Кловский Д.Д. и др. Теория электрической связи (1999) (1151853), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Очевидно, что если в составе Ь(г) имеются гармонические компоненты на положительных частотах Ге с амплитудами Ае и начальной фазой Оы в составе спектра (3.20) появятся компоненты К вЂ” Е""5(~~/;). Рассмотрим нути осуществления АМ. Отметим прежде всего, что реализацию АМ можно рассматривать как частный случай операции преобразования частоты. При рассмотрении параметрической реализации преобразования частоты можно исходить из схемы рис.
3.3, взяв в качестве входного сигнала в общем случае сигнал с амплитудной (по закону у(Г)) и угловой (по закону ср(г)) модуляцией: и (т) = У(г) соз(аог + ср(г)), а в качестве управляющего — гармонический сигнал я(т) = и сов(а т+ ср„). Для сигнала на выходе перемножителя получаем я,„(~) т„(г) = " соз((ае+а,)~+,р(~)+,р„)+ " сов((ае — а,)~+(~(~),р ). и„и(~) и„иИ Если фильтр на выходе перемножителя пропускает с одинаковым коэффициентом передачи Хлишь первое слагаемое, мы имеем преобразование вверх ки и (~) = ~-и(г)софа, +ат)~+ж(~)+(рт).
При преобразовании вниз выходной продукт ки„ и (~) = " ~ф)с+, — а„)(+~р(г)- ср„) Отметим, что при преобразовании частоты (вверх или вниз) выходной продукт пропорционален амплитуде входного сигнала и сигнала управления. Форма сигналов на входе и выходе параметрического преобразователя частоты совпадает. Преобразователи частоты (перемножители двух функций) используют в приемных и передающих устройствах при формировании и обработке сигналов амплитудной и угловой модуляции. На рис. 3.12 дана структурная схема реализации операций АМ на передаче и детектирования АМ сигналов на приеме посредством перемножителей. Для ( и() Рнс.ЗЛ 2.
Структурная схема реализации формирования н детектнрованнк сигналов АМ посредством перемножнтелей П Для облегчения решения задач синхронизации передающего и приемного устройств по частоте несущей часто работают с частично подавленной несущей, играющей роль специального пилот-сигнала. 91 отдельных блоков в схемы введены обозначения: Ä— генератор сигнала гармонической несущей; ЛС вЂ” линия связи; ФНЧ вЂ” фильтр нижних частот; Г„, — генератор опорного сигнала на приеме, учитывающий фазовый сдвиг О„,„в канале.
Метод детектирования схемой рис. 3.12 (посредством перемножения принимаемого и опорного сигналов) называют когерентным, поскольку предполагается знание в месте приема не только частоты используемой несущей ~„но и фазы, вносимой каналом О„в сигнал х(г). Детектор при этом называют синхронным. В неискажающем (однолучевом) канало з(Г) = тУ(Г)соя(язяз+ 0„) (см.
гл. 4), где т — коэффициент передачи канала; 0„, = -язят (т — время запаздывания сигнала в канале)'|. Если опорный сигнал на приеме соя(нег + 8 „+ а), то сигнал на выходе ФНЧ Ь[г) = КЬ(|)сола, где К вЂ” константа. От погрешности фазирования д существенно зависит результат синхронного детектирования. При л = я/2 выходной результат равен нулю. Знание в месте приема параметров ~~ и 8 „обеспечивается специальным устройством их оценивания, входящего в общую систему синхронизации работы передающего н приемного устройств.
(В этой книге вопросы синхронизации не рассматриваются. Они изучаются в специальных курсах.) Если в системе рис. 3.12 считать, что входной сигнал ия,(г) не содержит постоянную составляющую Уэ и пропорционален Ь(г), то модулятор (умножитель) выдает сигнал БАМ, а синхронный детектор обеспечивает его неискаженное детектирование. На рис. 3.13 дана квадратурная схема формирования канального сигнала БАМ и(() = Ь!(г) сояязог+ Ьз(|) яш|яоГ (3.22) при передаче сообщений от двух независимых источников и квадратурная схема детектирования для этого случая. В квадратурной схеме рис.
3.13 первичные сигналы Ь|(г) и Ь2(г) подаются на перемножители с опорными сигналами, находящимися в квадратуре [соя(язлг),яш(гяег)). Суммарный (групповой) сигнал в месте приема подается (для получения оценок Ь~[г) и |~[|) ) на два синхронных детектора с опорными сигналами, находящихся в квадратуре [соя(гяэг+ 8кя„), яш(аяг+ 8„,„)[. качество работы квадратурной схемы предполагает когерентность опорных сигналов на приеме. Рассмотрим пути осуществления операции преобразования частоты, в частности для получения АМ сигналов, посредством нелинейных схем.
На гряс.з. | 3. Квадратурняя схема формирования я детектирования сигналов БАМ при передаче сообщений двух независимых источников '| В искажающем (многолучевом) канале соотношения между з(1) и и(|) более сложные. Методы приема (демодуляции) для этого случая, см. гл. 5, 92 ~(1) аРо+2~з з о ~з" о +Зазиа(1о ~1"'о+ (3.26) +2а,У,Б„соьо1+ — а,У,'+ — а,У„'У, + — а,0,0„'соз2Ш Таким образом, закон изменения амплитуды первой гармоники тока 11(1), который при идеальной АМ должен быть пропорционален Ь(1) = и2(1), теперь искажен.
Коэффициент нелинейных искажений К„и (отношение амплитуд со-' ставляющих ~за/й) в составе (3.26) ЗЦи„* ЗЦ 2 2)~~У„4(~1 Если а1 = О (справедлива аппроксимация полиномом второй степени), то из (3.26) получаем 11(1) = а1Ус + 2азУдЦ, созй1 = а1 Цс (1 + т1 соЖЦ, где и =2 — У вЂ” коэффициент АМ по току. й с= ц с (3.27) рис. 3.14 дана однотактная схема преобразования частоты на базе биполярного л-р-и транзистора. Пользуясь полиномиальной аппроксимацией (3.4) для ха- рактеристики 1„= 1" (и„), можно написать 1, = а, +а,(м, + и,)+а,(и, +и,) +а,(м, +и,) +.... (3.23) Так как а,(и, +м,) = а,и,*+а,м,'+2а,и,и, то за счет квадратичного члена в составе тока имеется слагаемое, определяю- щее идеальный продукт преобразования частоты: 1 = 2а,и,(1)и,(1). (3.24) Будем считать, что резонансный контур в коллекторной цепи вьшеляет по- лезные продукты преобразования частоты (амплитудной модуляции).
Если удовлетворительная аппроксимация характеристики 1, = 1"(и„) возможна лишь полиномом выше второй степени, то найдутся слагаемые тока, которые поми- мо полезного продукта из (3.24) создают заметное падение напряжения на ре- зонансном контуре. Это может привести к неприемлемым искажениям. Проведем анализ при аппроксимации нелинейной характеристики полино- мом третьей степени. В этом случае 1, =а, +а,и, +а,и, +2а,и,и, +а,и,'+а,и,'+а,и,'+а,и,'+За,и,'и, +За,и,'и,.
(3.25) При осуществлении АМ положим: и,(1) = У, сова,1 — сигнал несущей, и,(1) =У„созЖ =Ь(1) — первичный сигнал. С учетом.формул кратных дуг (3.5) можно записать ток коллектора в виде ~к = ~о + 11(1) соьиц1+ 1, Я СОВ 2то1+ 1з(1) СОБЗЮе1 . На резонансной нагрузке, настроенной на частоту несущей 1о, заметное па- дение напряжения создает лишь компонента тока 1„=1,(1)сова,1.
С учетом (3.25) получаем 93 Рис.ЗЛ4. Одиотахтная нелинейная схема преобразования частоты Рис.3.15. Даухтаятиая нелинейная схема преобразования частоты Для параллельного колебательного контура в коллекторной цепи входное 1 1 сопротивление У(а)— Аоз) Я)г, + фоС - 1/гоЦ В области малых расстроек, учитывая, что резонансное сопротивление па- Г раллельного контура Ярез = рД (р = ( — — характеристическое сопротивление; 1 Д вЂ” добротность контура), получаем при резонансной частоте, юо = 4ЕС 4го) = Я (3.28) 1+3т оз гоо где постоянная времени контура т„= 2Д/вО.
Амплитуда напряжения на контуре У1(Г) = а1 ЩМрез11 + тГГСОЗ(Ь1à — аГСЧЬ1тк)1 где коэффициент АМ по напряжению на контуре лз, лз„= <лз,. 1+т',йг Амплитудную модуляцию без несущей (БАМ) можно реализовать в двухтактной нелиней- ной схеме преобразования частоты, показанной на рис.
3,15. В этой схеме благодаря транс- форматору со средней точкой напряжение вЯ поступает на базы двух транзисторов в проти- вофазе, напряжение же из(Г) поступает на базы транзисторов в фазе. Если считать, что ток в верхнем транзисторе зз определяется формулой (3.25), то ток в нижнем транзисторе зз при одинаковых параметрах двух плеч (балансе) определяется (3.25), если иг заменить на -зоз, т.е. г г з з г г 1г = аз+ азиз-азиз -2аизиг+агиз +азиз+азиз -азиг 3азиз из+ 3азизиз. Выходное напряжение пропорционально разностному току 1, -1г = 2а,иг +4аги,из + 2аз"г + базиз "г (3.29) Для первой гармоники несущей в составе тока (3.29) получаем 1зя = 4аз иоио соьзй = 4а~иоЬ(Г), что соответствует неискаженной балансной модуляции.
Для оптимального выбора рабочей точки на характеристике з„= Г(ио,) при осуществле- нии нелинейной АМ часто определяют статическую модуляционную характерисппсу — зави- симость Хз от смещения й в цепи базы при заданной амплитуде несущей Уо. Для этого в схе- ме рис.
3. 14 положим из = О, а и, = Уо сояозог. Найдем ток коллектора при аппроксимации ха РактеРистики 1, = Г1иа,) полнномом четвбРтой степени 3.3. ФОРМИРОВАНИЕ И ДЕТЕКТИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИИ Сигнал усовой модуляции (УМ) при гармонической несущей можно представить так: и (г) = У, со~у(г)) = (7, сод(га,1 +~р(г)), (3.30) где цг(Г) = гасг + Ф(Г) — полная фаза сигнала; ср(Г) — фаза, которая несет в себе информацию о первичном сигнале Ь(г). Амплитуда сигнала Ум, а следовательно, и его средняя мощность неизменны, что облегчает режим работы выходных каскадов передатчика. Сигнал (3.30) можно представить в виде вектора постоянной длины Ус, меняющего свое направление в зависимости от фазы Ф(Г) (рис.
3.19). Поскольку Ф(Г) принимает (в зависимости от Ь(г)) как положительные, так и отрицательные значения, то можно считать, что вектор на рис. 3.19 качается относитель Рис.3.18. Форма огибающей сигнала БАМ при модуляции одним тоном Рнс.3.19. Векторная диаграмма угловой модуляции 96 Отметим, что полезный сигнал на выходе детектора повторяет форму амплитуды входного сигнала. Такой детектор называют "линейным", он не вносит искажений в передаваемое сообщение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
