Типовые радиосигналы и их спектры
Основные операции, выполняемые радиоприемным устройством
|
|
|
|
усиление сигнала |
|
||
фильтрация |
|
||
преобразование частоты |
|
||
|
сигнала |
|
|
|
демодуляция |
|
|
|
(детектирование) |
|
|
|
|
||
|
|
||
|
последетекторная обработка |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сигнал с гармонической амплитудной модуляцией (АМ)
u(t)=U (t)cos2 f0t,
гдеU (t)=U0 1+mcos2 Fì t –
огибающая;
U0 – амплитуда несущей; f0 – частота несущей;
Fм – частота модуляции;
m – коэффициент модуляции
Частотные составляющие сигнала:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t) U |
0 |
|
cos 2 f t m cos 2 F t cos 2 f |
t |
|
|
|
cos cos 1 cos( ) 1 cos( ) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
0м |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|||
|
|
|
|
1 mU |
|
|
|
|
|
|
1 mU |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
U |
|
cos 2 f |
t |
|
cos 2 |
|
f F |
|
t |
cos 2 |
|
f F |
|
t |
|
||||||||
|
0 |
|
|
|
0 |
|
2 |
0 |
|
0м |
|
2 0 |
|
0 |
м |
|
|
||||||
ширина спектра:fАМС =2Fм
Сигнал с гармонической амплитудной
Параметры АМ-сигнала
|
Component –> Analog Primitives –> Macros |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
амплитуда несущей |
|
|
|
|
|
U0=1 В |
|
|
|
|
|
частота несущей f0=100 |
|
|
|
|
|
кГц |
|
|
|
|
|
коэфф-т модуляции |
|
|
|
|
|
m=0,5 |
|
|
|
|
|
Моделируются эпюры v(1) |
|
||||
частота модуляции |
|
||||
|
и v(2) |
|
|||
|
|
|
|
||
Параметры моделирования |
|
||||
|
|
|
|||
сигнала |
|
|
|
|
|
Time Range=4 мс
Maximum Time Step= 0,1 мкс
Задать режим
автомасштабирования (Auto Scale
Ranges)
Transient –> FFT Windows –> Add FFT Window…
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Plot: |
To Plot: Harm |
|
|
|
|
|
Scales and Formats: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
What |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
X: |
|
||||
|
|
Expression: v(2) |
|
|
|
|
|
Range Low: 50k |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Range High: 150k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
FFT: |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Grid Spacing : 10k |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Upper Time Limit: TMAX |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
снять «галочку» в полях |
|
|||||
|
|
Lower Time Limit : TSTART |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Auto Scale и Log |
|
|||||
|
|
(или 0) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Y: |
|
|||||
|
|
Frequency Step : 250 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Number of Points: 8192 |
|
|
|
|
Range Low: 0 |
|
||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Range High: 1.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Grid Spacing : 0.1 |
|
|
|
|
По графику определить: |
|
|
|
|
снять «галочку» в полях |
|
||||
|
|
уровень несущей; |
|
|
|
|
Auto Scale и Log |
|
||||
|
|
уровень боковых |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
составляющих; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
частоту несущей; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
частóты боковых |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
составляющих. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сигнал с гармонической частотной
модуляцией |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
(ЧМ) |
|
|
|
|
2 f (t)dt U0 cos (t) |
|
||||||||||||
|
|
u(t) U0 cos |
|
||||||||||||||||
|
|
где f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
|
||
|
|
|
f (t) f |
0м fm cos2 F t |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
законmЧМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
– девиация частоты |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Полная фаза сигнала: |
|
|
|
||||||||||||
|
(t) 2 f t |
fm sin 2 F t 2 f |
t |
sin 2 F t |
|||||||||||||||
|
|
|
0м |
F |
|
0 |
|
|
ЧМ |
|
м |
|
|
|
|
|
|||
|
где ЧМ |
fm |
|
м |
– индекс модуляции |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
F |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
м |
Спектр сигнала: |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u(t) U |
|
|
J |
n |
|
cos2 |
f |
nF |
|
t |
||||||
|
|
|
|
|
|
0ЧМ |
|
|
|
0 |
м |
|
|
|
|
||||
где Jn (x) – функцияn Бесселя n-го порядка
ширина спектра: |
ЧМ |
1 |
f |
ЧМС |
м |
при |
|
|
2F |
при ЧМ 1 fЧМС 2Fм 1 ЧМ
|
Параметры ЧМ-сигнала |
|
|
|
|
|
||||
Сигнал с гармонической частотной |
||||||||||
модуляцией |
Component –> Analog Primitives –> Macros |
|
||||||||
|
амплитуда несущей |
|
|
|
|
|
|
|||
U0=1 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
частота несущей f0=1 |
|
|
|
|
|
|
||||
МГц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
девиация частоты |
|
|
|
|
|
|
||||
∆fm=100 кГц / 10 кГц / 2 |
|
|
|
|
|
|
||||
кГц |
|
|
|
|
|
|
Моделируются эпюры v(1) |
|
||
частота модуляции |
|
|
|
и v(2) |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|||||||
|
||||||||||
Fм=10 кГц |
|
|
|
|
|
|
Параметры моделирования |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
сигнала |
||
|
Ширина спектра |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
При ЧМ |
fm |
|
|
|
Time Range=2 мс |
||||
|
Fм |
|
|
|
|
Maximum Time Step= 50 нс |
||||
|
|
|
|
|
||||||
|
fЧМС 2Fм (1 ЧМ ) |
|
|
|
Задать режим автомасштабирования |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
(Auto Scale Ranges) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Transient –> FFT Windows –> Add FFT Wind |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Scales and Formats: |
|
|
|
|
|
Plot: |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
To Plot: Harm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X: |
|
||
|
|
|
What |
|
|||||||||
|
|
|
Expression: v(2) |
|
|
|
|
|
Range Low:500k |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Range High: 1.5meg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Grid Spacing : 100k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
снять «галочку» в полях |
|
|||
|
|
|
FFT: |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Auto Scale и Log |
|
|
|
|
|
Upper Time Limit: TMAX |
|
|||||||||
|
|
|
Lower Time Limit : TSTART |
|
|
|
|
Y: |
|
||||
|
|
|
(или 0) |
|
|
|
|
Range Low: 0 |
|
||||
|
|
|
Frequency Step : 1000 |
|
|
|
|
Range High: 1 |
|
||||
|
|
|
Number of Points: 8192 |
|
|
|
|
Grid Spacing : 0.1 |
|
||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
снять «галочку» в полях |
|
|
|
|
|
По графику определить: |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Auto Scale и Log |
|
|||||
|
|
|
ширину спектра, сравнить с |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
рассчитанным значением. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Радиоимпульс с прямоугольнойПараметры сигнала |
|||||||||||
|
u(t) 0 |
0и |
|
|
огибающей |
|
|
0=1 В |
||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
0, |
|
|
|
|
амплитуда несущей |
U |
|||||||
|
|
U |
cos2 f t |
при t |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
0 |
|
при t 0, и |
|
частота несущей f0=10 |
||||||||
|
где U0 – амплитуда |
|
|
|
|
МГц/12 МГц |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
длительность импульса |
||||||||
|
несущей, |
|
|
|
|
|
1 мкс |
|
|
|||||
|
|
иf0 – частота несущей, |
|
|
период повторения иТп=10 |
|||||||||
|
|
– длительность |
|
|
|
мкс |
|
|
|
|
||||
|
импульса. |
|
|
|
|
|
|
время моделирования Т=10 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мкс |
|
|
|
|
|
|
|
Длительность фронта и спада импульса задать равной 1 нс |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Амплитудный спектр сигнала
|
|
sin и f f |
0 |
|
S f |
и |
|
||
T |
|
и f f0 |
|
|
ширина спектра по первым нулям:2 и
Радиоимпульс с прямоугольной огибающей
Параметры моделирования сигнала
Time Range=10 мкс
Maximum Time Step= 0,1 нс
Задать режим автомасштабирования |
||
(Auto Scale Ranges) |
Определить |
|
Plot: |
||
параметры спектра: |
||
What To Plot: |
максимальное |
|
значение |
||
Harm |
ширину главного |
|
Expression: v(3) |
лепестка |
|
FFT: |
|
|
Upper Time Limit: TMAX |
||
Lower Time Limit : TSTART |
||
(или 0) |
|
|
Frequency Step : 100k |
||
Number of Points: 8192 |
||
Моделируется эпюра v(3)
Scales and Formats:
X:
Range Low: 0
Range High: 20megGrid Spacing : 1meg
снять «галочку» в полях Auto Scale и Log
Y:
Range Low: 0
Range High: 0.2
Grid Spacing : 0.02
снять «галочку» в полях Auto