2.2. Ам с подавленной несущей

Для повышения КПД амплитудной модуляции можно удалить (не добавлять) бесполезное несущее колебание. Такой способ называется АМ с подавленной несущей частотой (АМ-ПН):

.

Энергетический выигрыш очень большой (теоретический КПД равен 100 %). Ширина спектра такая же, как и в случае обычной АМ, т. к. подавлена средняя частота, а боковые частоты остались на месте.

Демодуляция АМ с подавленной несущей частотой осуществляется с помощью синхронного детектора. Для облегчения задачи синхронизации частоты и фазы опорного колебания несущую частоту подавляют не полностью.

2.3. Однополосная модуляция

АМ с подавленной несущей частотой имеет преимущества по сравнению обычной АМ только в энергетическом смысле. Ширина спектра при этом остается равной удвоенной частоте модулирующего сигнала.

Легко заметить, что спектры боковых полос АМ сигнала являются зеркальным отражением друг друга, т. е. они несут одинаковую информацию. Поэтому одну из боковых полос можно удалить. Получившаяся модуляция называется однополосной (английский термин – single side band, SSB).

В зависимости от того, какая полоса передается, различают однополосный сигнал с верхней или нижней боковой полосой.

Модулятор однополосного сигнала гораздо сложнее обычного амплитудного модулятора. Сложность заключается в том, что необходимо сформировать из исходного модулирующего сигнала его квадратурное дополнение. С частотной точки зрения это означает, что каждой компоненте спектра исходного сигнала соответствует компонента в квадратурном дополнении с такой же амплитудой и сдвигом по фазе на 90 º. Иными словами, каждому косинусу в исходном сигнале соответствует синус в квадратурном дополнении.

К сожалению, не существует идеального квадратурного фазовращателя. Многочисленные схемы, описанные в литературе, дают приемлемую точность фазовой характеристики в определенном диапазоне частот.

Рис. 8. Однополосная модуляция: спектр модулирующего сигнала (сверху), спектр однополосного сигнала с верхней боковой полосой (в центре), спектр однополосного сигнала с нижней боковой полосой (снизу)

П ара квадратурных модулирующих сигналов подается на пару умножителей. На вход несущей частоты первого умножителя подается прямой сигнал, на второй умножитель подается сдвинутый на 90°. В зависимости от того вычитаются или суммируются сигналы с выходов умножителей, получается верхняя или нижняя боковая полоса:

Амплитудная огибающая однополосного сигнала не похожа на модулирующий низкочастотный сигнал. Для того чтобы убедиться в этом, возьмем в качестве модулирующего сигнал, состоящий из суммы двух гармонических сигналов.

Однополосная модуляция находит широкое применение в технике профессиональной радиосвязи.

Демодуляция однополосного сигнала возможна методом синхронного детектирования:

Рис. 10. Однополосная модуляция: модулирующий сигнал (первый сверху), квадратурное дополнение модулирующего сигнала (второй сверху), сигнал верхней боковой полосы (третий сверху), сигнал нижней боковой полосы (снизу)

Результат умножения содержит два слагаемых. Первое – модулирующий сигнал, второе – однополосный сигнал на удвоенной несущей частоте.

Искажения, возникающие при наличии фазового или частотного сдвига опорного колебания, проявляются не так, как в случае демодуляции АМ.

В случае фазового сдвига опорного сигнала:

Низкочастотная составляющая представляет собой линейную комбинацию сигнала и его квадратурного дополнения. Со спектральной точки зрения это означает фазовый сдвиг всех частотных компонент на угол . Форма сигнала при этом, конечно же, искажается. Приемлемы эти искажения или нет, зависит от характера передаваемого сигнала. Например, человеческое ухо не чувствительно к фазовым искажениям, поэтому в речевом сигнале искажения такого рода будут незаметны.

В случае частотного сдвига опорного колебания:

Низкочастотная составляющая представляет собой однополосный сигнал с несущей частотой . С частотной точки зрения это означает сдвиг спектра на . Это более серьезные искажения, которые приводят изменению тембра передаваемой речи. Иногда такие искажения используются преднамеренно, например, когда из мужского голоса нужно сделать детский.

Рис. 11. Демодуляция однополосного сигнала: результат умножения

Билет 10

1.Режим смешанных волн в линии. Согласование линии с нагрузкой.

Режим смешанных волн в линии.

Осуществляется, когда линия включена на активное сопротивление, не равное волновому. Положим, что сопротивление нагрузки больше волнового сопротивления линии, т.е.R > Z0 = ρ. В этом случае падающая волна не вся поглощается нагрузкой, часть ее будет отражена обратно в линию. Это означает, что в линии имеются прямая Uпр и отраженная Uотр волны. Амплитуда прямой волны больше амплитуды отраженной волны. Поэтому часть падающей волны, равная амплитуде отраженной волны, взаимодействуя с ней образует стоячую волну. Оставшаяся часть прямой волны является бегущей. Таким образом, в линии возникает смешанная волна(совпадает со случаем, когда на выходе сопротивление бесконечность, т.е. разрыв цепи). Такой режим работы линии называется режимом смешанных волн.

[потом он видимо объяснял процесс: сначала на выходе бесконечность и режим смешанных волн характерный при разрыве цепи, далее смешанная волна с большим сопротивлением, далее согласованный режим, когда нет пульсаций, далее наоборот сопротивление нагрузки становится меньше волнового, при этом геометрически точки пульсации амплитуды напряжения совпадают максимумами и минимумами, но это уже случай характерный для короткого замыкания]

Для характеристики процессов в длинной линии вводится так называемый коэффициент бегущей волны [КБВ].

- реальная величина.

Если линия нагружена на активное сопротивление, то:

; при

; при

где r2-нагрузка.

[Для продвинутых. Установим связь между коэффициентами бегущей волны и коэффициентом отражения. Учитывая, что , и , имеем:

]

Наряду с в практике иногда применяют обратную ему величину- коэффициент стоячей волны.

;

Используя измерительную линию можно экспериментально определить КБВ: передвигаясь по линии замеряя напряженность в разных точках и замерив положение первого максимума, можно рассчитать актив. и реактив. компоненты нагрузки.

Согласование линии с нагрузкой.

Необходимо для согласования волновой линии с одним характером сопротивления с нагрузкой с иным характером сопротивления. Для отдачи максимальной мощности в нагрузку необходимо чтобы КБВ=1. Это имеет место если линия согласована как со входа, так и с выхода. Рассмотрим различные типы согласований.

1 2 3 4

Реактивный четвертьволновой отрезок линии:Пусть волновое сопротивление линии равно , а сопротивление нагрузки чисто активно, причем . Расчет согласующего трансформатора в этом случае сводится к определению его волнового сопротивления . Последнее должно быть выбрано так, чтобы входное сопротивление трансформирующего отрезка с нагрузкой было равно величине . (среднее геометрическое) (см. рис. 3). Если нагрузка комплексна, согласующий трансформатор следует включить на расстоянии от конца линии в точке, где входное сопротивление становится чисто активным (рис. 2). Волновое сопротивление трансформатора при этом должно быть (что обеспечивает отражение от стенок), где - входное сопротивление отрезка линии длиной .

Таким образом, четвертьволновый согласующий трансформатор позволяет устранить отражённую волну в основной части линии передачи энергии при любой активной нагрузке и тем самым повысить кпд длинной линии. Так как потери в согласующем элементе обычно малы, то ими можно пренебречь.

На практике чаще всего используется метод согласования, описываемые ниже. В качестве реактивного элемента используют шлейф (рис.4).

Достоинством согласования длинной линии с нагрузкой при помощи шлейфа является то, что шлейф достаточно удобно присоединять к линии, так как шлейф и линия имеют одинаковые конструкции и соответственно одинаковые присоединительные размеры. Кроме того, изменять длину короткозамкнутого шлейфа тоже достаточно удобно.

2.Назначение, схема и работа АЦП.

Аналого-цифровой преобразователь — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП

Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код.

[А вообще он сказал, что если попадется этот вопрос, то спросит что-то другое, т.к.это не рассказывал]

Билет 11

1.Построение и свойства усилителя с общим эмиттером.

Усилитель – устройство, предназначенное для увеличения мощности эл\колебаний(сигналов) без изменения их формы или частоты спектра.

Транзисторный каскад с общим эмиттером

Такое название обусловлено тем, что цепь эмиттера (для переменного тока) является общей как для источника сигнала , так и для нагрузки. Rк служит нагрузкой транзистора T и необходим, чтобы преобразовать ток в напряжение(т.к. чаще усиленный сигнал нужен в виде напряжения), если соединять 2 маломощных транзистора, для повышения коэффициента усиления этот резистор между ними не нужен, коллектор 1го транзистора является базой другого в этом случае, а Rн – нагрузкой усилительного каскада в целом. Конденсатор Cp1 необходим для разделения постоянного тока цепи источника сигнала с ЭДС Eг и внутренним сопротивлением Rг и входной цепи каскада. С помощью источника постоянного напряжения Eк осуществляется питание коллекторной цепи постоянным током. Питание постоянным током базовой цепи осуществляется от этого же источника через делитель напряжения R1R2. Путем выбора соотношения плеч делителя напряжения R1R2 и резистора Rк обеспечивается нужный режим покоя (величина постоянного тока и напряжения в цепи базы и цепи коллектора при отсутствии сигнала). Делитель неравномерный R внизу очень маленькое (если источник сигнала имеет не слишком низкое R, то здесь будет большая потеря сигнала). Для повышения этого R необходимо увеличить потенциал базы и одновременно параллельно потенциал эмиттера. Для этого в цепь эмиттера поставить резистор, но при этом будем терять в усилении (т.к. возникает отрицательная обратная связт по току последовательного характера). Для борьбы с потерей усиления необходимо шунтировать емкостью.

Резистор Rэ служит для стабилизации режима покоя. Конденсатор Cэ

шунтирует резистор Rэ (Хс<<Rэ) по переменному току и, благодаря этому эмиттер транзистора оказывается подключенным к земле. Нагрузочный резистор Rн включается на выходе каскада через разделительный конденсатор Cp2, не пропускающий постоянный ток в цепь нагрузки. При повышении входного напряжения в усилителе увеличивается ток базы и, соответственно, ток коллектора (Ik=ВIб), а это приводит к понижению коллекторного напряжения. Таким образом, фаза сигнала в усилителе с общим эмиттером (ОЭ) меняется на π на всех частотах.