- •Министерство образования и науки российской федерации
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция 1
- •2.1. Сигнал как средство отображения информации.
- •Лекция 2
- •2.3. Модулирование гармонических колебаний. Виды модуляции
- •Амплитудная модуляция
- •Лекция 3 Частотная модуляция
- •Фазовая модуляция
- •Лекция 4
- •Диодные преобразователи частоты
- •Лекция 5
- •3.3 Усилители Классификация усилителей
- •Основные характеристики усилителей
- •Предварительные (входные) усилители Дифференциальный усилитель
- •Лекция 6 Операционные усилители
- •Лекция 7
- •3.5. Источники питания электронной аппаратуры. Линейные стабилизаторы напряжения Основы построения линейных стабилизаторов
- •Импульсные стабилизаторы напряжения Общие сведения об импульсных стабилизаторах.
- •Обратноходовой преобразователь
- •Лекция 8
- •5. Элементы оптоэлектроники и инфракрасной техники.
- •Особенности оптической электроники
- •Оптическая связь
- •Лекция 9 Основы волоконной оптики
- •Лекция 10
- •6.2.Внешние запоминающие устройства
- •Накопители на оптических дисках
- •Оптические диски с однократной записью
- •Оптические диски с многократной записью
- •Лекция 11
- •7.2. Помехи и борьба с ними
- •Лекция 12
- •7.2. Помехи и борьба с ними
- •Лекция 13
- •8.3. Общие принципы построения антенн.
- •Основные характеристики и параметры антенн.
- •Лекция 14
- •8.5. Передающие устройства Основные функциональные узлы радиопередатчика.
- •Технические показатели радиопередатчиков.
- •Лекция 15
- •Лекция 16
- •9. Системы передачи и приема видеоинформации, звуковой (речевой) и цифровой информации.
- •9.1. Системы передачи и приема видеоинформации. Основные принципы передачи изображения на расстояние. Структурная схема телевидения.
- •9.1.1. Структура телевизионного сигнала и его характеристики
- •Лекция 17
- •9.2. Видеокамеры (начало).
- •Структура видеокамеры
- •Оптическая часть
- •Аналоговая обработка сигнала
- •Предварительный регулируемый видеоусилитель
- •Аналого-цифровое преобразование
- •Лекция 18
- •9.2. Видеокамеры (окончание). Цифровой процессор сигналов (цпс)
- •Гамма-коррекция сигнала в цифровом процессоре сигналов
- •Цифровая апертурная коррекция
- •Цветовая коррекция
- •Матрица цветности и цифровые кодеры
- •Блок управления цифровой видеокамерой
- •Интерфейс цифрой видеокамеры
- •Лекция 19
- •11.1. Телеграфный принцип передачи информации.
- •Телеграфная связь
- •Дейтефонная связь
- •Каналы связи для факсимильной передачи
- •Структурная схема факсимильной связи.
- •Лекция 20 Каналы связи для факсимильной передачи
- •Способы записи при факсимильной связи.
- •Синхронизация и фазирование.
- •Каналы связи для передачи факсимильных сигналов.
- •Лекция 21
- •12. Способы и средства специальных видов связи (радиорелейные линии, спутниковая связь, лазерные каналы и др.)
- •12.1. Радиорелейные линии связи
- •Лекция 22 Тропосферные линии связи
- •Лекция 23
- •12.1.1. Ионосферные линии связи
- •Методы разделения каналов связи Частотное разделение каналов связи
- •Временное разделение каналов связи
- •Синхронизация и фазирование в системах передачи информации с врк.
- •Лекция 24
- •12.3. Лазерная связь (начало)
- •Лекция 25
- •12.3. Лазерная связь (окончание)
- •Лекция 26
- •Методы измерений
- •Средства измерений
- •Погрешности измерений и их классификация
- •Прямые измерения и их классификация
- •Библиографический список литературы
Амплитудная модуляция
Колебания носителя гармонических видов модуляции можно представить в следующем виде:
где и— соответственно постоянные амплитуда, круговая частота и начальная фаза гармонического колебания.
Модулирующую функцию, т. е. закон изменения информационного сигнала обозначают . При амплитудной модуляции модулирующий сигнал воздействует на постоянную амплитуду колебаний переносчика, к которой будет добавляться переменная, изменяющаяся пропорционально модулирующему сигналу:
где - наибольшее отклонение амплитуды АМ-колебания.
С учетом этого АМ-колебание запишется
(2.12)
где отношение называется коэффициентом амплитудной модуляции. Во избежание перемодуляции, когда на выходе модулятора резко расширяется спектр модулирующего сигнала,не должен превышать единицы.
Выражение (2.12) можно записать так:
(2.13)
Если модулирующая функция представляет собой гармоническое колебание одной частоты с единичной амплитудой (рис. 2.9,а), то при AM согласно (2.10)
(2.14)
Здесь первое слагаемое описывает не модулируемое колебание несущей частоты, второе и третье слагаемое с частотами иназываются соответственно верхней и нижней боковыми частотами. На рис. 2.9, б представлен график напряжения несущей частоты, модулированного по амплитуде по закону информационного сигнала. Спектр АМ-сигнала для рассматриваемого случая, который можно получить, используя преобразование Фурье, содержит несущую и две боковые частоты (рис. 2.9, в). Ширина спектра при этом равна .
При модуляции несущей частоты сложным сигналом, имеющим широкий спектр частот, АМ-колебание будет содержать верхнюю и нижнюю боковые полосы частот (рис. 2.9, г). При этом ширина спектра определяется значением удвоенной максимальной частоты спектра модулирующего сигнала
Рис. 2.9. Графики модулирующего (а) и модулированного (б) сигналов; спектры амплитуд амплитудно-модулированных сигналов для простого (в) и сложного (г) модулирующих сигналов.
|
|
Рис. 2.10. Амплитудная манипуляция: а – модулирующий сигнал; б – амплитудно-манипулированный сигнал при ; в – при; г – спектр модулирующего сигнала; д – спектр амплитудно-манипулированного сигнала.
|
Лекция 3 Частотная модуляция
При частотной модуляции амплитуда модулируемого напряжения остается постоянной, а частота несущей частоты изменяется во времени относительно своего центрального значения по закону изменения первичного сигнала f(t):
(2.15)
где — наибольшее отклонение угловой частоты от центрального значения , называемое девиацией частоты.
Отношение называется индексом частотной модуляции. Так как в выражение для модулируемого сигнала входит постоянная частота, то амплитуду колебания переносчика можно описать выражением
(2.16)
где — фаза колебания, связанная с частотой соотношением
Форма ЧМ-сигнала с постоянной амплитудой представлена на рис. 2.11, а. При ЧМ фаза колебания
(2.17)
Рис. 2.11. Частотно-модулированный сигнал (а) и его спектр (б) Рис. 2.12. Частотная манипуляция: а - модулирующий сигнал, б -частотно-манипулированный сигнал, в и г – амплитудно-манипулированные сигналы, д – спектр частотно-манипулированного сигнала.
|
Подставив выражение (2.17) в (2.16), получим
(2.18)
При модуляции несущей модулирующим колебанием одной частоты спектр ЧМ-сигнала (рис. 2.11, б), как и при АМ, состоит из несущей частоты и двух боковых полос, но каждая боковая полоса содержит бесконечную последовательность гармонических колебаний, отстоящих друг от друга на , причем амплитуда k-го колебания (k=1, 2, 3, ...), считая от модулируемого сигнала , пропорциональна значению функции Бесселя первого родаk-го порядка при аргументе, равном индексу частотной модуляции .
Так как амплитуда боковых составляющих убывает по мере удаления от несущей частоты, то практически ширину спектра всегда ограничивают частотными составляющими, амплитуды которых не меньше некоторой определенной величины (5—10% амплитуды несущей частоты Vт до модуляции).
Приближенно ширину спектра ЧМ-сигнала можно определить из выражения
(2.19)
Видно, что чем меньше индекс частотной модуляции , тем уже практически необходимый спектр ЧМ-сигнала.
В зависимости от выбранного индекса модуляции различают узкополосную частотную модуляцию с малыми индексами и широкополосную — с большими индексами . При узкополосной ЧМ ширина спектра приближается к АМ, а при широкополосной — много больше, чем при АМ.
Основным преимуществом широкополосной ЧМ является высокая помехоустойчивость, значительно большая, чем при АМ, так как частота сигнала менее подвержена действию помех, чем, амплитуда.
При частотной манипуляции в качестве информационного сигнала используется последовательность прямоугольных импульсов (рис. 2.12, а). При этом ЧМ-сигнал имеет два граничных значения частоты: (рис. 2.12,б) . Если представить ЧМ-сигнал суммой двух сигналов U1 и U2 с амплитудной манипуляцией (рис. 2.12, в, г), то легко определить спектр сигнала при частотной манипуляции (рис 2.12, д).
Необходимая ширина спектра частотно-манипулированного сигнала будет равна , что больше, чем при амплитудной манипуляции на величину.