1.Модуляция – изменение одного из параметров сигнала несущей частоты по закону модулирующего сигнала (смещение сигнала в другой частотный диапазон). Изменяемые параметры:
Амплитуда (амплитудная модуляция)
частота и фаза (частотная и фазовая модуляция)
относительная ширина импульса.
Амплитудная модуляция
Осуществляется путем изменения одного или нескольких напряжений на электродах модулирующих приборов, в результате чего амплитуда высокочастотных колебаний изменяется по закону передаваемого смыслового сигнала.
-
модулирующий сигнал
где
– глубина модуляции
– амплитуда
колебаний в режиме молчания
–
максимальное
приращение амплитуды колебаний при
модуляции ( полезный сигнал, который
нужно передать)
9 кГц (АМ)
Если разложить сигнал в спектр:
(SSB - мощность уменьшится в 16 раз )
+
-
Амплитудная модуляция применяется на длинных (ДВ), средних (СВ) и коротких волнах (КВ). Расстояние между станциями 9 кГц. Чем уже полоса занимаемых частот, тем легче при одинаковой мощности передатчика обеспечить дальность или во столько же раз уменьшить шумы.
Достоинство:
узкая полоса занимаемых частот (у нас принято 9кГц).
Недостаток:
низкая помехозащищенность из-за того, что полезная информация зашифрована в изменение амплитуды сигнала, а внешние помехи также влияют на амплитуду сигнала и их прниципиально нельзя разъединить.
Схема простейшего демодулятора.
К
онденсатор
пропускает только низкие частоты. На
резисторе имеем демодулированный
сигнал.
Достоинства: узкая полоса занимаемых частот, простота модуляции и демодуляции.
Недостатки: высокая подверженность промышленным и атмосферным помехам, т.к. информация зашифрована в амплитуде сигнала, а помехи в первую очередь влияют на амплитуду.
Однополосная модуляция
При однополосной модуляции используется передача только одной боковой полосы; несущая и вторая боковая полосы подавляются. Использование однополосной модуляции позволяет размещать в отведенном диапазоне удвоенное количество каналов связи и, в результате, получить общий теоретический выигрыш мощности радиопередатчика в 16 раз (практически в 10 раз). Используется для специальных видов связи SSB. При однополосной модуляции передается только часть сигнала.
Частотная и фазовая модуляция
где
β – индекс модуляции β=
– амплитуда,
несущая индекс модуляции β
-
девиация (отклонение частоты)
-
частота модуляции
–
функция
Бесселя 1-го рода n-порядка
от индекса модуляции.
n- номер гармоники
Для составляющих с энергией < 3% от энергии несущей в практический спектр войдут члены с n ≤ β.
Если β≤1 –– модуляция узкополосная, в практический спектр, кроме несущей, входят только 2 боковые гармоники и он имеет ту же ширину, что и спектр амплитудно-модулированных колебаний.
Если β>1 –– модуляция широкополосная ( спектр определяется ).
Достоинства: высокая защищенность от помех при воздействии атмосферных и промышленных помех.
Недостатки: относительно широкая полоса занимаемых частот (≥150 кГц), относительная сложность модуляции и демодуляции.
Применение:
Из-за большой помехоустойчивости линии связи основное применение имеет ЧМ.
ФМ используется как промежуточный вид для получения частотной, т. н. косвенные методы ЧМ.
Импульсная модуляция
В зависимости от того, какой из параметров импульсной последовательности изменяется в процессе модуляции, различают виды модуляции:
Амплитудно-импульсная –– АИМ
Широтно- импульсная –– ШИМ
Фазоимпульсная –– ФИМ
Частотно-импульсная –– ЧИМ
Кодоимпульсная –– КИМ
Модуляция импульсов по фазе состоит в изменении временного положения импульсов относительно опорных или тактовых точек и получается путем дифференцирования ШИМ.
Применение: наиболее часто импульсная модуляция используется в многоканальной радиосвязи и телеметрии. ШИМ используется в импульсных стабилизаторах и преобразователях напряжения, в схемах управления электродвигателем.
2.Структурная схема импульсного блока питания
C1, C2, C14, C3, L1, L2 –– помехозаграждающий фильтр.
R1–– варистор для защиты от перенапряжения.
R2–– терморезистор с положительным ТКС для ограничения тока заряда C4 с целью защиты диодного моста.
С5 –– для фильтрации высокочастотных импульсов от С4.
VD1, R3, C6 –– защитная цепь.
VD2 –– стабилитрон.
VD3 может быть встроен в полевом транзисторе VT.
R4 –– датчик тока для защиты от к.з.
DA4-DA6 –– трехвыводные стабилизаторы напряжения.
С11-С12 –– для устранения возможности самовозбуждения.
DA3 –– предназначен для регулирования нарастания выходного напряжения.
3.Ключевые преобразователи напряжения. Прямоугольные и резонансные. Однотактные и двухтактные. С прямым и обратным включением диода. Мостовые, полумостовые, со средней точкой. С независимым и самовозбуждением. Транзисторные и тиристорные.
В зависимости от вида возбуждения преобразователи напряжения (ПН) делятся
Зависимые Достоинства: простота изготовления Недостатки: частота зависит от параметров трансформатора, сложность ее регулирования; с увеличением мощности, отдаваемой в нагрузку, частота и максимальная выходная мощность падают.
Независимые (самовозбуждение) Достоинства: можно произвольно задавать частоту и паузу между импульсами для двухтактного режима (для исключения сквозных токов) Недостаток: сложность.
В зависимости от связи с нагрузкой (по наличию/ отсутствию трансформатора):
трансформаторные
бестрансформаторные Достоинства: отсутствие трудноизготавливаемых, дорогостоящих, подверженных электромагнитным помехам составляющие. Недостатки: низкий КПД и малая отдаваемая мощность.
В зависимости от схемотехники:
одноконтактные (потребляют энергию определенное количество воемени, затем передают)
2хконтактные (постоянно потребляют)
В зависимости от формы сигнала:
прямоугольной формы
с
инусоидальной
(резонансные)Бестрансформаторные ПН
используются при малых мощностях
(10-100мВт и частоте 50-100 кГц), т.к. имеют
низкий кпд и не обеспечивают гальванической
развязки силовой цепи и нагрузки.
нагрузки.
ОПНО – однотактный преобразователь напряжения с обратным включением диода
ОПНП – однотактный преобразователь напряжения с прямым включением диода
ДМ – двухтактная мостовая
ДПМ – двухтактная полумостовая
ССТ – со средней точкой
ПНН – преобразователь напряжения с переключением при U=0
ПНТ – преобразователь напряжения с переключением при I=0
Ключевые преобразователи отличаются от ключевых переключателей тем, что в преобразователях не предусмотрены цепи стабилизации напряжения.
4.Мультивибраторы на транзисторах (генератор прямоугольных колебаний)
Безтрансформаторный 2-хтактный с независимым возбуждением.
VT1 и VT2 образуют мультивибраторы на транзисторах. VT1 VT2 охвачены перекрестными ПОС.VT2 одновременно выполняет роль фазоинвертора для 2-хтактного УМ усилителем мощности) на VT3,VT4. Схема выпрямления на VD1, VD2 позволяет получать как положительные, так и отрицательные напряжения в зависимости от схемы соединения. Бестрансформаторный ПН может быть реализован на основе любого мультивибратора с соответствующей схемой выпрямления либо умножением напряжения.
VD1,VD2, С3, С4 – выпрямитель с удвоением, при чём, если соединены точки АВ, СС, ВА, то на выходе будет положительное напряжение, а если АА, СС, ВВ – отрицательное.