ВВЕДЕНИЕ

Модуляторы являются одними из основных элементов радиопередающих устройств и предназначены для формирования радиосигналов на их выходе.

Задача модуляторов – управление электрическими колебаниями в соответствии с поступающей информацией. Знание этих устройств необходимо радиоинженеру при разработке, наладке и обслуживании радиосистем.

В данном учебном пособии рассмотрены основные виды модуляции и модуляторы их реализующие.

Данное учебное пособие содержит 5 разделов.

В 1 разделе рассмотрены общие вопросы формирования сигналов, виды модуляции.

Раздел 2 посвящен построению схем амплитудных модуляторов, рассмотрены их основные особенности и свойства.

В разделе 3 рассмотрены импульсные модуляторы, даются их схемы и основные соотношения.

Раздел 4 посвящен формированию сигналов при угловой модуляции. Даны схемы частотных модуляторов. Рассмотрены их особенности и свойства.

В разделе 5 обсуждаются вопросы формирования сложных сигналов, представлены способы формирования ЛЧМ и ФКМ-сигналов и схемы их реализации.

4

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Электрическое колебание – электрическая величина, периодически изменяющаяся во времени (ток, напряжение, напряжённости электромагнитного поля).

Электромагнитное колебание – периодически изменяющееся во времени электромагнитное поле – частный случай электрического колебания. Далее в тексте будет использоваться термин колебание.

Радиоволна – электромагнитное колебание, распространяющееся по радиоканалу.

Радиоканал – среда распространения радиоволны (свободное пространство, волновод, кабель, провод и т.п.)

Радиосигнал – электрическое колебание, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением, предназначенное для передачи по радиоканалу.

Генератор – устройство, вырабатывающее (генерирующее) электрические колебания с заданными параметрами, путем преобразования энергии постоянного поля или электрического колебания в электрическое колебание.

Генератор с внешним возбуждением (ГВВ) – генератор,

вырабатывающий колебания с заданными параметрами, при воздействии возбуждающего колебания.

Усилитель мощности – ГВВ, частота выходного колебания которого равна частоте входного колебания.

Автогенератор (АГ) – генератор, вырабатывающий колебания с заданными параметрами без воздействия возбуждающего колебания, т.е. самостоятельно, автономно.

Модулятор (М) – устройство, управляющее колебаниями ГВВ или АГ в соответствии с передаваемым сообщением, путем воздействия на параметры колебаний.

Радиопередатчик (радиопередающее устройство) – устройство, формирующее радиосигнал с заданными параметрами.

Активный элемент (АЭ) – элемент генератора, преобразующий энергию постоянного поля или электрического колебания в электрическое колебание.

Колебательная цепь (КЦ) – элемент генератора, формирующий выходное колебание с заданными параметрами, характеристиками и формой.

5

1 МОДУЛЯЦИЯ, СИГНАЛЫ, ВИДЫ МОДУЛЯЦИИ

Электрические колебания, вырабатываемые генераторами, не содержат в себе информации, подлежащей передаче. Для внесения информации в электрические колебания необходимо осуществлять процесс, называемый модуляцией.

Модуляция - это процесс управления электрическими колебаниями путем воздействия на параметры колебаний в соответствии с передаваемым сообщением, т.е. передаваемой информацией.

Устройство, осуществляющее модуляцию, называется модулятором. В результате модуляции формируется электрический сигнал.

Электрический сигнал – это электрическая величина (ток, напряжение, электромагнитное поле), изменяющаяся в соответствии с передаваемым сообщением.

Также как и колебания, сигналы можно классифицировать по различным признакам.

Таким образом имеем следующие виды сигналов: 1) По форме:

-гармонический;

-импульсный (прямоугольной, треугольной формы);

-другие.

2) По длительности:

-непрерывный, существующий за время работы устройства;

-импульсный, содержащий паузы при работе.

фазокодоманипулированные сигналы (ФКМ) и другие.

5)По соотношению ширины спектра к центральной частоте:

-радиосигналы, передаваемые по радиоканалам (свободное пространство, радиолиния, оптическая линия). Признаком радиосигнала является то, что

6

классифицировать нельзя, так как радиосигнал может быть и НЧ, например, глобальная радионавигационная система «Омега» работает на частоте 10 кГц, т.е. НЧ.

В зависимости от того, на какой параметр колебания осуществляется воздействие, различают следующие виды модуляции:

1)Амплитудная модуляция (АМ);

2)Частотная модуляция (ЧМ);

3)Фазовая модуляция (ФМ).

ЧМ и ФМ называют также одним названием – угловая±модуляция∆ , так как и при ЧМ и при ФМ фаза колебания изменяемая на относительно текущей фазы w0t, или в векторном представлении – вектор±∆вращающийся с угловой скоростью w0t, совершает колебания по углу на

4)Импульсная модуляция (ИМ) – частный случай АМ и ее подвиды:

-ШИМ – изменение ширины импульса;

-АИМ – изменение амплитуды;

-ВИМ – изменение временного положения;

-дельта-модуляция.

5)Формирование сложных сигналов, таких как импульсные ЛЧМ (линейно-частотная модуляция) и ФКМ (фазо-кодо-манипулированные сигналы).

Рассмотрим эти виды модуляции и соответствующие модуляторы.

7