Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Лабораторный практикум (2-е изд., 2011) (1186342), страница 12
Текст из файла (страница 12)
рис. 9.15, 6) подобен спектру рис. 9.17„но является симметричным и смещенным относительно начала координат на частоту несущей ~,. Пример центральной части такого спектра представлен на рис. 9.18. Теоретически ширина спектра рассматриваемого сигнала бесконечна. Однако большая часть его энергии сосредоточена в полосе ЬГ = 6/т (согласно рис. 9.18 принимается во внимание основной и по два с каждой стороны боковых «лепестка» спектра). Импульсный модулятор жесткого типа с емкостным накопительным элементом. Радиопередатчики в импульсе могут излучать очень большую мощность — в десятки и даже сотни МВт.
Поскольку, однако, эти импульсы излучаются с большой скважностью 11, то используя принцип накопления энергии в паузе между импульсами, мощность первичного источника можно понизить в то же число и раз. Структурная схема такого модулятора приведена на рис. 9.19. Рис. 9.19 Классификация импульсных модуляторов осуществляется по двум признакам: типу накопительного элемента и виду коммутирующего устройства. Возможны три типа накопительных элементов: емкостного, индуктивного и смешанного вида.
Коммутирующие устройства подразделяются: на жесткого типа (электровакуумные лампы и высоковольтные транзисторы) и мягкого типа (тиратроны и тиристоры — кремниевые управляемые вентили). В импульсных модуляторах жесткого типа длительность сформированного импульса определяется длительностью входного импульса. В импульсных модуляторах мягкого типа входной импульс определяет только начало формируемого импульса, длительность которого определяется параметрами накопительного элемента.
136 Исследуем схему импульсного модулятора жестюго типа с емюстным накопительным элементом (рис. 9.20) с помощью пакета программ Е!еспошся%огЫкпсп. В качестве электронного ключа в схеме используется высоюволътный транзистор, а накопительного элемента — емюсть С1. Постоянная времени цепи заряда в схеме: т,=к1.С1=1000 ог 10- =о,г где К1 — сопротивление в Ом, С1 — емюсть в Ф. Постоянная времени цепи разряда в схеме: Т =К2 С1 =500. 02 10 6=0 1мс где К2 — эквивалентное сопротивление нагрузки, замещающее сопротивление по постоянному току СВЧ-генератора.
Модулирующий сигнал моделирует в схеме генератор прямоугольных импульсов положительной полярности (нижняя осциллограм- 137 ма на рис. 9.23) с периодом повторения Т = 0,5 мс и длительностью импульса 50 мкс. В паузе между импульсами конденсатор С1 заряжается до напряжения источника коллекторного питания (в рассматриваемом случае до 100 В).
Прямоугольный импульс положительной полярности, пришедший на базу, открывает транзисторный ключ, после чего начииаегся разряд конденсатора С1 на нагрузку К2. Осциллограммы напряжения на конденсаторе (между точками 1 и 3 в схеме) и на нагрузке (между точками 2 и 3 в схеме) приведены на рис. 9.22, Напряжение на конденсаторе — положительной полярности (нижняя осциллограмма на рис. 9.22); импульс напряжения, приложенный к нагрузке, — отрицательной полярности (верхняя осциллограмма на рис. 9.21 и 9.22).
Длительность этого сформированного в схеме импульса равна длительности входного импульса (в рассматриваемом случае 50 мкс), открывающего электронный ключ, что видно из осциллограмм на рис. 9.21. !И:-:"». 2 .'.:.:4~Ф:: а,:.,",.К, .'=:;:6~:;"!М;;;"С4ъ~йГй'.";-!!4~',$""$Ь;.'-„".- „,.:-.;Йгь:.:";Ф~~г::;~~Ъ~~;-., ау Рис. 9.2! 138 .~Фи.—;.:;,:,:,:,,',:-::-;-,:::::.;:.:::;,,::;::,::::;:::::,::,:::*,:;::::,:::~,::::,,:;,:::ъ'-:,::,::',:::,:-"::;:,-::.::.:;:::;:::.,-:::::::,::;-:::::;,-:„-:аюнл Рнс.
9.22 Задание на выполнение лабораторной работы 1. По программе рнс. 9, 1б рассчитайте спектральные составляющие прн длнтельности импульса 2 мкс н периоде нх повторения 40 мкс (возможны н другие значения). По результатам расчета по аналогии с рлс. 9.17 н рнс. 9. 18 постройте спектры модулирующего сигнала н периодической последовательности раднонмпульсов. 2. Измените в схеме рнс. 9.20 параметры модулнруюшего снгнала, формируемого генератором прямоугольных импульсов.
Определите, как прн этом меняются осцнллограммы на рнс. 9.22. 3. Рассчитайте н подберите новые значения элементов в цепи заряда н разряда (элементы К1, С! н Н2), прн мпорых сформированный схемой импульс будет близок к прямоугольной форме (верхняя осциллограмма на рнс. 9.21 н 9.22). Определите полученные прл этом значения постоянной времени цепи заряда н разряда. Сравните нх с длительностью импульса н периодом нх повторения. 139 Глава 10.
ДЕМОДУЛЯЦИЯ 10.1. Основные определения Демодуляция есть процесс извлечения сообщения из принятого радиосигнала. Демодуляция является процессом в определенном смысле противоположным модуляции. Демодуляция осуществляется с помощью цепи, называемой демодулятором. Демодулятор является составной частью радиоприемного устройства, структурная схема которого приведена на рис. 10.1. Рис. 1О.1 Согласно рис.
10.1 схема радиоприемника состоит из двух основных частей: линейного высокочастотного (ВЧ) тракта и демодулятора. В состав линейного ВЧ тракта входят: усилитель принятого радиосигнала (УРЧ), смеситель (СМ), гетеродин (Г) н усилитель сигнала промежуточной частоты (УПЧ).
В линейном тракте происходит усиление принятого ВЧ-сигнала до требуемого значения мощности. В состав демодулятора, извлекающего сообщение из сигнала, входят детектор и фильтр нижних частот. В зависимости от способа модуляции ВЧ-сигнала применяют соответствующий тип демодулятора. В этой связи различают амплитудный, частотный и фазовый демодуляторы. Кроме того, демодуляторы различают в зависимости от формы сообщения. По данному признаку демодуляторы делятся на аналоговые н цифровые. 140 10.2.
Амплитудный аналоговый детектор При приеме радиосигналов с амплитудной модуляцией демодулятор состоит из амплитудного детектора — нелинейного элемента— и фильтра нижних частот (ФНЧ), полоса пропускания которого устанавливается равной: Е„= г,, где Е,„, — верхняя частота в спектре модулирующего сигнала (рис, 10.2, а). Простая схема демодулятора с полупроводниковым диодом и КС-фильтром нижних частот приведена на рис.
10.2, б. Лучшие результаты по детектированию АМ-сигнала можно получить с помощью двухтактного амплитудного детектора, схема которого приведена на рис. 10.2, в. В качестве амплитудного детектора помимо диода может использоваться и транзистор. Рис. ю.2 141 Диод, имея малое сопротивление в прямом направлении и большое — в обратном (рис. 10.2 ), пропускает только сигнал с напряжением положительной полярности и отрезает сигнал при отрицательной полярности напряжения. Проведем анализ работы однотактного и двухтактного амплитудного демодулятора с помощью программы Е1есггошсз %огЫзепсЬ.
Схема первого из них приведена на рис. 10.3, а осциллограммы на входе и выходе демодулятора на рис. 10.4 (верхняя осциллограмма — продетектированный низкочастотный сигнал, нижняя — входной АМ-сигнал). Схема двухтактного демодулятора приведена на рис. 10.5, а осциллограммы на входе и выходе демодулятора на рис. 10.6 (верхняя осциллограмма — продетектированный низкочастотный сигнал, нижняя — входной АМ-сигнал).
Путем правильного подбора постоянной времени фильтра Т = КС можно добиться наименьшего искажения продетектнрованного сигнала в обеих схемах. 142 ийзВГ~ж7Г.аииь шланга~~век., г Рис. 10.6 Задание на выполнение лабораторной работы 1. Измените в схеме однотактного амплитудного модулятора (см. рис. 10.3) амплитуду и частоту сигналов несущей и модуляции и установите их влияние на продетектированный сигнал (см. рис.
10.4), Подберите новые параметры КС-фильтра. 2. Измените в схеме двухтактного амплитудного модулятора (см. рис, 1О 5) амплитуду и частоту сигналов несущей и модуляции и установите их влияние на продетектированный сигнал(см. рис. 1О.б). Подберите новые параметры КС-фильтра. 3. Сравните при одинаковых параметрах двух схем (рис.
10.3 и 10.5) осциллограммы продетектироваиных ими сигналов. 10.3. Частотный аналоговый детектор Частотная модуляция (ЧМ) является доминирующей в современных системах передачи информации СВЧ диапазона, в том числе спут- нико-космических системах радиосвязи и телевидения. При ЧМ обеспечивается высокая помехоустойчивость н высоюе качество передачи информации, допускается возможность одновременной работы в общем канале связи большого числа юрреспондентов и реализуется более полное использование по энергетическим показателям радиопередающего устройства в силу постоянства амплитуды сигнала по сравнению с амплитудной модуляцией. Типовая схема частотного демодулятора приведена на рис.
10.7. Рис. 10.7 На схеме рнс. 10.7 приняты следующие обозначения: АΠ— амплитудный ограничитель; ПФ вЂ” полоснопропускающий фильтр по отношению к 1-й гармонике сигнала промежуточной частоты; ЧД вЂ” частотный детектор; ФНЧ вЂ” фильтр нижних частот. Полоса пропускания ФНЧ устанавливается равной верхней частоте модулнрующего сигнала Р,. Полоса пропускания УПЧ выбирается исходя из ширины спектра принимаемого частотно-модулируемого сигнала.
Пренебрегая крайними спектральными составляющими, эту полосу сужают до величины: ЬГ,„= 2(ЛГ, + Р,). Статическая характеристика частотного детектора имеет вид, показанный на рнс. 10.8, а, амплитудно-частотная (АЧХ) по выходному сигналу демодулятора — на рис. 10.8, б. В зависимости от характера передаваемого сообщения в АЧХ осуществляется подъем или завал определенных участков, например так, как показано на рис.
10.8, в. Одна из возможных схем частотного детектора, называемая схемой на расстроенных контурах, приведена на рис. 10.9. Схема, представляющая собой комбинацию двух амплитудных детекторов, работает следующим образом. Резонансная частота пер- 145 !1) Рис. ! 0.8 и8„ Рис, г0.9 1-1 = 1)и 1)ог = 1-1о 1 1 !! Г"У~ (10.1) 146 вого контура ГР! > Го, второго Г < Го, где Го — центральная частота, при которой выходное напряжение детектора 11 = О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
