Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)

Кафедра радиотехнических систем (РТС)

Исследование спектров импульсных модулированных сигналов

Отчёт по лабораторной работе по дисциплине «Теория и техника передачи информации»

Студенты группы 1В2-М

________ В.П. Постол

________ Н.Г. Калашникова

________ Д.А. Палилей

Руководитель

Доктор технических наук,

профессор

________ Ю.П. Акулиничев

Томск 2023

Оглавление

Y

Введение 3

1 Теоретическая часть 3

2 Практическая часть 11

Заключение 34

Введение

Цель работы – ознакомиться с некоторыми методами и схемами получения импульсно-модулированных сигналов и исследовать частотные спектры этих сигналов.

1. Теоретическая часть

1.1 Спектры гармонических и импульсных сигналов

Необходимость изучения спектров сигналов диктуется следующими причинами:

1) спектральный и временной подходы являются равноправными при анализе сигналов и систем;

2) изучение спектров сигналов позволяет правильно определить параметры и обоснованно предъявить требования к отдельным элементам системы;

3) обработка сигналов и, в частности, вопросы демодуляции предполагают хорошее знание их спектров.

В работе исследуются спектры сигналов при различных видах импульсной модуляции: амплитудно-импульсной (АИМ), широтно-импульсной (ШИМ) и времяимпульсной (ВИМ). Эти способы предназначены для модуляции импульсных поднесущих в многоканальных системах передачи информации с временным разделением каналов.

Спектр в общем случае является непрерывной функцией частоты:

Рисунок 1.1 – Функция времени и ее спектр

Спектр S (f) есть комплексная функция. Так как сигнал f (t) – действительная функция времени, то из (1.2) непосредственно следует, что

(1.1)

где модуль – четная функция частоты f, (В/Гц), а фаза (f) = (f) – нечетная.

Величина S (f) определяет не амплитуду, а спектральную плотность амплитуд. Квадрат модуля амплитудного спектра |S(f)²| по физическому смыслу представляет спектральную плотность мощности сигнала, т.е. мощность сигнала на единицу полосы.

1.2 Спектр сигнала при амплитудно-импульсной модуляции

П ри АИМ-1 величина напряжения внутри импульса пропорциональна значению модулирующей функции x(t) в соответствующий момент времени

(1.2)

Для последовательности прямоугольных импульсов, модулированных по закону АИМ-1 гармоническим колебанием вида со спектром

(1.3)

после преобразований спектр будет описываться следующим выражением

(1.3)

Последовательность прямоугольных импульсов с АИМ-1 приведена на рисунке 1.2, а ее спектр – на рисунке 1.3.

Рисунок 1.2 – Последовательность импульсов с АИМ-1

Рисунок 1.3 – Спектр последовательности с АИМ-1

Демодуляция сигнала с АИМ-1 возможна:

1) полосовым фильтром

2) фильтром нижних частот (ФНЧ), и этот способ широко применяется.

При использовании реального ФНЧ (например, при аппроксимации частотной характеристики ФНЧ гауссовской кривой), коэффициент µ должен быть больше двух, практически он оказывается в пределах 3,0…3,5.

В случае АИМ-2 амплитуда импульса при модуляции изменяется пропорционально значению модулирующей функции в тактовые моменты времени.

Рисунок 1.4 – Последовательность импульсов с АИМ-2

Рисунок 1.5 – Последовательность импульсов с АИМ-2

Величина искажений в спектре АИМ-2 зависит от отношения /T_M Где T_M – период модулирующего напряжения. При /T_M→0 разница между АИМ-1 и АИМ-2 исчезает, и искажения отсутствуют. При увеличения /T_M искажения увеличиваются: это сказывается при демодуляция сигнала фильтром нижних частот.