Получение сигналов с угловой модуляцией

3.Струк­турная схема модулятора Армстронга

Рис.3.

Здесь к одному из входов сумматора приложен сигнал v_u поступающий с балансного модулятора БМ. На второй вход сумматора подается, немодулированный сигнал v₂ с вы­хода фазовращателя, изменяющего фазу гармонического сиг­нала несущей частоты на 90° в сторону запаздывания. Таким образом, сиснал на выходе данного модулятора:

где U_m1 и U_m2 — некоторые постоянные амплитуды.

Рассмотрим векторную диаграмму этого колебания.

Немодулированной составляющей U_m2 sinω₀t отвечает постоянный вектор ОВ длинойU_m2. Балансно-модулированный сигнал U_mlS(t)cosω₀t отображается вектором ВА. Длина этого вектора ВА непостоянна во времени, однако он всегда перпендикулярен вектору ОВ. Ясно, что результирующий вектор OA с тече­нием времени будет поворачиваться, имея центр вращения в точке О. Угол ω(t), входящий в выражение ψ(t) = ω₀t+φ(t) полной фазы сигнала на выходе модулятора, очевидно, можно найти из соотношения

tgφ(t)= U_m1S(t)/U_m2 (11)

Обычно стремятся получить линейную зависимость между сигналом S(t) и фазовым углом φ(t). Для этого устанавли­вают такой режим работы модулятора, когда U_ml << U_m2, так что

В этом случае мгновенная частота выходного сигнала приближенно пропорциональна производной низкочастотного передаваемого колебания:

Согласно выражению (12) должен работать с малым индексом модуляции, т.е. с ма­лой девиацией частоты. Чтобы преодолеть этот недостаток, в передатчиках ФМ- и ЧМ-сигналов после модулятора предусматривают многократное умножение частоты. Если на входе умножителя девиация частоты составляет Δω, то на выходе она будет равна nΔω, где n— кратность умножения.

Лекция №23

Амплитудное, фазовое и частотное детектирование

Объединяя нелинейные элементы с соответствующими линейными частотно-избирательными звеньями, можно создавать устройства для детектирования (демодуляции) радио­сигналов.

1.Принцип детектирования АМ-снгналов.

Операция амплитуд­ного детектирования прямо противоположна амплитудной модуляции. Имея на входе идеального детектора АМ-колебание

U_вх(t)=U_mBX(l + Мcos Ωt) cosω₀t, следует получить на выходе низкочастотный сигнал U_вых(t)=U_m cosΩt пропор­циональный передаваемому сообщению. Эффективность ра­боты детектора принято оценивать коэффициентом детекти­рования

K_дет=U_mBblХ/(MU_mBX) (1)

равным отношению амплитуды низкочастотного сигнала на выходе.

Рис.1.

Рассмотрим схему коллекторного детек­тора, представляющего собой транзисторное устройство с нагрузкой в виде параллельной RC-цепи. Для детектирования должны выполняться следующие требования:

При этом подавляется составляющая. Это означает, что для сигнала с частотой Ω модуляции нагрузка детектора практически резистивна и равна R_Н, в то же время модуль сопротивления нагрузки, а значит, и коэф­фициент передачи пренебрежимо мал.

Пусть входное напряжение на базе транзистора:

U_бэ (t)=Uо+U_mвx(1 + МcosΩt)cosω₀t (3)

и U_mBX достаточно велика для того, чтобы можно было воспользоваться кусочно-линейной аппроксима­цией вольт-амперной характеристики нелинейного элемента. Положим также для простоты, что U₀ = U_H и угол отсечки тока V=90°.

Рис.2.

откуда коэффициент детектирования:

k_дет = 0.318SR_H (5)

Амплитуды U_вх и U_вых связаны прямо-пропорциональной зависимостью, то такой режим называется линейным.

2.Квадратичное детектирование.

Рассмотрим отдельно важ­ный для приложений случай детектирования слабых сигна­лов, когда вольт-амперная характеристика должна быть аппроксимирована степенной зависимостью вида

i(u) = a₀ + a_l(U_вх - U₀) + a₂(U_вх –U₀) +... (6)

пусть на вход подан сигнал:

U_Bx(t)=U₀+ U_mBX(l+McosΩt)cosω₀t (7)

Подставив (7) в (6) и среди разнообраз­ных комбинационных найдем составляющую:

i_H4(t) = a₂U_mBXM cosΩt +

Благодаря фильтрующему действию нагрузочной RС-цепи выходной сигнал будет определяться именно этим током:

U_вых(t) =E_пит - a₂R_HU²_mвх Mcos Ωt -1/4a₂ R_Н U²_mвх M2 cos2Ωt (9)

Полезный эффект детектирования пропорционален здесь величине U²_mвх поэтому детектирование называется квадратичным. Наличие cos2Ωt, говорит о том, что квадратичное детектирование сопровождается искажениями передаваемого сообщения. Введя коэффициент нелинейных искажений

K_нл=M/4

Дата добавления: 2014-01-14