Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Многотональный модулирующий сигнал




Многотональный модулирующий сигнал имеет произвольный спектральный состав. Математическая модель такого сигнала может быть аппроксимирована тригонометрической суммой гармонических составляющих, в пределе бесконечной:

е(t,n) = an cos(Wn t + Fn), (10)

где значения амплитуд an и начальных фаз Fn упорядоченной возрастающей последовательности гармоник Wn произвольны. Подставляя (10) в (2) и заменяя произведения M·an парциальными (частичными) коэффициентами модуляции:

Mn = M·an,

получим обобщенное уравнение амплитудно-модулированного сигнала и его физического спектра:

u(t) = Uн[1+ Мncos(Wnt+Fn)]×coswot. (11)

u(t)=Uнcoswot+(Uн/2) Mncos[(wo+ Wn) t+Fn]+(Uн/2) Mncos[(wo - Wn)t-Fn].

На рис. 8 приведен схематический пример амплитудных спектров модулирующего и АМ-сигналов при многотональной модуляции.

 

 

Рис. 8. Многотональная модуляция

 

Он также содержит полосы верхних и нижних боковых частот относительно несущей частоты wo, являющихся прямой и зеркальной масштабными копиями модулирующего сигнала. Полная ширина спектра АМ-сигнала равна удвоенной ширине спектра модулирующего сигнала.

 

1.2.4. Амплитудная модуляция с одной боковой полосой – однополосная амплитудная модуляция

Амплитудная модуляция с одной боковой полосой (АМсОБП, англ. Single-sideband modulation, SSB) – разновидность амплитудной модуляции (AM), широко применяемая в радиосвязи для уплотнения каналов и эффективного использования мощности передающей радиоаппаратуры.

При идентичности информации в группах верхних и нижних боковых частот нет никакой необходимости в их одновременной передаче. Одна из них перед подачей сигнала в канал связи может быть удалена, чем достигается двукратное сокращение полосы занимаемых сигналом частот. Уравнение сигнала с одной боковой полосой (ОБП – сигнал, single side band – SSB) может быть получено непосредственно из (4). Для верхней (знаки «+» во втором слагаемом) или нижней (знаки «–») боковой полосы:

u(t) = Uнcos(wot+jo) + (Uн/2) Mncos[(wo±Wn)t+jo ±Fn]. (12)

Внешняя форма ОБП – сигнала после удаления одной боковой полосы, пример которой приведен на рис. 9 для однотонального сигнала, сходна с обычным АМ – сигналом, но ее огибающая, как это нетрудно заметить, отличается от огибающей U(t), заданной при модуляции по при М = 1 (показана пунктиром).

 

 

Рис. 9. Однополосная амплитудная модуляция

 

Для демодуляции ОБП – сигнала может использоваться как двухполупериодное, так и синхронное детектирование, со всеми особенностями, присущими этим методам. Результаты демодуляции отличаются от демодуляции АМ – сигналов только в 2 раза меньшей амплитудой выходных сигналов.

 

1.2.5. Балансная амплитудная модуляция (БАМ)АМ с подавлением несущей частоты (АМ-ПН)

При однополосной модуляции возможно также подавление несущей частоты (полное или частичное, с оставлением пилот-сигнала), что позволяет полнее использовать мощность передатчика. Такой вид АМ модуляции называют балансной амплитудной модуляцией (БАМ).

Т.к. для передачи несущей частоты обычного радиосигнала с АМ используется большая часть мощности передающей аппаратуры (более 90 %), поэтому отсутствие в сигнале АМсОБП сигнала несущей частоты, а также одной из боковых полос дает возможность использовать всю мощность передающей аппаратуры для передачи только полезного сигнала. КПД модуляции становится равным 100%.

Так, для однотонального сигнала (без учета начальных фаз колебаний) при e(t) = Emax cosW t = UнM×cosW t имеем:

u(t) = UнM×cosWt×coswot = (UнM/2){cos[(wo+W)t] + cos[(wo-W)t]}, (13)

т.е. биения двух одинаковых по амплитуде гармонических сигналов с верхней и нижней боковыми частотами. По существу, однотональный модулирующий сигнал переносится на биения двух высоких частот.

Нижнюю боковую полосу частот в англоязычной терминологии обозначают аббревиатурой LSB (Lower Sideband), верхнюю полосу - USB (Upper Sideband).

Пример сигнала с балансной модуляцией приведен на рис. 10. Амплитудный спектр сигнала подобен приведенному на рис. 6 с отсутствующей несущей частотой wo.

Аналогично, многотональный балансно-модулированный сигнал имеет две симметричные относительно частоты wo группы верхних и нижних боковых колебаний:

u(t) = (Uн/2){ Mncos[(wo+Wn) t +Fn] + Mncos[(wo -Wn) t - Fn]}. (14)

 

 

Рис. 10. Балансная модуляция

 

Физическая сущность подавления несущей частоты заключается в следующем. При переходе огибающей биений U(t) через нуль фаза несущей частоты высокочастотного заполнения скачком изменяется на 1800, поскольку функция косинуса огибающей имеет разные знаки слева и справа от нуля. При этом в достаточно высокодобротной системе (с малыми потерями энергии), настроенной на частоту wo, колебания, возбужденные одним периодом биений, будут гаситься последующим периодом.

Однако балансная модуляция не получила широкого распространения в связи с трудностями, возникающими при демодуляции сигналов. В принципе, синхронное детектирование, как и для АМ, позволяет выполнять демодуляцию без каких-либо проблем, но при условии известной несущей частоты сигнала и точной фазовой синхронизации опорной частоты с несущей. Но во входном сигнале демодулятора при АМ-ПН несущая частота отсутствует, и автоматическая синхронизация становится невозможной. Для снятия этой трудности обычно применяют неполное подавление несущей и оставляют в модулированном сигнале определенный «остаток» несущей (пилот-сигнал), который и используется для фазочастотной автосинхронизации при демодуляции.

АМсОБП используется для передачи видеосигнала в аналоговых системах телевещания.

Использование АМсОБП приводит к существенному усложнению и удорожанию приёмной радиоаппаратуры, поэтому в бытовом радиовещании однополосная модуляция распространение не получила.

АМсОБП в настоящее время используют для передачи речевого сигнала в любительской и профессиональной радиосвязи, типичный сигнал с однополосной модуляцией занимает в радиоэфире полосу частот менее 5 кГц.

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 429; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.004 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты