2.6.1 Спектр сигнала с вим-1

Амплитудный спектр последовательности информационных импульсов при любой форме импульса и синусоидальной модулирующей функции имеет вид

(2.38)

где ,

- огибающая спектра одиночного импульса.

Спектр ВИМ-1 изображен на рис. 2.17.

Из выражения для спектра (2.38) следует, что по частотному составу ВИМ не отличается от ШИМ и ОШИМ, однако имеют место следующие особенности:

1) амплитуда полезной составляющей в спектре равна

,

(2.39)

т.е. пропорциональна отношению .

Рис. 2.17 – Сигналы с ВИМ, спектры сигналов с ВИМ-1,2

Для реальных многоканальных систем величина , поэтому амплитуда полезной составляющей в спектре ВИМ-1 мала (практически в десятки раз меньше, чем в спектрах АИМ и ШИМ). Это объясняется тем, что для случаев АИМ и ШИМ при модуляции значи­тельно изменяются амплитуда или длительность импульсов, это сопровождается изменением средней мощности передатчика, а, следова­тельно, и среднего значения модулированной последовательности на приемной стороне; в спектре создается интенсивная полезная соста­вляющая.

При ШИМ сдвиги импульсов при модуляции невелики, среднее значение принятой последовательности с ВИМ меняется мало, мала и амплитуда сигнала на выходе фильтра;

2) амплитуда полезной составляющей на выходе демодулятора зависят от частоты модуляции (2.39), поэтому демодуляция сигнала с ВИМ с помощью ФНЧ сопровождается сильными частотными искажениями - завалом нижних и подъемом верхних модулирующих частот;

3) составляющая спектра вида имеет амплитуду, соизмеримую с амплитудой полезной составляющей, что при недостаточной селективности ФНЧ приводит к недопустимым комбинационным искажениям;

4) спектр боковых частот асимметричен относительно центральных частот повторения.

Все перечисленные особенности приводят к тому, что при демодуляции ВИМ с помощью ФНЧ необходимо дополнительное усиление сигнала и сложная коррекция частотной характеристика фильтра. Поэтому для демодуляции ВИМ применяют комбинированные методы, основанные на предварительном преобразовании ВИМ в другие виды модуляции (чаще всего в ОШИМ) с последующей демодуляцией с помощью ФНЧ.

2.6.2 Спектр сигнала с вим-2

Амплитудный спектр последовательности информационных импульсов при любой форме импульсов и синусоидальной модулирующей функции имеет вид:

(2.40)

Спектр ВИМ-2 изображен на рис. 2.17.

Как и для всех временных спектров второго рода, спектр ВИМ-2 содержит гармоники частоты модуляции .

При малом индексе модуляции , амплитуды полезных составляющих в спектрах ВИМ-1 и ВИМ-2 практически одинаковы, а различие ВИМ-1 и ВИМ-2 становится несущественным.

Сравнивая спектры ВИМ-2 и ОШИМ-2, можно видеть, что нелинейные и комбинационные искажения для них одинаковы.

3 Описание лабораторной установки

3.1 Структурная схема

Лабораторная установка позволяет осуществить физический анализ спектров: спектр сигнала получается не в результате математических операций, а во время прохождения сигнала и воздействия его на физический прибор – анализатор спектра [2].

Лабораторная установка включает в себя лабораторный макет, предназначенный для получения сигналов с различными видами модуляции, генератор звуковой частоты, имитирующий модулирующее напряжение, анализатор спектра и осциллограф.

Структурная схема лабораторного макета приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1 – Структурная схема лабораторного макета

Генератор тактовых импульсов (симметричный мультивибратор) вырабатывающий тактовую частоту F=(2,0 - 5,5) кГц, регулируемую резистором R1.

Генератор прямоугольных импульсов (ждущий мультивибратор) создает периодическую последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых изменяется резистором R2 в пределах 40 - 150 мкс.

Генератор прямоугольных импульсов управляет модулятором АИМ-1, представляющим диодную схему совпадения. Сигнал с АИМ-2 формируется ключевым детектором.

В качестве модулятора ОШИМ-2 применен ждущий мультивибратор, длительность импульса на выходе которого определяется входным модулирующим напряжением.

Формирование импульсов с ВИМ-2 осуществляется в ждущем мультивибраторе, срабатывающем от заднего модулиро- ванного фронта импульса с ОШИМ-2.

Тактовая частота попользуется для внешней синхронизации осциллографа.

Таким образом, лабораторный макет дает возможность получать для исследования спектров следующие сигналы:

1) модулирующую функцию, подаваемую от звукового генератора на вход лабораторного макета;

2) периодическую (немодулированную) последовательность прямо­угольных импульсов.

3) сигнал с АИМ-1;

4) сигнал с АИМ-2;

5) сигнал с ОШИМ-2;

6) сигнал с ВИМ-2.