Лабораторна робота №4 "Аналогова модуляція"

Мета роботи: вивчити принцип роботи блоку DSBSC AM Modulator Passband з бібліотеки Communications Blockset на прикладі моделювання двусмугових амплітудних модуляцій із подавленням (АМ DSB-SC) та передачею несучої(АМ DSB-ТC).

Основні теоретичні відомості

Первинні інформаційні сигнали зазвичай не пристосовані до безпосереднього передавання каналами зв'язку. Зокрема, кожен канал має певну смугу пропускання, яка не збігається зі смугою інформаційного сигналу. Узгодження параметрів сигналів із характеристиками того чи іншого каналу зв’язку і забезпечує модуляція. Відповідно зворотну процедуру, тобто відновлення інформаційного сигналу, називають демодуляцією.

Розрізняють дві великі групи методів модуляції: аналогову модуляцію та цифрову модуляцію. У першому випадку інформаційний сигнал аналоговий (тобто неперервний у часі і за станом), у другому - цифровий (тобто дискретний як у часі, так і за станом). Зауважимо, що методи цифрової модуляції базуються здебільшого на аналоговій модуляції і різняться лише деякими попередніми перетвореннями інформаційного сигналу.

Методи модуляції та демодуляції в бібліотеці Соmmunications Toolbox посідають чільне місце. Ці процедури реалізовано як у командному режимі, так і в середовищі Simulink. Попередньо зауважимо , що моделювання методів модуляції та демодуляції можливе у двох варіантах:

• моделювання сигналу в смузі пропускання, тобто безпосередньо на несучій частоті;

• моделювання лише еквівалентного низькочастотного сигналу.

Можливості першого методу, очевидно, дуже обмежені за частотним діапазоном,

оскільки моделювання сигналу, наприклад, у гігагерцовому диапазоні потребує надзвичайно великих обчислювальних ресурсів. Тому переважає моделювання комплексної обвідної сигналу на виході модулятора.

Основні функції для моделювання аналогової модуляції/демодуляції на несучій частоті (рassband) –amod ademod. У процесі моделювання комплексної обвідної (basseband) ту саму роль виконують утиліти amodce та ademodce. Метод модуляції/демодуляції задається операцією ‘method’ у переліку вихідних параметрів процедур, яка набуває таких значень:

-AMDSB –SC – двосмугова амплітудна модуляція з подавленою несучою.

Цьому методові модуляції відповідає еквівалентний низькочастотний

сигнал А(t) , що збігається з інформаційним сигналом х(t), а сигнал на

виході модулятора має вигляд S(t)= x(t)cos(2πf_ct + _c);

-AMDSB – TC –двусмугова амплітудна модуляція з передачею несучої, для

якої А(t)=1+mx(t), де 0<m≤1- індекс модуляції. (Вважають, що

інформаційний сигнал нормовано до інтервалу ±1.)Відповідно сигнал на

виході модулятора S(t)=(1+mx(t))cos(2πf_ct + _c);

-AMSSB - одно смугова амплітудна модуляція з подавленою несучою, для

якої еквівалентний низькочастотний сигнал A(t)=x(t)+jx(t). Тут x(t) –

квадратурна компонента сигналу, зв’язана із сигналом x(t)

перетворенням Гільберта. Цьому видові модуляції відповідає сигнал на

виході модулятора S(t)= x(t)cos(2πf_ct + _c)+x(t)sin(2πf_ct + _c);

- QAM – квадратурна амплітудна модуляція (КАМ), для якої еквівалентний

низькочастотний сигнал A(t)=x(t)+jx(t),де x(t),y(t) –два незалежні

інформаційні сигнали. Сигнал на виході модулятора має вигляд

S(t)= x(t)cos(2πf_ct + _c)+ y (t)sin(2πf_ct + _c);

- PM –фазова модуляція (ФМ), якій відповідає еквівалентний

низькочастотний сигнал A(t)=exp(j2πх(t)).Вихідний сигнал модулятора в

цьому разі S(t)= cos(2πf_ct +2πх(t)+ _c);

- FM – частотна модуляція (ЧМ), в випадку якої еквівалентний низькочастотний сигнал має вигляд A(t)= exp(j γ ), де - γ- деякий множник масштабу. Сигнал навиході модулятора має вигляд S(t)= cos(2πf_ct + γ ).

В радіотехніці широке розповсюдження отримали системи модуляції, які застосовуються в якості простого гармонійного коливання :

U_НЕС(t)=Ucos( t+ )

Яке має три вільних параметри U Змінюючи той чи інший параметр, можливо отримати різні види модуляції.

Якщо змінною буде амплітуда сигналу U(t), причому інші два параметри незмінні, то отримається амплітудна модуляція несучого коливання. Форма запису амплітудо – модульованого, або ж АМ –сигналу, така:

U_АМ(t)= U(t) cos( _0t+ ₀)

О сцилограма АМ-сигналу має характерний вигляд. Привертає до себе увагу симетрія графіка відносно осі часу. У відповідності з формулою АМ – сигнал є добуток обвідної U(t) (рис.1.) й гармонічного заповнення

cos( _0t+ ₀). В більшості випадків обвідна змінюється у часі

Рис.1.АМ-сигнал та його набагато повільніше, ніж високочастотне заповнення. Що і

огинаюча. пояснюється осцилограмами АМ-сигналів(рис.2.) :

Рис.2. АМ сигнали при різних глибинах модуляції.

а – неглибока модуляція , б –глибока модуляція ,

в -перемодуляція .