Основы РЭА_лекция 3-тезисы
.docОсновы РЭА, Флёров А.Н, 2013
Лекция №3 тезисы
Аналоговая электроника.
Преобразователи спектра.
(Модуляторы, демодуляторы, преобразователи частоты)
Пример: Обобщенная структурная схема канала передачи информации.
Рис. 3.1 Обобщенная структурная схема канала передачи информации
λ(t)-сигнал сообщения x(t)-сигнал генератора без модулятора (сигнал переносчик) s(t)- сигнал генератора с модулятором ξ(t)-собственные помехи канала распределения y(t)-сигнал с помехой λ*(t)-оценка принимаемого сигнала
Генератор генерирует x(t)- сигнал переносчик
x(t)=x(t,ai,a1,…,an) a1,…,an- параметры сигнала ai - параметр селекции {an}-информационные параметры
Модуляция - изменение информационного параметра сигнала переносчика по закону передаваемого сообщения.
S(t)=M[λ(t),x(t)] (3.1)
Пример: (3.2)
Параметр селекции - частота
Информационные – А, …..
Говорят об амплитудной частотной или фазовой модуляции.
Импульсное радио – сигнал источника, высокочастотный радиоимпульс (моноцикл).
Физические каналы распространения - двухпроводная линия, кабель, оптоволоконная линия, гидроакустический канал, радиоканал.
Т.У.С. – усиливает, выбирает (селекция), понижает частоту (для эффективной демодуляции).
Выделение информационного параметра из сигнала переносчика – демодуляция
λ*(t)=D[y(t)] (3.3)
Справка из ТОЭ:
Электрические цепи: - линейные; - параметрические;
- нелинейные;
Линейные цепи описываются линейными дифференциальными уравнениями (с постоянными коэффициентами), порядок зависит от числа реактивных элементов.
Параметрические цепи – один или несколько элементов являются функцией времени, описываются дифференциальными уравнениями, коэффициенты которых зависят от времени.
Нелинейные цепи описываются нелинейными дифференциальными уравнениями, где коэффициенты зависит от входных и выходных воздействий.
В линейных цепях не меняется частотный спектр, но меняются амплитудный и фазовый спектры (искажения).
Параметрические цепи добавляют новые спектральные составляющие. Частотный состав не зависит от величины входного и выходного воздействия.
Нелинейные цепи также обогащают выходной спектр, но амплитудный спектр зависит от величины входного и выходного сигнала.
Для модуляторов и демодуляторов используются нелинейные и параметрические цепи.
Когерентные демодуляторы строят с использованием параметрических цепей, некогерентные – нелинейные цепи.
Модуляторы. Демодуляторы, преобразователи частоты
Модуляторы
Модулятор - преобразователь спектра исходных сигналов,
Модулятор – устройство, предназначенное для получения
высокочастотных колебаний, у которых один из параметров изменяется
по закону модулирующего сигнала (низкочастотного).
Амплитудный модулятор
Модулируется (изменяется) амплитуда сигнала
Структурная схема
Рис. 3.2 Структурная схема амплитудного модулятора
К –коэффициент передачи от входа х до выхода у.
Рис. 3.3 преобразование спектра при АМ модуляции
Преобразования сигнала при АМ модуляции см. рис.2.2а и 2.2.б
Принципиальных схем АМ – множество (реализаций стр. схемы рис.3.1)
Пример:
пример амплитудного модулятора
Рис. 3.4 пример амплитудного модулятора
Транзистор включен по схеме с общим эмиттером
КУ=Y21ZН (3.4)
Uвых=КУUвх (3.5)
Y21~ IК --> Iк ~ f(Uсм) (3.6)
Iк= определяется рабочей точкой транзистора
Uсм=Uсм= +Uсм (t) меняет IК --> КУ --> Uвых ,
т.е. происходит модуляция (Uам) (3.7)
Частотный модулятор
Модулируется (изменяется) частота сигнала
Существуют прямые и косвенные методы формирования ЧМ колебания.
Прямой метод – непосредственное воздействие на частоту сигнала генератора.
Рис. 3.5 преобразование спектра при ЧМ модуляции
Рис. 3.6 структурная схема частотного модулятора
Пример:
Пример частотного модулятора (реализаций множество)
Рис. 3.7 пример схемы частотного модулятора
Автогенератор на транзисторе VT1, элементах Lк, Св, С’, C”, Rн вырабатывает выходное напряжение синусоидальной формы с частотой fр( при U(t)=0.
Lдр – развязка НЧ сигнала Ut) и контура генератора Lк, Св, С’, C”
Рис. 3.8 модуляция емкости варикапа
, (3.8)
При изменении U() ~ Св ~ fр генератора т.е. ЧМ модуляция
Демодуляторы (детекторы модулированных колебаний)
Демодулятор – устройство, предназначенное для выделения из
модулированного сигнала модулирующей функции.
Демодулятор (детектор модулирующих колебаний) – устройство, предназначенное для выделения из модулированного сигнала модулирующей функции
исходный сигнал АМ – демодулятор АМ;
исходный сигнал ЧМ – демодулятор ЧМ;
исходный сигнал ФМ – демодулятор ФМ;
Рис.3.9 Временная и частотная область при демодуляции АМ сигнала
Амплитудный детектор
Когерентный;
Некогерентный.
Когерентный амплитудный детектор
Параметрическая цепь – Х (умножитель аналоговых сигналов)
Рис.3.10 структурная схема КАМ
- АМ сигнал (3.9)
- опорное напряжение (3.10)
-до фильтра (3.11)
Uвых~ - после фильтра (3.12)
Из видно 3.9: Uвых зависит от , поэтому и называется синхронным АМ детектором
При =0 Uвых ~ = максимальное (3.13)
Некогерентный детектор АМ
нелинейная цепь – диод (м.б. другие)
Рис.3.11 принципиальная схема, простейшая
Рис.3.12 токи и напряжения в схеме
τзар = rдCп
τразр = RнCн τразр>>τзар (3.14)
Uн повторяет огибающую АМ на рис.3,9 (нижний)