18. Сигналы с угловой модуляцией. Чм и фм.

Энергетические хар-ки ЧМ и ФМ сигналов

сигналы, где в несущем гармоническом колебании передаваемое сообщение S(t) меняет либо частоту , либо начальную фазу θ, а амплитуда A остаётся неизменной. Поскольку аргумент гармонического колебания - полная фаза и определяет текущее значение фазового угла - это сигналы с угловой модуляцией.

Пусть полная фаза связана с сигналом s(t) следующей зависимостью:

Здесь ₀ - значение частоты в отсутствии сигнала s(t), k - некоторый коэффициент. В этом случае модуляция называется фазовой и описывается соотношением:

.

В моменты времени, когда сигнал s(t) достигает экстремума, фазовый сдвиг между ФМ-сигналом и немодулированным колебанием оказывается наибольшим. Предельное значение этого фазового сдвига ∆ψ - девиация фазы. В общем случае различают девиацию фазы вверх и девиацию фазы вниз .

На векторной диаграмме ФМ вектор постоянной длины будет совершать вращение с непостоянной угловой скоростью. Введём понятие мгновенной частоты:

, тогда полную фазу можно выразить так: .

Если мгновенная частота связана с сигналом s(t) следующим соотношением: .

В этом случае модуляция называется частотной и описывается так:

.

19. Принципы построения вч модуляторов

Есть 2 основных способа модуляции:

1. модулирующий сигнал действует на генератор несущего колебания;

2 . ВЧ генератор вырабатывает несущее колебание частотой ₀, на которое действует модулирующий сигнал.

1й проще в реализации,

2-й стабилизация частоты происходит в самом генераторе.

Реализация амплитудных модуляторов.

1 . для любого генератора амплитуда зависит от источника питания:

2. управление амплитудой происходит в нелинейном каскаде. для этого используется нелинейный элемент:

,

ток меняется по некоторому нелинейному закону.

. запишем для тока:

.

контур, настроенный на частоту ₀, выделит слагаемые:

на выходе мы получаем модулированный сигнал с глубиной модуляции .

Если использовать параметрический усилитель, то будет такая схема:

3. балансная модуляция с подавленной несущей.

Используется принцип моста:

Схема такая:

частотные модуляторы:

для подстройки частоты в генератор входит колебательный контур:

управление частотой происходит в промежуточном каскаде:

фазовые модуляторы. применяются промежуточные каскады.

Можно использовать амплитудно-фазовую конверсию – преобразование АМ в ФМ и наоборот .

В некоторых СВЧ преобразователях можно управлять скоростью полёта электронов в этом случае изменение времени распределения волны по прибору меняет задержку. Т.о., можно менять фазу сигнала.

14. Виды модуляции. Условие узкополосности

Под модуляцией понимается процесс управления параметрами сигнала. Узкополосным называется сигнал, ширина спектра которого в окрестности точки ₀ мала, т.е. .

Сигнал, переносящий информацию:

- полная фаза колебания.

Мгновенной частотой называется величина .

Остальные параметры в приведённых выше выражениях называются так:

A(t) - огибающая – амплитуда колебаний;

θ (t) - начальная фаза;

₀ - несущая частота..

Существуют устройства, которые реагируют на значение A(t) - это т.н. амплитудные детекторы. Существуют частотные и фазовые детекторы. Для того, чтобы выполнялось условие узкополосности , надо, чтобы функции A(t) и были медленно меняющимися по сравнению с cos₀t . Докажем это.

Для этого введём комплексный сигнал x(t) так, что . Такой сигнал будет иметь вид:

- комплексная огибающая сигнала.

Найдём среднюю частоту по методу моментов:

, где спектр комплексного сигнала сдвинут вправо на ₀. Возьмём среднюю частоту ₀.= ^*. , тогда по методу моментов получим:

по условию узкополосности . получим:

. => .

В то же время и Тогда условие узкополосности принимает вид:

получаем те выражения, которое хотели получить:

и

Укажем наконец, виды модуляции. На схеме:

М – модуляция;

АМ – амплитудная модуляция;

УМ – угловая модуляция;

ФМ – фазовая модуляция;

ЧМ – частотная модуляция

20

21.

22.

23.

24