68. Частотная модуляция. Спектры чм–колебаний.

69. Какие виды модуляции гармонических колебаний можно обнаружить в радиокомпасе и каковы их спектры?

В приемник радиопеленгатора поступают две ЭДС: Е_р — от рамки, E_а — от открытой антенны. Высокочастотные колебания, подводимые от рамки, меняют фазу с частотой 50 Гц (рис.8, а). Эти колебания складываются с колебаниями, по­ступающими от открытой антенны (рис.8, б), и на усилитель поступает суммированная ЭДС (рис.8, в). В первый полу­период низкой частоты 50 Гц сигнал высокой частоты рамки совпа­дает по фазе с сигналом высокой частоты открытой антенны, и поэтому результирующее напряжение будет равно сумме напряже­ний поступающих сигналов.

Во второй полупериод напряжение сигнала рамки находится в противофазе с напряжением открытой антенны и результирующее напряжение будет равно их разности. Далее суммарный сигнал усиливается и выпрямляется. Величина напряжения частотой 50 Гц на выходе приемника зависит от угла поворота рамки. Если плоскость рамки образует прямой угол с направлением на радиостанцию, рамка не принимает приходящие сигналы, следовательно, нет модуляции сигнала антенны, а на вы­ходе приемника не будет напряжения частоты 50 Гц.

При переключении фазы образуется другая кардиоида, которая является как бы зеркальным отображением первой. Эти две кар­диоиды и определяют направление сигнала на выходе пеленгатора. Одна из кардиоид — отрицательная, другая — поло­жительная. Если преобладает ЭДС с отрицательным знаком, сиг­нал на выходе будет одного направления; при положительном зна­ке сигнал имеет другое направление.

Рис.8. Сложение колебаний рамки и открытой антенны в радиопеленгаторе после коммутации

Таким образом, в радиокомпасе можно наблюдать следующие виды модуляции: амплитудная и фазовая модуляция.

Наличие ампли­тудной модуляции указывает на то, что направление приходящего сигнала не совпадает с направлением нулевого приема рамочной антенны. Фаза модуляции определяется фазой рамочного сигнала по высокой частоте и указывает сторону отклонения приходящего сигнала относительно направления пеленга.

Спектры АМ и ФМ колебаний показаны на рис.2.27 и рис. 2.29.

Рис. 2.27. Спектр ФМ-сигнала

Рис. 2.29. Спектр сигнала при амплитудно-импульсной модуляции

70. Модуляция гармонических колебаний. Виды амплитудной модуляции и как они представлены в арк?

АРК – это амплитудные РНУ использующие метод минимума глубины ампл модуляции по схеме это замкнутые системы автоматического регулирования. Для формирования сигнала несущего информацию в АРК используют антенную систему, которая в простом случае состоит из одной подвижно – направленной(магнитная антенна) и ненаправленной антенны. Магнитные антенны могут быть без конденсаторов МП.

Структурная схема АРК

Рис 1. Структурная схема АРК

Модулированные колебания и их спектры

Под модуляцией по­нимается процесс, при котором один или несколько параметров несущего колебания изменяется по закону передаваемого сообщения. Получаемые в процессе модуляции колебания называют радиосигналами. В аналоговых системах связи радиосигналы передаются непрерывно во времени, и при модуляции могут изменяться амплитуда, частота или фаза несущего гармо­нического колебания. В зависимости от того, какой из названных парамет­ров несущего гармонического колебания подвергается изменению, различа­ют два основных вида аналоговой модуляции: амплитудную и угловую. Последний вид модуляции, в свою очередь, разделяется на частотную и фазо­вую.

Радиосигналы с амплитудной модуляцией. В процессе осуществления амплитудной модуляции несущего колебания

(2.54) его амплитуда

должна изменяться по закону:

(2.55)

где U_и — амплитуда в отсутствие модуляции; — угловая (круговая) час­тота; — начальная фаза; — полная (текущая или мгновен­ная) фаза; — безразмерный коэффициент пропорциональности; — модулирующий сигнал.

Подставив формулу (2.55) в (2.54), получим общее выражение для АМ-сигнала

(2.56)

Обратимся к простейшему виду амплитудной модуляции — одното­нальной (от слова тон — звук одной частоты), когда модулирующий сигнал представляет собой гармоническое колебание

(2.57)

где — амплитуда; — круговая частота; Тх — период; — начальная фаза.

Для упрощения выкладок примем начальные фазы несущего колебания и модулирующего сигнала и Тогда, подставив формулу (2.57) в (2.56), получим выражение для АМ-сигнала

(2.58)

Обозначив через максимальное отклонение амплитуды АМ-сигнала от амплитуды несущей £/„ и проведя несложные преобразования, запишем

(2.59)

Из соотношения (2.64) видно, что в спектре сложного АМ-сигнала, на­ряду с несущим колебанием, содержатся группы верхних и нижних боковых составляющих, являющихся масштабными копиями спектра модулирующе­го сигнала и расположенных симметрично относительно несущей частоты . Отсюда следует важный вывод: ширина спектра сложного АМ-сигнала равна удвоенному значению наивысшей частоты в спектре модулирующего сигнала Ω_N.

Значительная доля мощности АМ-сигнала (не менее 50%) сосредоточена в несущем колебании, которое фактически не переносит никакой информации. Передаваемая же полезная информация (сообщение) заложена только в бо­ковых составляющих радиосигнала, на долю которых приходится менее 50% мощности. Поэтому для более эффективного использования мощности пере­датчика радиотехнических систем передачи информации создают АМ-сигналы с подавленным несущим колебанием, реализуя так называемую ба­лансную амплитудную модуляцию (БМ). Выражение для радиосигнала с ба­лансной амплитудной модуляцией нетрудно получить из (2.60), она имеет следующий вид:

(2.65)

В современных системах связи часто приходится экономить не только мощность, но и полосу занимаемых частот. С этой целью формируют АМ-сигналы с подавленной верхней (или нижней) боковой полосой частот, полу­чая колебание с одной боковой полосой (ОБП)

(2.66)

Другой, еще более эффективной с точки зрения энергетических показа­телей, разновидностью АМ-сигналов является однополосная амплитудная модуляция с подавленной несущей (ОБП-ПН):

Данный вид амплитудной модуляции представляет собой такое преоб­разование несущего колебания, при котором спектр радиосигнала полно­стью совпадает со спектром сообщения, перенесенным по оси частот в вы­сокочастотную область нижней или верхней боковой полосы.