книги из ГПНТБ / Основы радиотехники и радиолокации учеб. пособие

—амплитудой;

—частотой;

—фазой.

Так, например, уравнение гармонического тока имеет вид:

Для передачи информации (сигналов) необходимо как-то из­ менять параметры электромагнитных колебаний, излучаемых антенной радиопередающего устройства.

Процесс изменения любого из параметров гармонического колебания в соответствии с передаваемой информацией на­ зывается м о д у л я ц и е й .

При непрерывных методах передачи сигналов модуляция может быть:

—амплитудной (AM );

—частотной (4M );

—фазовой (ФМ ).

Б. Амплитудная модуляция

Т е о р е т и ч е с к о е о б о с н о в а н и е .

При амплитудной модуляции амплитуда тока в антенне

Рис. 4. 49. Амплитудная модуляция.

2 1 0

времени.

Поскольку любая временная функция может быть пред­ ставлена в виде суммы гармонических колебаний, то наиболь­ ший интерес вызывает анализ A M -колебаний при гармони­ ческом модулирующем сигнале (f(t) = cos£2t). Ток в данном случае определяется по формуле

211

Из выражения (4—6) видно, что колебания, промодулированные одной модулирующей частотой, содержат три гармо­

этих колебаний создает соответственно верхнюю и нижнюю боковые частоты. При этом в спектре A M -сигнала создаются верхняя и нижняя боковые полосы частот (рис. 4.506).

Из рисунка видно, что общая ширина спектра АМ-колеба- иий зависит от ПМакс, то есть от максимального значения час­ тоты модулирующего сигнала, и может быть определена по формуле

Ширину спектра A M -колебаний учитывают при выборе полосы пропускания усилительных каскадов как в оконечных ступенях передатчика, так и в приемнике. Очевидно, что для неискаженного усиления A M -колебаний полоса пропускания усилительных каскадов должна быть не менее 2ПМакс-

Из рассмотренного ясно, что для осуществления ампли­ тудной модуляции необходимо использовать прибор, способ­ ный обогащать спектр воздействующего на него сигнала. Та­ кое свойство имеют нелинейные приборы, например элект­ ронные лампы, когда исходная рабочая точка выбрана на не-

212

Рис. 4. 50. Частотный спектр амплитудно-модулируемого коле­ бания: а — при модуляции синусоидальным сигналом; б — при модуляции сложным сигналом.

линейном участке анодно-сеточной характеристики. Это яв­ ляется обязательным условием амплитудной модуляции.

М е т о д ы о с у щ е с т в л е н и я а м п л и т у д н о й м о д у л я ц и и

Для осуществления модуляции в современных передатчи­ ках изменяют напряжение на одном или нескольких электро­ дах лампы в одной из усилительных ступеней.

Технически амплитудную модуляцию выполняют следую­ щим образом.

Предназначенные для передачи сигналы (необходимая ин­ формация) преобразуются в электрическое переменное на­ пряжение, которое называют модулирующим напряжением звуковой частоты. Это напряжение подводится к одному из электродов лампы модулируемого усилителя вместе с напря­ жением несущей частоты и, складываясь с ним, изменяет дей­ ствующее на этом электроде напряжение по закону переда­ ваемого сигнала (необходимой информации).

В зависимости от того, на какой электрод воздействует

213

модулирующее напряжение, различают следующие схемы амплитудной модуляции:

—на управляющую сетку;

—на защитную сетку;

—на экранирующую сетку;

—на анод;

—на анод и экранирующую сетку (анодно-экранная мо­

дуляция) .

При сравнительной оценке различных методов модуляции необходимо учитывать:

1. Ширину спектра частот, занимаемого сигналом данного вида модуляции. (Полоса частот, необходимая для передачи одного и того же сигнала при различных способах модуля­ ции, различна. При прочих равных условиях предпочтитель­ нее более узкополосные виды модуляции).

2.К. п. д. и степень использования по мощности лампы модулируемого генератора. (От этих показателей зависитдальность радиосвязи. Поэтому при заданной номинальной мощности генераторных ламп различные методы модуляции обеспечивают различную дальность радиосвязи).

3.Влияние помех на передаваемый сигнал при данном ви­ де модуляции. (Помехоустойчивость в значительной степени определяет как надежность, так и дальность радиосвязи).

Для примера рассмотрим работу простейшей схемы сеточ­ ной модуляции — модуляции на управляющую сетку электрон­ ной лампы (рис. 4. 51).

Рис. 4. 51. Простейшая схема сеточной модуляции смещением,

214

Схема состоит:

а) из лампы, работающей в нелинейном режиме;

б) резонансного контура LKC K, настроенного на первую гармонику анодного тока лампы;

в) источника смещения E g) который служит для выбора исходной рабочей точки лампы на нелинейном участке анод­

ся в сеточную цепь лампы. Результирующее напряжение на

где fi = 2j[F;

—возбуждающее напряжение 'uH достаточно велико;

—напряжение смещения E g« E g0.

Так как частота модулирующего напряжения намного меньше частоты возбуждающего, то положение рабочей точ­ ки лампы будет меняться по закону модулирующего напря­ жения.

Анодный ток лампы при этом имеет вид последователь­ ности импульсов, амплитуда которых изменяется по закону модулирующего сигнала. Согласно методу Фурье в данном колебании имеется большое количество гармонических сос­ тавляющих, амплитуда которых меняется по закону измене­ ния и а. Колебательный контур в цепи анода настраивают на частоту первой гармонической сигнала. Полосу пропуска­ ния контура выбирают так, чтобы можно было выделить на нем составляющие с боковыми частотами о)0— fi и o)0+ fi-

Таким образом, на контуре появляется напряжение, час­ тота которого равна частоте возбуждающего напряжения, а

.амплитуда меняется по закону модулирующего сигнала.

215

В. Частотная модуляция

О б щ и е с в е д е н и я о ч а с т о т н о-м о д у л и р о в а н н ы х (4 M ) и ф а з о м о д у л и р о в а н н ы х (Ф М )

к о л е б а н и я х .

При частотной модуляции амплитуда высокочастотных (в. ч.) колебаний остается постоянной, а в соответствии с пе­ редаваемым сигналом изменяется частота в. ч. колебаний со.

Изменение частоты (Аю) при неискаженной модуляции должно быть пропорционально амплитуде модулирующего сигнала.

Если модулирующий сигнал изменяется по косинусои­ дальному закону с частотой П, то угловая частота модули­

Аомакс — максимальное отклонение частоты в процессе моду­ ляции от своего среднего значения, называемое де­ виацией частоты.

Угловая частота представляет собой скорость изменения фазы во времени:

Отсюда фаза колебаний в момент t (так называемое текущеезначение фазы):

о6

После интегрирования

216

При частотной модуляции, когда А а ф О , текущая фаза вы­ сокочастотного колебания непрерывно изменяется относи­ тельно значения Wot-f-фо по синусоидальному закону с амп­

литудой ^макс и частотой модулирующего сигнала.

Q

Рис. 4. 52. Принцип частотной модуляции.

Из рис. 4. 52 видно, что в положительный полупериод мо­ дулирующего сигнала частота, а следовательно, и фаза 4 M колебаний увеличиваются. Поэтому в положительный полу-

217

Отсюда ясно, что частотная модуляция всегда сопровождает­ ся фазовой модуляцией.

Ч а с т о т н ы й с п е к т р ч а с т о т н о-м о д у л и р о в а н н ы х

бесконечный ряд колебаний боковых частот, амплитуды ко­ торых являются функциями индекса модуляции. Н а практике при определении ширины спектра принято учитывать только боковые частоты, амплитуды колебаний которых составляют более 5% амплитуды несущей частоты.

Спектр 4 M колебаний при различных индексах модуля­ ции показан на рис. 4.53.

Д о с т о и н с т в а ч а с т о т н о й м о д у л я ц и и по с р а в н е н и ю с а м п л и т у д н о й

1.Большая помехоустойчивость.

2.Выше чувствительность приемника.

3.Больше к. п. д., так как работа осуществляется при посто­ янной амплитуде несущего напряжения.

4'. Меньше нелинейные искажения.

Г. Общие принципы импульсной модуляции

При импульсном методе работы передатчика антенной излучаются кратковременные радиоимпульсы, следующие друг за другом через определенное время. В этом случае позакону изменения сигналов информации меняется какой-либо

218

■ Г)

Рис. 4. 53. Спектры частотно-модулированных колебаний при различных индексах модуляции.