3. Сигналы с частотной модуляцией

При рассмотрении данного вопроса использовать графики на плакатах. Использовать раздаточный материал, пояснить сущность данного метода модуляции, как результат воздействия первичного радиосигнала на ВЧ колебания. Пояснить сущность получения сигнала ЧМ, при котором частота ВЧ колебания изменяется по закону изменения частоты первичного сигнала, а амплитуда остается не изменой.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Подвести итог занятия, ответить на вопросы оценить работу взвода, степень дос­тижения учебных целей занятия, дать задание на самоподготовку.

Задание на самостоятельную работу: Закрепить знания сущности и основных характеристик сигналов с ом, am и чм. Текст лекции

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Принять рапорт дежурного по взводу. Проверить наличие студентов, готовность к занятию. Объявить тему и цель занятия.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1. Сигналы с амплитудной модуляцией

Амплитудной модуляцией называют такой вид воздействия на высокочастотные колебания, в результате которого их амплитуда изменяется по закону передаваемого сигнала. Для простоты рассмотрения явлений, происходящих при амплитудной модуляции, примем, что модуляция несущей частоты Uн=UнCost осуществляется простым гармоническим колебанием U=UCos t, где частота гармонического колебания сигнала  <<  – частоты ВЧ колебания.

Рис. 3.1. Амплитудная модуляция несущей частоты гармонических колебаний

В результате модуляции амплитуда высокочастотных колебаний должна изменяться пропорционально напряжению полезного сигнала в сторону его увеличения или уменьшения от некоторого среднего значения Uн, т.е.

Uам = Uн + UCos t

Уравнение амплитудно-модулированных колебаний имеет вид:

Uaм = (Uн + UCos t)Cost = Uн(1 + U / Uн * Cos t) Cos t.

Величина, характеризующая отношение изменения амплитуды колебаний к их амплитуде в отсутствие модуляции, называется глубиной или коэффициентом модуляции m=U / Uн, (%).

Глубина модуляции обычно берётся в процентах.

Преобразуем уравнение амплитудно-модулированного колебания:

Uам = Uн(l + m *Cos t) Cos t = Uн*Cost + Uн*m*Cos t*Cos t = Uн*Cos t +

+ Uн*m/2 *Cos( - )t + Uн*m/2 *Cos( + )t;

Uн*m/2 = Uн*U/2Uн = U / 2.

Первое слагаемое представляет собой колебания в режиме молчания, второе и третье слагаемое отличается от несущей частоты на величину частоты модуляции и называются соответственно нижней и верхней боковой частотой. Учитывая, что  = 2f, a  = 2F, спектр частот такого колебания будет иметь вид (рис. 3.2):

Рис. 3.2. Спектр AM сигнала при модуляции сигналом постоянной частоты

Если же в качестве модулирующего напряжения используется спектр звуковых частот FminFmax , то в результате модуляции будет получено колебание, спектр частот которого будет включать колебание несущей частоты f, a также верхнюю и нижнюю боковые полосы частот (рис.3.3):

Не трудно увидеть, что при AM ширина спектра передаваемых частот равна удвоенной максимальной модулирующей частоте. Ширина спектра AM колебаний влияет на полосу пропускания выходных каскадов передатчика, как и на полосу пропускания приёмника.

Рассмотрим, как распределяется мощность передатчика при амплитудной модуляции. Предварительно заметим, что для эффективного использования мощности передатчика целесообразно выбирать глубину модуляции m = U/U возможно больше, в то же время для обеспечения не искаженной работы передатчика необходимо выполнить условие m < 1.

Пусть амплитудно-модулированный сигнал нагружен на активное сопротивление R, тогда мощность выделяемая на нём колебаниями неслтцей частоты составляет: Рн=½*Uн²/R, а верхней или нижней боковой частот Рб = ½ (½Uнm)²/R = 1/8 • (Uнm)²/R.

Информация о передаваемом сигнале содержится только в боковых полосах частот, причем даже при максимальном коэффициенте модуляции m = 1 мощность колебаний каждой из боковых полос частот не превосходит 25% мощности колебаний несущей частоты.

Передатчик радиостанции необходимо рассчитывать на максимальную мощность. При глубине модуляции 100% амплитуда напряжения, по сравнению с амплитудой напряжения в режиме молчания возрастает в 2 раза, а мощность в 4 раза, поэтому каскады передатчика, работающего в режиме AM должны рассчитываться на мощность в 4 раза большую, чем мощность колебаний несущей частоты.