8.3 Еталон одиниці коефіцієнта амплітудної модуляції

Еталон призначений для атестації робочих еталонів, що відтворюють АМ сигнал з каліброваним коефіцієнтом АМ, і повірки найбільш точних модулометрів, що є вимірювачами (приймачами) АМ сигналів.

8.3.1 Параметри ам сигналу [28]

АМ сигнал з гармонічним несучим коливанням можна подати виразом

,

де – миттєва амплітуда абоогинаюча АМ сигналу; – несуча частота (частота у відсутності модуляції);– початкова фаза.

Обвідна сигналу може бути записана як

,

де – амплітуда несучого (немодульованого) коливання;–закон зміни амплітуди при модуляції.

При гармонічній АМ закон зміни амплітуди буде

,

де – частота модулюючої напруги;– коефіцієнт АМ.

Зображення модулюючого і модульованогосигналів наведено на рис. 8.6.

Середнє значення амплітуди за період модуляції

,

де .

Коефіцієнти АМ у бік збільшення і зменшення амплітуди (для позитивної і негативної напівхвиль огинаючої АМ сигналу) прийнято називати коефіцієнтами амплітудної модуляції “вверх” і “вниз”(див. рис. 8.6)

; . (8.7)

У ряді випадків, наприклад, при передачі цифрової інформації, використовується середнє значення коефіцієнта АМ:

. (8.8)

При симетричній модуляції, коли модуляційна характеристика лінійна, усі перелічені значення коефіцієнта АМ збігаються: .

При складному законі АМ використовується середньоквадратичне значення коефіцієнта АМ

.

У випадку наявності нелінійних спотворень закону АМ (огинаючої АМ сигналу) вираз для АМ сигналу має вигляд:

,

де – парціальні коефіцієнти АМ з частотами.

Тоді ;; …,

де – парціальні коефіцієнти гармонік огинаючої АМ (= 1, 2, ...).

Сумарний КГ дорівнює

. (8.9)

Крім корисної (змушеної) АМ реальний сигнал завжди має паразитну АМ флуктуаційного (шумового) характеру, яку називають також амплітудним шумом. Він нормується у формі середньоквадратичного коефіцієнта паразитної АМ , що дорівнює

·100 %, (8.10)

де – спектральна густина потужності флуктуацій амплітуди, В²/Гц; і– граничні значення смуги частот;– СКЗ напруги несучої.

Коефіцієнт є абсолютною похибкою вимірювання (відтворення) коефіцієнта корисної АМ.

8.3.2 Апаратурне рішення та характеристики еталона

Аналіз, наведений у [45] дозволяє сформулювати такі принципи побудови еталона коефіцієнта АМ:

а) оптимальною є побудова еталона у вигляді міри одиниці коефіцієнта АМ, тобто джерела вимірювального сигналу з гармонічною АМ і з каліброваним коефіцієнтом АМ;

б) діапазони несучих і модулюючих частот АМ сигналів еталона повинні відповідати частотам апаратури, що повіряється, однак відтворення сигналу цілком достатньо проводити в дискретних значеннях ,і;

в) оскільки такі параметри АМ сигналу, як іє джерелами похибки відтворення КАМ, вони повинні бути мінімізовані, а до складу апаратури повинні входити засоби атестації АМ сигналу по цих параметрах.

В основу відтворення одиниці коефіцієнта АМ покладено метод, що полягає у формуванні АМ сигналу з огинаючою, близькою до синусоїдальної, установленні з високою точністю коефіцієнта АМ і точному діленні модулюючої напруги для одержання каліброваних значеньу діапазоні 0,1 – 100 %. Структурну схему еталона наведено на рис. 8.7.

АМ сигнал формується модуляторами з квазілінійними модуляційними характеристиками (), як правило, на декількох фіксованих несучих частотах.

Для розширення діапазону несучих частот використовуються перетворювачі частоти, за допомогою яких здійснюється відтворення АМ сигналу на дискретних частотах у всьому діапазоні роботи модулометрів загального застосування (0,01 – 500 МГц).

Калібрування коефіцієнта АМ =100 % здійснюється за допомогою характерної осцилограми (рис. 8.8) при максимальній чутливості вертикального підсилювача осцилографа, що входить до складу калібратора.

ДжерелоАМ сигналу

Перетворювачі

частоти

Виходи АМ

сигналу, МГц

Генератор

модулюючої

напруги

4 МГц

Калібратор

=100%

Прецизійний

подільник

напруги

10 МГц

25 МГц

Перетворювач частоти