Задача 3
Несущее колебание
с амплитудой
подвергается аналоговой однополосной
модуляции. Модулирующим сигналом
является сигнал
,
заданный в задаче
1. Необходимо:
-
построить график амплитудного спектра модулированного сигнала (значение частоты несущего колебания
выбирается из условий, что
); -
рассчитать ширину спектра модулированного сигнала и показать её на графике спектра;
-
изобразить и описать схему (функциональную или структурную) модулятора ОМ модуляции;
-
изобразить и описать схему (функциональную или структурную) детектора ОМ модуляции.
Решение
а) Построение графиков амплитудного спектра модулированного сигнала
На
рисунках 3.1 и 3.2 показан
спектр модулированного сигнала. Поскольку
,
частота несущего колебания выбрана
равной 1000 Гц, что значительно превышает
значение
.
На рисунке 3.1 изображен спектр сигнала
ОМ с нижней боковой полосой частот, а
на рисунке 3.2 – с верхней.
б) Расчёт ширины спектра модулированного сигнала
в) Модуляторы ОМ сигналов
При всей разнообразности схем модуляторов ОМ сигналов в них реализуется два разных метода: фильтровый и фазовый.
Фильтровый метод формирования ОМ сигнала. Из определения ОМ сигнала вытекает, что для его формирования необходимо из спектра амплитудно- или балансно-модулированного сигнала выделить фильтром одну боковую полосу частот: верхнюю или нижнюю. Этот метод получения ОМ сигнала называют фильтровым. Его структурную схему приведено на рисунке 3.3. Сначала балансным модулятором формируют двухполосный БМ сигнал. Затем фильтрами ПФ1 и ПФ2 выделяют необходимую боковую полосу частот.
Рисунок 3.1 – Спектр сигнала ОМ с нижней боковой полосой частот.
Рисунок 3.2 – Спектр сигнала ОМ с верхней боковой полосой частот.
Рисунок 3.3 – Структурная схема фильтрового метода формирования ОМ сигналов.
Недостаток этой
схемы в том, что полосовые фильтры имеют
очень узкую полосу разфильтрации. Это
требование выплывает из того, что
частотное разделение между боковыми
полосами равняется
при любой частоте несущей
.
Как правило, при фильтровом методе
формирования ОМ сигнала используются
высокодобротные пьезокерамические или
кварцевые фильтры.
Рисунок 3.4 – Структурная схема фазового метода формирования ОМ сигналов.
Фазовый метод
формирования ОМ сигнала. Для получения
ОМ сигнала фазовым методом необходимо
последовательно использовать все
операции, которые поданы в математическом
описании ОМ сигнала
:
рассчитать произведения несущей
и модулирующего сигнала
;
преобразовать сигнал
в
и
в
,
для чего их пропускают через фазовращатели
с
,
рассчитать произведение
и
;
рассчитать сумму или разность полученных
произведений. В результате получаем ОМ
сигнал: на выходе сумматора – нижнюю
боковую полосу частот, на выходе
отнимателя – верхнюю боковую полосу
частот. Схемная реализация такой
последовательности приведена на рисунке
3.4.
г) Детекторы ОМ сигналов
Синхронным называется амплитудное детектирование, в котором используются данные про частоту и начальную фазу несущей модулированного сигнала. Принцип синхронного детектора (СД) основан на перемножении АМ-сигнала и гармонического колебания опорного генератора и выделении ФНЧ из произведения составляющих модулирующего сигнала. Частота и фаза гармонического колебания опорного колебания совпадают с частотой и фазой несущей модулированного сигнала. Функциональная схема СД приведена рисунке 3.5.
Рисунок 3.4 – Структурная схема синхронного детектора.