Фазовые модуляторы

Ф азовая модуляция осуществляется при помощи фазового модулятора, схема которого аналогична схеме кольцевого модулятора (рис. 3,б), в схеме лишь отсутствует фильтр ПФ и несущая подается на трансформатор Тр1, а на трансформатор Тр3 поступают передаваемые прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности. При подаче положительного импульса ( плюс на зажиме а) ток, разветвляясь, протекает через диоды Д1 и Д2, открывает их, создавая смещение U_см (рис. 1б ), что позволяет несущей свободно проходить через оба диода, так как их сопротивление в этом случае близко к нулю. Ток проходит по цепи: зажим в, диод Д1, зажимы д и е, диод Д2, зажим г. При подаче отрицательного импульса ( плюс снимается с зажима б) откроются диоды Д3 и Д4, а диоды Д1 и Д2 закроются, что изменит направление тока, создаваемое несущей. Путь тока в этом случае: зажим в, диод Д3, зажимы е и д, диод Д4, зажим г. При этом ток через обмотку W2 протекает в противоположном направлении по сравнению с предыдущим, что означает изменение фазы на 180 градусов.

Демодуляция ам колебаний

Демодуляция – выделение из сложного амплитудно-модулированного сигнала простейшего колебания, то есть восстанавливается сигнал информации. Так же этот процесс называется детектированием. Процесс детектирования состоит из воздействия амплитудно-модулированного сигнала на нелинейный элемент. Устройство, которое осуществляет процесс демодуляции, называется демодулятором.

Демодулятор выполняет функции, обратные тем, которые выполняются модулятором. От демодулятора требуется такое преобразование модулированного напряжения переменного тока, при котором получающийся на выходе сигнал постоянного тока должен быть пропорционален по величине входному сигналу, а по полярности должен определяться фазой модулированного входного напряжения переменного тока.

Процесс демодуляции можно получить также умножением амплитудно-модулированного сигнала f(t)sin₀t на sin₀t. Следовательно, демодулятор, как и модулятор, содержит множительное устройство. При демодуляции восстанавливается сигнал информации.

Д ля выделения сигнала информации и подавления гармоник на выходе демодулятора ставят фильтр низких частот. При выборе полосы пропускания фильтра руководствуются в основном двумя соображениями. Во-первых, фильтр не должен ухудшать динамические характеристики системы, а поэтому он не должен оказывать существенного влияния на фазочастотную характеристику разомкнутой системы в области низких и средних частот. Во-вторых, фильтр должен обеспечить хорошее сглаживание на высоких частотах и на частоте гармоник несущей частоты.

Также процесс демодуляции состоит из выпрямления амплитудно-модулированных

колебаний, в результате которого образуются импульсы несущей с огибающей, имеющей форму колебания передаваемого сообщения, и выделения из этих импульсов исходного сигнала путем фильтрации высокочастотных составляющих спектра импульсов. Схема демодулятора с однополупериодным выпрямлением представлена на рис.4

В качестве демодулятора применяется диод, обратный ток которого практически равен нулю. Выпрямление желательно осуществлять на линейной части вольт-амперной характеристики диода. Простейшим фильтром низких частот может служить конденсатор, подключенный параллельно сопротивлению нагрузки R_н. На вход демодулятора подается модулированное колебание U_м (рис 4,б). С выпрямителя на ФНЧ поступают колебания, изображенные на рис. 4,в. На нагрузке R_н выделяется демодулированное сообщение (рис. 4,г).

Приведем еще одну схему демодулятора (рис 5).

П ри отсутствии напряжения на входе демодулятора к выпрямительным элементам Д1 и Д2 (диодам) прикладывается только опорное напряжение. В положительный полупериод этого напряжения, когда диоды проводят и через них протекают равные по величине токи (в случае симметрии системы), на сопротивлениях R создаются равные падения напряжений. Выходное напряжение демодулятора U_вых, определяемое разностью потенциалов между точками А и В, в этом случае будет равно нулю.

Если входной сигнал отличен от нуля, то к одному из диодов прикладывается напряжение, большее по величине, а ко второму – меньшее, поскольку в первом случае опорное напряжение и напряжение входа действуют согласно, а во втором случае – встречно. Это приводит к тому, что токи в диодах перестают быть равными по величине. Следовательно, между точками А и В появляется разность потенциалов в виде напряжения U_вых, величина которого пропорциональна амплитуде напряжения входного сигнала, а полярность зависит от фазы этого напряжения.

Предположим, что опорное напряжение изменяется по закону U₀sin₀t, а входные напряжения на верхней и нижней половинках вторичной обмотки трансформатора имеют вид:

Если U₀ >> U_вх и можно пренебречь падением напряжения на диодах по сравнению с падением напряжения на сопротивлении нагрузки R, то действие опорного напряжения можно рассматривать как действие ключа, который замыкает схему на время положительного полупериода и размыкает ее на время отрицательного полупериода питающего напряжения. В этом случае в положительный полупериод, соответствующий знакам, приведенным на рис. 5, падения напряжений на сопротивлениях нагрузки R будут определяться выражениями

В ыходное напряжение демодулятора может быть найдено составлением разности U₁ – U₂

Это уравнение соответствует схеме демодулятора без конденсаторов С и имеет место в положительный полупериод опорного напряжения. В отрицательный полупериод напряжение на выходе равно нулю.

Подключение к схеме конденсаторов С образует фильтр низких частот, который выделяет сигнал информации и подавляет гармоники несущей частоты.

Демодуляция амплитудно-модулированных колебаний с одной боковой полосой (ОБП). При модуляции с двумя боковыми полосами передаваемое сообщение выделяется достаточно просто потому, что его частота (или спектр) является разностью (или суммой) между несущей и боковой частотой (или полосой). Так, если частота несущей 1000 гц, а частота сообщения 50 гц, то нижняя боковая частота – 950 гц, а верхняя – 1050 гц. Располагая значениями несущей и одной боковой частоты, легко выделить сообщение. Представим теперь, что на приеме получена лишь одна боковая частота, равная 950 гц. Определить по частоте 950 гц частоту модулирующего сообщения, не зная частоту несущей, невозможно. Для демодуляции при передаче ОБП необходимо восстановить несущую. Для этого в приемнике устанавливается генератор несущей частоты, и обе частоты ( принятая боковая и местная несущая) воздействуют на нелинейный элемент (демодулятор). На выходе демодулятора получается сложное несинусоидальное колебание, из которого с помощью фильтра низких частот выделяется передаваемое сообщение.

П ростейший демодулятор ОБП изображен на рис.6,а. На вход подаются боковая частота f_б и несущая частота f_н от генератора Г. В качестве демодулятора используется диод, в качестве фильтра емкость С, которая подавляет ненужные частоты (несущую и одну боковую). Возвращаясь к модуляции ОБП, отметим, что трудности ее осуществления возникают при удалении одной из боковых полос. Причем трудность модуляции возрастает с уменьшением разности между боковыми полосами частот. Сказанное поясняет пример, приведенный на рис.6,б где показана передача сообщения в полосе 100 гц с несущей 10000 гц. В первом случае передаваемое сообщение расположилось в диапазоне частот 9000-9100 гц, и поэтому после взаимодействия полосы с несущей разница между

боковыми частотами составит