧИМ), фазо-импульсная (ФИМ) и широтно-импульсная (ШИМ), были краткорассмотрены в81.!. Импульсная модуляция имеет ряд преимуществ перед непрерывными видами модуляции. Во-первых, длительность интервала между импульсами может быть много больше длительности самих импульсов.
Благодаря этому интервалы межлу импульсами одного сообщения мо Рнс. 5.8. Упрощенная принципиальная схемачагут использоваться для передачи импуль- стет"ого модулятора сов другого. Таким образом, применение импульсной модуляции позволяет осуществить многоканальную радиосвязь, т. е. одновременную передачу нескольких сообщений по одной и той же линии связи. Во-вторых, поскольку при использовании импульсной модуляции генерация высокочастотной мощности происходит только в течение коротких импульсов, можно использовать форсированные режимы работы генератора и значительно увеличить мощность колебаний, генерируемых во время импульсов прн сохранении умеренной величины средней мощности. Благодаря этому можно существенно увеличить дальность связи.
В-третьих. при импульсной модуляции можно использовать такие методы кодированггя информации, которые позволяют эффективно бороться с помехамн. При использовании импульсной модуляции сушественное значение имеет частота следования импульсов, называемая тактовой частолюй Р,. Прн понижения тактовой частоты удлиняются интервалы между нмпульсамн, что позволяет увеличить число одновременно псредаваех!ых сообщений.
Однако во избежание потери информации нельзя выбирать тактовую часготу ниже предела. опредсляемого теоремой Котельникова. Согласно этой теореме (52.2). если максимальная частота спектра сообшения равна Р.„. 5.6. Мод яяция то тактовая частота Р, должна удовлетворять неравенству Р,)2Р .
109 Обшим недостатком рассмотренных выше видов импульсной модуляции является невысокая помехозашишенность. Сушественное повышение помехозашишенности обеспечивают принципиально иные виды импульсной модуляции — так называемые кодовоимпульсные. Высокая помехозащишенность кодово-импульсной модуляции объясняется использованием таких методов кодирования информации, которые позволяют эффективно бороться с помехами.
Процесс кодово-импульсной модуляции можно разделить на три этапа. На первом исходный низкочастотный непрерывный во времени сигнал модулирует по амплитуде периодическую последовательность тактовых импульсов. В результате получается сигнал, заданный при дискретных значениях времени 1. Преобразование непрерывного во времени сигнала в сигнал, заданный при дискретных значениях времени, называется дискретизацией. Период следования тактовых импульсов называется шагом дискретизации. В результате осушествления дискретизации получается последовательность импульсов, амплитуды которых могут принимать любые значения в определенном интервале. На втором этапе эта последовательность импульсов квантуется по уровню.
Для этого весь интервал возможных значений амплитуды разбивается на конечное число ступеней, следующих с некоторым шагом ЬУ . Совокупность этих ступеней называется шкалой квантования, а величина ЬУ вЂ” шагом квантования. Квантование по уровню заключается в том, что значение амплитуды каждого импульса округляется до значения, соответствующего ближайшей ступени. Таким образом, после квантования по уровню амплитуда импульсов может принимать только конечное число значений, т. е. изменяется только дискретно. На третьем этапе осуществляется кодирование. Оно заключается в том, что каждому импульсу сигнала с квантованным значением амплитуды ставится в соответствие кодовая комбинация импульсов.
Длительность кодовых комбинаций и импульсов, образуюших кодовую комбинацию, а также их амплитуда выбираются постоянными. Отличие кодовых комбинаций, соответствуюших разным значениям квантованной амплитуды, обеспечивается тем, что некоторые импульсы в кодовых комбинациях могут иметь нулевую амплитуду. В результате кодирования сигнал преобразуется в последовательность кодовых комбинаций импульсов, причем каждая кодовая комбинация содержит информацию о квантованной величине напряжения сигнала в момент прихода тактовых импульсов, используемых на первом этапе. Последовательность кодовых комбинаций и передается по линии связи. При практическом использовании кодово-импульсной модуляции принимаются специальные меры для синхронизации работы передатчика кодовых комбинаций и приемного устройства. Благодаря этому на приемном конце линии связи известно временное положение кодовых комбинаций и для восстановления сигнала необходимо только определить, амплитуда кзких импульсов в кодовой комбинации равна нулю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
