В.Н. Васюков - Теория электрической связи (1266498), страница 29
Текст из файла (страница 29)
5.22.В самом деле, на выходе перемножителя (рис. 5.24) имеет место напряжение БМ-сигнала, который превратился бы в обычныйАМ-сигнал, если бы на сумматор подавалось то же несущее колебание, что и на перемножитель. Поскольку косинусоида отстает отсинусоиды на 90 , результат совпадает с колебанием, векторнаядиаграмма которого показана на рис. 5.22. Модуляционная характеристика близка к линейной при малых индексах модуляции.Приближенно можно считать, чтоuвых (t ) U m cos 0t b(t ) ,что соответствует фазовой модуляции.
Тогдаuвых (t ) U m cos 0t b(t ) Um cos b(t )cos820t Um sin b(t )sin0t.Э. Армстронг – известный американский инженер, автор идеи супергетеродинного приемника [15].1855.5. Угловая модуляцияb(t )uвых (t )U m sin0tU m cos0tРис. 5.24. Структура модулятора АрмстронгаУчитывая, что при малом индексе модуляции cos b(t ) 1 иsin b(t ) b(t ) , получаемuвых (t ) Um cos 0t Umb(t )sin 0t ,что и реализуется схемой Армстронга.Увеличить девиацию частоты УМ-колебания можно, подав егона умножитель частоты (см. разд. 5.3.1). При этом преобразованиичастóты всех составляющих сигнала увеличиваются в определенное целое число раз.
Поэтому во столько же раз увеличивается иширина спектра. Если нужно, несущую частоту затем можно понизить путем переноса спектра вниз (см. разд. 5.3.4).5.5.4. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ УМ-КОЛЕБАНИЙДетектирование УМ-сигналов осуществляется несколькимиспособами.Синхронное детектирование ФМ-колебанийПри малом индексе модуляции для демодуляции ФМ-сигналовможно использовать синхронный детектор, подобный применяемому для детектирования АМК, за исключением фазы опорногоколебания (рис. 5.25). Если на вход перемножителя подать напряжение uФМ (t ) U m sin 0t b(t ) , а в качестве опорного колебанияиспользовать напряжение uоп (t ) U cos 0t , то напряжение на выходе перемножителя будет равноU UU Uuвых (t ) m sin b(t ) m sin 2 0t b(t ) .22При условии, что индекс модуляции не превышает 20…30°,можно принять sin b(t ) b(t ) ; ВЧ составляющая может быть подавлена фильтром нижних частотU Uuвых (t ) m b(t ) .25.
ПРИНЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИ186Рис. 5.25. Синхронное детектированиеФМ-колебанийДиодное детектирование ФМ-сигналовДля детектирования ФМ-сигналов может быть использован диодный детектор, на вход которого подается сумма ФМ-сигнала иопорного колебания (рис. 5.26, а).Принцип детектирования поясняется векторной диаграммой(рис. 5.26, б), где опорное напряжение равноuоп (t ) Uоп cos 0t ,а ФМ-сигнал uФМ (t ) U m sin 0t b(t ) U m cos 0t / 2 b(t ) ;уголопределяется первичным сигналом b(t ) . При измененииугла амплитуда суммарного напряжения, приложенного ко входудиодного детектора, изменяется в соответствии с выражением22 U оп 2U ФМU оп cos .U вх U ФМПри 90 характеристика детектора близка к линейной.Для расширения линейного участка применяют баланснуюсхему фазового детектора (рис. 5.27), где амплитуды напряженийна входах диодов плеч определяются выражениями22U вх1 U ФМ U оп 2U ФМ1U оп cos ,1(5.45)22U вх 2 U ФМ U оп 2U ФМ2U оп cos ,2(5.46)uФМ (t )uвых (t )U ФМU вхCRuоп (t )U опабРис.
5.26. Диодный детектор ФМ-колебания1875.5. Угловая модуляцияД1+UФМRн2– Uоп+–Rн2Д2U вх1U ФМ1U опU ФМ2U вх2абРис. 5.27. Балансный фазовый детекторгде U ФМ1 и U ФМ 2 – напряжения на секциях вторичной обмоткитрансформатора. Выходное напряжение детектора пропорционально разности U вх1 U вх 2 . Зависимость выходного напряжения отугла показана сплошной линией на рис. 5.28 (амплитуды опорногои модулированного напряжений приняты равными друг другу).Штриховые линии соответствуют выражениям (5.45), (5.46).
Видно, что детекторная характеристика практически линейна при изменении угла от 0 до 180°.2-U2/23 /2–2UРис. 5.28. Характеристика балансного фазовогодетектораДетектирование ЧМ-сигналовДетектирование ЧМ-сигналов можно выполнить при помощифазового детектора, после чего выходной сигнал следует продифференцировать. (В самом деле, фазовый детектор вырабатываетнапряжение, пропорциональное изменяющейся начальной фазеУМ-колебания. Но при частотной модуляции начальная фаза пропорциональна интегралу первичного сигнала, откуда и следует высказанное утверждение.)Второй вариант заключается в преобразовании частотной модуляции в фазовую.
Для этого ЧМ-сигнал подается на цепь с ли-5. ПРИНЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИ188нейной ФЧХ. Роль такой цепи может выполнить резонансный усилитель, настроенный на среднюю частоту ЧМ-сигнала, если добротность колебательного контура не слишком высока, тогда изменения мгновенной частоты ЧМ-колебания происходят в пределахлинейного участка ФЧХ.
Выходной сигнал оказывается модулированным как по частоте, так и по фазе, поэтому для получения правильного результата демодуляции в качестве опорного колебаниянужно использовать входной ЧМ-сигнал. Кроме того, при прохождении контура сигнал приобретает еще и паразитную амплитуднуюмодуляцию, которую устраняют путем жесткого амплитудного ограничения сигнала (до фазового детектирования).Еще один способ частотного детектирования состоит в преобразовании ЧМ-сигнала в АМ-сигнал, который затем детектируетсяобычным диодным детектором.
Преобразование ЧМ-сигнала вАМ-сигнал производится путем подачи ЧМ-сигнала на резонансный усилитель с расстроенным контуром (рис. 5.29). Резонанснаячастота контура выбирается таким образом, чтобы изменениямгновенной частоты ЧМ-колебания происходили в пределах линейного участка на склоне резонансной кривой83. Перед таким преобразованием ЧМ-сигнал пропускают через усилитель-ограничитель с тем, чтобы избавиться от паразитной АМ, возникающейпри прохождении сигнала через канал связи, в котором действуютпомехи, замирания и другие вредные факторы, приводящие к изменениям амплитуды сигнала.
Повышение качества преобразования ЧМ в АМ достигается противофазным (балансным) включением двух усилительных каскадов с резонансными нагрузками,K( )K( )00Рис. 5.29. АЧХ резонансногокаскада. Штриховыми линиямивыделен рабочий участок83Рис. 5.30. Совместная дискриминаторная характеристика двух резонансных каскадов.
Штриховымилиниями выделен рабочий участокСигналы ЧМ-радиостанции, таким образом, можно принимать при помощи АМ-приемника, если его слегка расстроить относительно несущей частоты (правда, качество приема будет невысоким).1895.6. Дискретная модуляциярасстроенными симметрично относительно несущей частоты, тогда их общая характеристика имеет больший линейный участок(рис. 5.30).5.6.
ДИСКРЕТНАЯ МОДУЛЯЦИЯОсобую роль в современных средствах связи играют методыдискретной (цифровой) модуляции84, когда модулирующий (первичный) сигнал принимает в пределах временнóго интервала определенной длины постоянное значение, а при переходе к следующему такому же интервалу меняется скачкообразно. Такимобразом, модулированный сигнал имеет вид последовательностиэлементарных сигналов, называемых посылками и отличающихсядруг от друга некоторыми параметрами (амплитудой, частотой,начальной фазой). В соответствии с этим различают амплитудную,частотную и фазовую манипуляции, кроме того, находят применение комбинированные виды дискретной модуляции (например,применяется цифровая амплитудно-фазовая модуляция).Большой практический интерес представляет выбор элементарного сигнала (посылки).
Обозначим посылку v(t , b) , где b –значение цифрового модулирующего сигнала (канальный кодовыйсимвол), так что сигнал цифровой модуляции имеет видbц (t ) v t nTп , bn ,n где bn – n -й символ в кодовой последовательности, Tп – длительность посылки.Часто полагают, что посылка имеет прямоугольную форму. Этообъясняется тем, что в этом случае сигнал цифровой модуляцииимеет наиболее простой вид.
Однако спектральная плотность прямоугольного импульса нефинитна, а любой канал связи имеет ограниченную полосу пропускания. Поэтому при распространениитакого сигнала неизбежно происходит его «размазывание» по временной оси, что приводит к межсимвольной интерференции –влиянию на значение сигнала в некоторый момент времени предшествующих посылок. Межсимвольная интерференция можетприводить к ошибкам при принятии решения о принимаемом символе (подробнее см. разд. 9).84Дискретная, или цифровая, модуляция называется также манипуляцией.5.
ПРИНЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИ190Другой крайний случай – посылка с прямоугольной спектральной плотностью, занимающей всю полосу частот данного канала.Предположим, что эта полоса сосредоточена в интервале Fв , Fв , тогда посылка имеет видv(t ) 2 Fвsin 2 Fвt 2 Fвtи бесконечную длительность. Если решение о каждом переданномсимволе принимается по единственному отсчету наблюдаемогоколебания и этот отсчет берется через интервал T 1/(2Fв ) , томежсимвольная интерференция не влияет на правильность решений, так как функция v(t ) принимает нулевые значения при всехзначениях t nT (см. разд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
