Transcript Модулации - Сигнали и системи
Slide 1
ВИСШЕ ДЪРЖАВНО УЧИЛИЩЕ
КОЛЕЖ ПО ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И ПОЩИ - СОФИЯ
Модулации
Разработил:Калина Нейчева Златева
Сигнали и
системи
Slide 2
Съдържание
Основни принципи
Спектрални зависиости
Сравнителен анализ
Преминаване на амплитудно модулирани сигнали
през селективни вериги
Демодулация на амплитудно и
честотно модулирани сигнали
Демодулация на импулсно модулирани сигнали
Slide 3
Съдържание
Основни принципи
Спектрални зависиости
Видове модулации
Сравнителен анализ
Преминаване на амплитудно модулирани сигнали
през селективни вериги
Демодулация на амплитудно и
честотно модулирани сигнали
Демодулация на импулсно модулирани сигнали
Slide 4
Основни принципи
Модулацията представлява пренасяне на спектъра на сигнала, носител
на информация, във високочестотната област. Трябва да се отбележи, че
понятието “високочестотна област” е относително и само изразява
зависимостта
fo > FM ,
fo е честотата на носещия сигнал; FM -честотата на модулиращия сигнал.
Носещ сигнал
Модулиращ сигнал
аo (t)= Ao cos (ωot + φo )
s(t) = Aм cos (Ωt + φΩ )
ao(t)
s(t)
t
t
В зависимост от това дали носещия сигнал е
хармоничен или импулсна поредица има няколко видове
модулации.
Съдържание
Slide 5
Видове модулации
Модулации с хармоничен носещ сигнал
Амплитудна модулация
Ъглова модулация
Модулации с импулсен носещ сигнал
Амплитудно - импулсна модулация
Време - импулсна модулация
Широчинно – импулсна модулация
Съдържание
Slide 6
Амплитудна модулация
Общи сведения
Спектрален състав
Реализиране на АМ чрез нелинейна
система
Видове амплитудна модулация:
Балансна амплитудна модулация
Еднолентова модулация
Съдържание
Назад
Slide 7
Общи свдения
Амплитудната модулация е процес, при който се изменя амплитудата на
високочестотното трептение в съответствие с модулиращия сигнал.
Математически амплитудно модулирания сигнал може да се представи така:
аАМ(t) = [Ao + Ac s(t)] cos (ωot + φo ) =
= Ao [1 + ms(t)] cos (ωot + φo ),
s(t)
Модулиращ сигнал
s(t) = Aм cos (Ωt + φΩ )
t
ao
Носещ сигнал
аo (t)= Ao cos (ωot + φo )
t
аAM(t)
Amax
Амплитудно модулиран сигнал
Amin
t
Съдържание
Назад
Slide 8
Спектър на амплитудно модулиран сигнал
aАМ(t) = Ao cos ωot +
mAo cos[(ω
+ Ω)t + φо-φΩ] .
2
o - Ω)t +φо-φΩ] +
mAo cos[(ω
o
2
Изразът разкрива спектралния състав на амплитудно модулирания сигнал.
2
ωo ωo+Ω
ω
ωo
Вижда се, че има аАМ(t) има три честотни съставки.Първата е трептението с
високата честота: Ао cosωot.Останалите две съставки са трептения, чиито честоти
се различават от честотата на ао(t) с честотата на модулиращия сигнал: (ωо - Ω) и
(ωо + Ω).Амплитудите им са еднакви и равни на mAo/2.
ωo+Ω2
ωo-Ω
mAo
ωo+Ω1
2
Ao
ωo-Ω1
mAo
Ao
А
ωo-Ω2
А
ω
Ако модулиращия сигнал е различен от хармончния, неговият спектър се
ограничава до Ω2. В спектъра на модулирания сигнал се получават две
странични честоти.
Съдържание
Назад
Slide 9
Спектър на амплитудно модулиран сигнал
aАМ(t) = Ao cos ωot +
mAo cos[(ω
+ Ω)t + φо-φΩ] .
2
o - Ω)t +φо-φΩ] +
mAo cos[(ω
o
2
Изразът разкрива спектралния състав на амплитудно модулирания сигнал.
2
ωo ωo+Ω
ω
ωo
Вижда се, че има аАМ(t) има три честотни съставки.Първата е трептението с
високата честота: Ао cosωot.Останалите две съставки са трептения, чиито честоти
се различават от честотата на ао(t) с честотата на модулиращия сигнал: (ωо - Ω) и
(ωо + Ω).Амплитудите им са еднакви и равни на mAo/2.
ωo+Ω2
ωo-Ω
mAo
ωo+Ω1
2
Ao
ωo-Ω1
mAo
Ao
А
ωo-Ω2
А
ω
Ако модулиращия сигнал е различен от хармончния, неговият спектър се
ограничава до Ω2. В спектъра на модулирания сигнал се получават две
странични честоти.
Съдържание
Назад
Slide 10
Реализиране на амплитудна модулация
чрез нелинейна система
Показаната схема е на модулатор с
нелинеен елемент VD и теснолентов
филтър, съставен от бобината L и
кондензатор C , настроен на честотата
на носещото трептение.
На нелинейния елемент въздейства сумата от напреженията на носещото трептение uo
и на модулиращатия сигнал uм.
u = uo + uм = Uo cos ωot + Uм cos Ωt
А
ω
А
Ω 2Ω
ωo
2ωo ω
Съдържание
А
ωo
ωo + Ω
ωo
Лентов
филтър
ωo - Ω
А
Нелинеен
елемент
ωo + Ω
ω
ωo - Ω
Ω
ω
Назад
Slide 11
Балансна амплитудна модулация
Балансна модулация може да се осъществи
чрез един умножител.Нека неговата
характеристика е
uизх = α1 uвх1.uвх2.
Ако в израза се заместят напреженията на
носещото трептение и на модулиращия сигнал,
се получава
uизх = uБАМ = аUoUм cosωot.cosΩt =
=
cos(ωo + Ω)t
αUoUм
2
cos(ωo - Ω)t +
αUoUм
2
Коефициентът а има размерност V-1
(обратна на напрежение) по тази причина аUм =
m
Съдържание
Назад
Slide 12
Еднолентова модулация
Нека двата умножителя имат еднакви
характеристики от вида uизх = αuвх1 uвх2.
На изхода на първия от тях се получава
напрежението
Фиг.1
Напрежението на изхода на втория умножител е
При сумирането на двете напрежения техните втори съставки ще се умножат
взаимно, защото са дефазирани на ъгъл π. Получава се
uSSB = αUoUм cos(ωo - Ω)t.
Съдържание
Назад
Slide 13
Ъглова модулация
Общи сведениия
Спектрален състав
Получаване на трептения с ъглова модулация
Видове ъглова модулация:
Честотна модулация
Фазова модулация
Съдържание
Назад
Slide 14
Общи сведения
Ъгловата модулация е процес, при който фазовия ъгъл на
носещото трептение се изменя в такт с модулиращия сигнал.
За да бъде обяснена разликата между честотната модулация и
фазовата модулация, като две разновидности на ъгловата модулация,
трябва да да се изяви връзката между честота и фаза на трептението.
Нека x1(t) да е хармонично трептение с честота
ω1:
x1(t) = X1 sin ω1t = X1 sin ψ1 ,
а x2(t) да е хармоничното трептение с четота ω2 :
x2(t) = X2 sin ω2t = X2 sin (ω1t + ∆ ωt) = X2 sin ψ2,
Когато се напише ω, това е
честота,под ωt вече се разбира
фаза (фазов ъгъл). Двете
трептения могат да бъдат
представени като два
вектора
като честотата ω2 > ω1 и разликата ∆ω= ω2 - ω1 > 0
Съдържание
Назад
Slide 15
B2
α(t)
ω2t
0
ω1t
B1
Двете трептения могат да бъдат представени като
два вектора, които се въртят по посока, обратна на
въртенето на часовниковата стрелка ,с ъглови
скорости ω1 и ω2.Векторът ОВ2 ще изпреварва
вектора ОВ1 .Разликата между два вектора се
определя с ъгъла α(t) = ∆ ωt.
Тогава
x1(t) = X1 sin ω1t
x2(t) = X2 sin [ω1t + α(t)].
Следователно по-високата честота на едно трептение спрямо друго,
прието за основно, може да се разгледа като прибавяне на постоянно
нарастваща фаза α(t).
Съдържание
Назад
Slide 16
Спектрални зависиости
Спектър на амплитудно модулиран сигнал
Спектър на честотно модулиран сигнал
Съдържание
Slide 17
Честотна модулация
Честотата се променя в такт с модулиращия сигнал
aм
Модулиращото трептение
t
ао
aм(t)=Aм x(t),
Носещото трептение
t
Модулираното трептение
aчм
ачм(t)=Ао cos [ωot + кчм Ам x(t) + φo ]
t
= Ао cos ψчм
Съдържание
Назад
Slide 18
Фазова модулация
Началната фаза се изменя в такт с модулиращия нискочестотен сигнал
aм
Модулиращото трептение
t
ам(t) = Aм x(t)
ао
t
aфм
Носещото трептение
ао (t) = Aocos (ωot + φo) = Aocos ψ
Модулираното трептение
t
афм(t) = Aocos [ ωot + кфм Ам x(t) +φo=
= Aocos [ ωot +∆φx(t) + φo].
Съдържание
Назад
Slide 19
Спектър на честотно модулиран сигнал
UoJ5
UoJ2
UoJ1
UoJо
UoJ1
ωо - 5Ω
ωо - 4Ω
ωо - 3Ω
ωо - 2Ω
ωо - Ω
ωо
ωо + Ω
ωо +2 Ω
ωо + 3Ω
ωо +4 Ω
ωо + 5Ω
UoJ5
UoJ2
Спектралната диаграма на честотната модулация. Широчината на
честотната лента е SЧМ. При постоянна девиация на честотата SЧМ нараства
с нарастването на Ω.
SЧМ
При спектъра на фазовата модулация амплитудите на честотните
съставки на сигнала не зависят от честотата на модулиращия сигнал,
защото влияе аргументът на беселовите функции mφ = ∆φm
Различията между SЧМ и SФМ при mω = mφ >> 1 се забелязват много
добре чрез грубото приближение
SЧМ ≈ 2Ωmω =2∆ωm
SФМ≈ 2Ωmφ=2Ω∆φm
Вижда се , че честотата на модулиращия сигнал Ω не влияе
на SЧМ, а широчината на честотната лента при фазова модулация SФМ
е пропорционална на Ω.
Съдържание
Назад
Slide 20
Спектър на честотно модулиран сигнал
UoJ5
UoJ2
UoJ1
UoJо
UoJ1
ωо - 5Ω
ωо - 4Ω
ωо - 3Ω
ωо - 2Ω
ωо - Ω
ωо
ωо + Ω
ωо +2 Ω
ωо + 3Ω
ωо +4 Ω
ωо + 5Ω
UoJ5
UoJ2
Спектралната диаграма на честотната модулация. Широчината на
честотната лента е SЧМ. При постоянна девиация на честотата SЧМ нараства
с нарастването на Ω.
SЧМ
При спектъра на фазовата модулация амплитудите на честотните
съставки на сигнала не зависят от честотата на модулиращия сигнал,
защото влияе аргументът на беселовите функции mφ = ∆φm
Различията между SЧМ и SФМ при mω = mφ >> 1 се забелязват много
добре чрез грубото приближение
SЧМ ≈ 2Ωmω =2∆ωm
SФМ≈ 2Ωmφ=2Ω∆φm
Вижда се , че честотата на модулиращия сигнал Ω не влияе
на SЧМ, а широчината на честотната лента при фазова модулация SФМ
е пропорционална на Ω.
Съдържание
Назад
Slide 21
Получаване на трептения с ъглова модулация
Честотна модулация
Фазова модулация
Съдържание
Назад
Slide 22
Получаване на трептения с честотна модулация
Получаването на ъглово модулирани
трептения се осъществява чрез генератор,
съставен от активен елемент (транзистор,
операционен усилвател и пр.) и трептяща
система. Активният елемент управлява
енергията от източника за захранване към
трептящата система с цел да се
компенсират загубите в нея и да се получат
незатихващи трептения. Честотата на
трептенията се определя преди всичко от
елементите на трептящата система. В
схемата на генератора, дадена на фигурата,
това са елементите на трептящия кръг.
Съдържание
Назад
Slide 23
Получаване на трептения с фазова модулация
Получаването на трептения с фазова модулация е
показано на фигурата. Схемата на модулатора
съдържа умножител, дефазатор на ъгъл π/2 и
суматор. Носещото трептение се създава в отделен
генератор с постоянна честота ωo и се прилага към
умножителя заедно с модулиращия сигнал. Чрез
умножението се получава балансна амлитудна
модулация. Векторната диаграма на модулираното
трептение uБАМ(t) съдържа само двете странични
съставки, чието въртене със скорост Ω е
противоположно. След това те се сумират с
носещото трептение, което е дефазирано на π /2.По
тази причина ъгълът между U'o в Uфм се изменя в
зависимост от модулиращия сигнал. Фазова
модулация може да се получи, ако носещото
трептение се усилва от усилвател, чиито товар е
трептящ кръг, настроен на честота ωо. Реактивният
елемент, управляван от модулиращия сигнал, се
включва към трептящия кръг и внася разстройка,
която е съпроводена с изменение на фазовия ъгъл.
Съдържание
Назад
Slide 24
Сравнителен анализ
Сравнението на честотно модулираните сигнали с амплитудно модулираните
сигнали води до следните изводи :
1. При амплитудната модулация вследствие на изменението на амплитудата на
модулирания мощността се изменя от 0 до 4 пъти мощността в режим на
мълчание, в зависимост коефициента на модулация m. Aмплитудата на честотно
модулираните сигнали не зависи от модулиращия сигнал. Следователно мощността
в режим на мълчание е равна на мощността на честотно модулирания сигнал.
Предавателят работи с постоянна мощност на излъчването.
2. Независимостта на амплитудата на честотно модулирания сигнал позволява на
приемането му да се приложи ограничение, с което се премахва до голяма степен
влиянието на шумовете.
aчм(t)
Ограничение
по амплитуда
t
Напред
Съдържание
Slide 25
Взема се първия хармоник на ограничения сигнал, който
представлява честотно модулираното трептение. Той се подава към
честотния демодулатор. Смущенията са премахнати.
Невъзможността изменението на амплитудата на амплитудно
модулирания сигнал вследствие шума да се отстранява чрез ограничение
води до получаване на изкривен демодулиран сигнал.
aам(t)
t
Напред
Съдържание
Назад
Slide 26
3.Широчината на спектъра на честотно модулирания сигнал за използваните в
практиката индекси на модулацията mω >>1 е много по-голяма от тази на
амплитудно модулиран сигнал при един и същ сигнал, което също повишава
шумоустойчивостта.
ωo+ nΩ
ωо
ωo+Ω
ω
Ωo - Ω
ωo-Ω
ωо
ωo- nΩ
aчм(t)
ωo+Ω
aам(t)
ω
Напред
Съдържание
Назад
Slide 27
4.Широчината на спектъра на амплитудно модулирания сигнал не зависи от
амплитудата на модулиращия сигнал (съответно индекса на модулация ), а
само от спектъра на модулиращия сигнал. Широчината на спектъра на честотно
модулирания сигнал зависи от индекса на модулацията mω . За най-често
срещаните случаи с mω >>1 широчината на спектъра на честотно модулирания
сигнал не зависи от спектъра на модулиращия сигнал, а само от честотната
девиация.
aам(t)
aчм(t)
m=0.5
m=0.5
ωо
ω
ωо
aам(t)
ω
aчм(t)
m=3
m=1
ωо
SAM=2Ω
ω
ωо
ω
SЧM=2(∆ωм + Ω)
=2Ω(m + 1)
Съдържание
Назад
Slide 28
Преминаване на амплитудно модулирани сигнали
през селективни вериги
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през
настроен трептящ кръг
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през
разстроен трептящ кръг
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през
двукръгова система
Съдържание
Slide 29
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през настроен
трептящ кръг
А
mAo
Ао
mAo
2
n(ω)
2
ωo- Ω ωo ωo+ Ω ω
ωр
А
ω
Ао
m’Ao
m’Ao
2
2
ωo- Ω ωo ωo+ Ω ω
Нека амплитудно
модулирано с
хармоничен
сигнал
напрежение да се
подава към паралелен трептящ кръг .
Първо ще разгледаме случая, когато
резонансната честота на кръга ωр съвпада
с носещата честота ωo. Поради силно
изразената неравномерност на
резонансната характеристика n(ω)
съотношението между трите съставки на
амплитудно модулирания сигнал ще се
измени . Двете странични съставки ще
бъдат намалени. Модулацията става по плитка с нов индекс на модулация m’.
Напред
Съдържание
Назад
Slide 30
А
Ао
n(ω)
ωo
ω
А
ωр
ω
Ао
ωo
Ако модулиращия сигнал не е
хармоничен и ωo = ωр ,
амплитудите на съставките в
страничните ленти ще бъдат
намалени в различна степен. Найсилно ще е влиянието върху
високите честоти на спектъра. По
тази причина например при
възпроизвеждане музиката и
говорът ще звучат глухо.
ω
Назад
Slide 31
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през разстроен
трептящ кръг
А
ωo- Ω ωo ωo+ Ω ω
n(ω)
0
А
ωр
ω
ωo- Ω ωoωo+ Ω ω
Разглежда се случаят, когато резонансната честота се различава
от носещата, т.е. ωo ≠ ωр. Може да се начертае векторна
диаграма . Амплитудата на долната съставка
(вектор ) е по-малка от амплитудата на
горната съставка (вектор ) поради
C разстройката
D
на кръга. Резултатния
вектор на амплитудно модулирания
сигнал вече не е съпосочен с вектора на
носещия, а го изпреварва наъгъл θ. Той
A изменя
B и амплитудата си по закон,
отличен от този на модулиращия сигнал (
в случая синусоидален ). Следователно
на изхода на устройството, което съдържа разстроен
трептящ кръг, се получава сигнал, обвивката на който се
различава по форма от модулиращия сигнал. Спектърът му
съдържа нови честоти, кратни на Ω. Следователно при
преминаването на амплитудно модулиран сигнал през
разстроен кръг се получават нелинейни изкривяванията, в
резултат на която изходния сигнал се отличава силно от
входния. Появява се и псевдофазова модулация. Това е
типичен случай на поява на нелинейни изкривявания при
преминаване на модулиран сигнал през линейна верига.
Напред
Съдържание
Назад
Slide 32
А
n(ω)
ωo
ω
ωр
А
ωo
Ако модулиращия сигнал е с богат
спектър, се получава картината . В
този случай определена част от
спектъра ще получи по-голямо
усилване, в определени случаи може
да доведе до повишаване на
разбираемостта на говора или до подобро звучене на музикалната пиеса.
ω
ω
Назад
Slide 33
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през
двукръгова система
А
K
А
ωo- Ω ωo ωo+ Ω
ω
ωI ωII ωIII
ω
ωo- Ω ωo ωo+ Ω
ω
При силна връзка характерът на
изкривяванията зависи от съотношението
между честотата на модулирания сигнал и
резонансните честоти на двукръговата
система. На фигурата е посочен случаят,
когато ωI = ωo - Ω и ωII = ωo + Ω.
Тогава амплитудите на страничните
съставки ще нараснат в по-голяма степен
на тази на носещия сигнал и при
достатъчно голям индекс на модулация m
на изхода на двукръговата система ще се
получи премодулиран сигнал. При
разстройка на двукръговата система
спрямо честотата на носещия сигнал ωIII ≠
ωo ще се получат аналогични
изкривявания, както при разстроен
единичен кръг. Трябва да се отчете обаче
влиянието на двата максимума.
Съдържание
Назад
Slide 34
Демодулация на амплитудно и
честотно модулирани сигнали
Демодулиация на амплитудно модулирани сигнали
Демодулация на честотно модулирани сигнали
Съдържание
Slide 35
Демодулация на амплитудно модулирани сигнали
При амплитудната, честотната и фазовата модулация в спектъра
на модулирания сигнал не се съдържат съставки с честоти от
спектъра на модулиращия сигнал. За да се получат такива
съставки е необходимо да се извърши преобразуване на
честотата. Това налага използването на нелинейни елементи или
линейни системи с променливи параметри.
аАМ
Нелинеен
елемент
аизх=ам
НЧФ
Съдържание
Назад
Slide 36
Демодулация на честотно модулирани сигнали
На фигурата се вижда, че изходен сигнал може да се вземе от
няколко точки. Ако като такъв се приеме напрежението след филтъра, то ще е
пропорционално на фазовото отместване, респективно честотната девиация
на приетия сигнал спрямо централната честота на управляемия генератор.
При условие, че последната е равна на междината честота на
радиоприемното устройство, работещо с честотна или фазова модулация,
сигналът след филтъра е детектирано нискочестотно напрежение, т.е.
полезният сигнал.
аЧМ
fЧМ
Система
за ФАДЧ
настроена
на fо
Ограничи
тел
ФД
НЧФ
fГ
УГ
амод
ФД-фазов детектор
НЧФ-нискочестотен
филтър
УГ-управляем генератор
fо- честотата на носещия
сигнал
Средната честота на УГ
fГср=fо
Демодулиран сигнал
Съдържание
Назад
Slide 37
Амплитудно - импулсна модулация
При този вид модулация се изменя се амплитудата на
импулсите в зависимост от модулиращия сигнал .
Носещия сигнал
aм
aо(t) = AoS(t)
Ам
t
Модулиращия сигнал
aм(t) = Aм cos Ωt
аАИМ
Амплитудно – импулсно
модулирания сигнал
t
аАИМ(t) = Ao (1 + m cos Ωt ) S (t)
Спектрален състав
Съдържание
Назад
Slide 38
Спектрален състав на амплитудно модулирани
сигнали
A
ао/2
Ao1
Ao3
mао/2
Ao2
Ao4
Ao6
2ωo 3ωo 4ωo
5ωo 6ωo
ωo + Ω
ω
ωo - Ω
Ω
Ao5
ω
Спектърът на АИМ сигнал, съдържа постоянна съставка ао/2,
съставките на носещия сигнал с честоти nωo (кратни на честотата
на носещия сигнал ωо ) и амплитуди Aon и съставки с честоти
(nωо ± Ω ) и амплитуди mAon /2.Освен тези хармоници спектърът
съдържа и една съставка с честотата на модулиращия сигнал Ω и
амплитудата mao/2.
Съдържание
Назад
Slide 39
Време - импулсна модулация
Честотно – импулсна модулация (ЧИМ)
Фазово - импулсна модулация (ФИМ)
Съдържание
Назад
Slide 40
Честотно – импулсна модулация (ЧИМ)
Честотата на повторение на импулсите зависи от модулиращия сигнал.
Спектралните съставки на ЧИМ сигнала се определят с помощта на
Беселовите функции. Следователно около всеки от носещите
хармоници се получават повече от две странични съставки ( при
хармоничен модулиращ сигнал )и спектърът е по-богат в сравнение с
този при АИМ.
ам
t
ачим
t
Съдържание
Назад
Slide 41
Фазово - импулсна модулация (ФИМ)
Характеризира се с отместване на импулсите в
зависимост от модулиращия сигнал. Фазовото
отместване на импулсите е съпроводено с изменение на
честотата на повторение. Това показва взаимната
зависимост между честотно- и фазово- модулирани
трептения.
aM
t
афим
t
Спектрален състав
Съдържание
Назад
Slide 42
Спектрален състав
Фазово - модулираното трептение съдържа освен
съставките с честота nωo, nωo ± mΩ(m, n =
1,2…)още постоянна съставка и съставка с
честотата на модулиращия сигнал.
3ωo + Ω
3ωo + 2Ω
2ωo
3ωo
3ωo - 2Ω
3ωo - Ω
2ωo + Ω
2ωo + 2Ω
ωo + Ω
ωo + 2Ω
ωo
ωo - 2Ω
ωo - Ω
Ω
2ωo - 2Ω
2ωo - Ω
A
Съдържание
ω
Назад
Slide 43
Широчинно – импулсна модулация
Общи сведения
Едностранна ШИМ (ЕШИМ)
Двустранна ШИМ (ДШИМ)
Съдържание
Назад
Slide 44
Общи сведения
Импулсите на носещото трептение изменят широчината си в
зависимост от модулиращия сигнал. На фигурата е дадена графиката
на модулиращия сигнал и на аШИМ(t). Вижда се ,че при нарастване на
аМ(t) импулсите увеличават височината си , а при намаляване широчината става по-малка. При тези изменения височината се
запазва постоянна.
ам
t
ашим
t
Съдържание
Назад
Slide 45
Едностранна широчинно - импулсна модулация
Изменението на импулсите е едностранно. Единият от
фронтовете се измества, а другият не изменя
положението си. В този случай се появява и фазово импулсна модулация. Едностранното изместване на
широчината се отразява на положението на импулсите,
което се определя от тяхната средна точка върху
абцисната ос. Това означава и изменение на фазата на
импулсите в зависимост от модулиращия сигнал.
Съдържание
Назад
Slide 46
Двустранна широчинно - импулсна модулация
Широчината на импулсите се изменя двустранно.
Двата фронта се изместват симетрично в зависимост от
модулиращия сигнал.
Съдържание
Назад
Slide 47
Демодулация на импулсно модулирани сигнали
Демодулация на амплитудно – импулсно модулиран
сигнал
Демодулация на честотно – импулсно модулиран
сигнал
Демодулация на широчино – импулсно модулиран
сигнал
Съдържание
Slide 48
Демодулация на амплитудно – импулсно модулиран сигнал
От спектралната диаграма може да се направи
извода, демодулацията на АИМ сигнал се извършва с
помощта на ниско честотен филтър, който трябва да
пропусне само спектъра на модулиращия сигнал.
Това е типичен случай на демодулация с използване
само на линейна система – нискочестотен филтър.
ао/2
Ao1
Ao3
mао/2
Ao2
ω
Ao5
Ao4
Ao6
2ωo 3ωo 4ωo
5ωo 6ωo
ωo + Ω
Ω
ωo - Ω
A
Съдържание
ω
Назад
Slide 49
Демодулация на честотно – импулсно модулиран сигнал
Демодулацията се извършва като първоначално ЧИМ
сигнала се преобразува в АИМ или ШИМ сигнал и след
това се демодулира по съответния начин. В
съвременните комуникационни и радиотехнически
системи се използват демодулатори, съдържащи
системи за фазова автоматична донастройка на
честотата. (ФАДЧ)
Съдържание
Назад
Slide 50
Демодулация на широчино – импулсно модулиран сигнал
Демодулацията на ШИМ се извършва аналгично
на тази при амплитудно импулсната модулация с
линейна система. ШИМ се използва широко в
битовата техника, системите с гласова комуникация,
електронни игри и други.Демодулацията на сигнала
се извършва с помощта на ниско честотен филтър,
който трябва да пропусне само спектъра на
модулиращия сигнал. Това е типичен случай на
демодулация с използване само на линейна система –
нискочестотен филтър.
Съдържание
Назад
ВИСШЕ ДЪРЖАВНО УЧИЛИЩЕ
КОЛЕЖ ПО ТЕЛЕКОМУНИКАЦИИ И ПОЩИ - СОФИЯ
Модулации
Разработил:Калина Нейчева Златева
Сигнали и
системи
Slide 2
Съдържание
Основни принципи
Спектрални зависиости
Сравнителен анализ
Преминаване на амплитудно модулирани сигнали
през селективни вериги
Демодулация на амплитудно и
честотно модулирани сигнали
Демодулация на импулсно модулирани сигнали
Slide 3
Съдържание
Основни принципи
Спектрални зависиости
Видове модулации
Сравнителен анализ
Преминаване на амплитудно модулирани сигнали
през селективни вериги
Демодулация на амплитудно и
честотно модулирани сигнали
Демодулация на импулсно модулирани сигнали
Slide 4
Основни принципи
Модулацията представлява пренасяне на спектъра на сигнала, носител
на информация, във високочестотната област. Трябва да се отбележи, че
понятието “високочестотна област” е относително и само изразява
зависимостта
fo > FM ,
fo е честотата на носещия сигнал; FM -честотата на модулиращия сигнал.
Носещ сигнал
Модулиращ сигнал
аo (t)= Ao cos (ωot + φo )
s(t) = Aм cos (Ωt + φΩ )
ao(t)
s(t)
t
t
В зависимост от това дали носещия сигнал е
хармоничен или импулсна поредица има няколко видове
модулации.
Съдържание
Slide 5
Видове модулации
Модулации с хармоничен носещ сигнал
Амплитудна модулация
Ъглова модулация
Модулации с импулсен носещ сигнал
Амплитудно - импулсна модулация
Време - импулсна модулация
Широчинно – импулсна модулация
Съдържание
Slide 6
Амплитудна модулация
Общи сведения
Спектрален състав
Реализиране на АМ чрез нелинейна
система
Видове амплитудна модулация:
Балансна амплитудна модулация
Еднолентова модулация
Съдържание
Назад
Slide 7
Общи свдения
Амплитудната модулация е процес, при който се изменя амплитудата на
високочестотното трептение в съответствие с модулиращия сигнал.
Математически амплитудно модулирания сигнал може да се представи така:
аАМ(t) = [Ao + Ac s(t)] cos (ωot + φo ) =
= Ao [1 + ms(t)] cos (ωot + φo ),
s(t)
Модулиращ сигнал
s(t) = Aм cos (Ωt + φΩ )
t
ao
Носещ сигнал
аo (t)= Ao cos (ωot + φo )
t
аAM(t)
Amax
Амплитудно модулиран сигнал
Amin
t
Съдържание
Назад
Slide 8
Спектър на амплитудно модулиран сигнал
aАМ(t) = Ao cos ωot +
mAo cos[(ω
+ Ω)t + φо-φΩ] .
2
o - Ω)t +φо-φΩ] +
mAo cos[(ω
o
2
Изразът разкрива спектралния състав на амплитудно модулирания сигнал.
2
ωo ωo+Ω
ω
ωo
Вижда се, че има аАМ(t) има три честотни съставки.Първата е трептението с
високата честота: Ао cosωot.Останалите две съставки са трептения, чиито честоти
се различават от честотата на ао(t) с честотата на модулиращия сигнал: (ωо - Ω) и
(ωо + Ω).Амплитудите им са еднакви и равни на mAo/2.
ωo+Ω2
ωo-Ω
mAo
ωo+Ω1
2
Ao
ωo-Ω1
mAo
Ao
А
ωo-Ω2
А
ω
Ако модулиращия сигнал е различен от хармончния, неговият спектър се
ограничава до Ω2. В спектъра на модулирания сигнал се получават две
странични честоти.
Съдържание
Назад
Slide 9
Спектър на амплитудно модулиран сигнал
aАМ(t) = Ao cos ωot +
mAo cos[(ω
+ Ω)t + φо-φΩ] .
2
o - Ω)t +φо-φΩ] +
mAo cos[(ω
o
2
Изразът разкрива спектралния състав на амплитудно модулирания сигнал.
2
ωo ωo+Ω
ω
ωo
Вижда се, че има аАМ(t) има три честотни съставки.Първата е трептението с
високата честота: Ао cosωot.Останалите две съставки са трептения, чиито честоти
се различават от честотата на ао(t) с честотата на модулиращия сигнал: (ωо - Ω) и
(ωо + Ω).Амплитудите им са еднакви и равни на mAo/2.
ωo+Ω2
ωo-Ω
mAo
ωo+Ω1
2
Ao
ωo-Ω1
mAo
Ao
А
ωo-Ω2
А
ω
Ако модулиращия сигнал е различен от хармончния, неговият спектър се
ограничава до Ω2. В спектъра на модулирания сигнал се получават две
странични честоти.
Съдържание
Назад
Slide 10
Реализиране на амплитудна модулация
чрез нелинейна система
Показаната схема е на модулатор с
нелинеен елемент VD и теснолентов
филтър, съставен от бобината L и
кондензатор C , настроен на честотата
на носещото трептение.
На нелинейния елемент въздейства сумата от напреженията на носещото трептение uo
и на модулиращатия сигнал uм.
u = uo + uм = Uo cos ωot + Uм cos Ωt
А
ω
А
Ω 2Ω
ωo
2ωo ω
Съдържание
А
ωo
ωo + Ω
ωo
Лентов
филтър
ωo - Ω
А
Нелинеен
елемент
ωo + Ω
ω
ωo - Ω
Ω
ω
Назад
Slide 11
Балансна амплитудна модулация
Балансна модулация може да се осъществи
чрез един умножител.Нека неговата
характеристика е
uизх = α1 uвх1.uвх2.
Ако в израза се заместят напреженията на
носещото трептение и на модулиращия сигнал,
се получава
uизх = uБАМ = аUoUм cosωot.cosΩt =
=
cos(ωo + Ω)t
αUoUм
2
cos(ωo - Ω)t +
αUoUм
2
Коефициентът а има размерност V-1
(обратна на напрежение) по тази причина аUм =
m
Съдържание
Назад
Slide 12
Еднолентова модулация
Нека двата умножителя имат еднакви
характеристики от вида uизх = αuвх1 uвх2.
На изхода на първия от тях се получава
напрежението
Фиг.1
Напрежението на изхода на втория умножител е
При сумирането на двете напрежения техните втори съставки ще се умножат
взаимно, защото са дефазирани на ъгъл π. Получава се
uSSB = αUoUм cos(ωo - Ω)t.
Съдържание
Назад
Slide 13
Ъглова модулация
Общи сведениия
Спектрален състав
Получаване на трептения с ъглова модулация
Видове ъглова модулация:
Честотна модулация
Фазова модулация
Съдържание
Назад
Slide 14
Общи сведения
Ъгловата модулация е процес, при който фазовия ъгъл на
носещото трептение се изменя в такт с модулиращия сигнал.
За да бъде обяснена разликата между честотната модулация и
фазовата модулация, като две разновидности на ъгловата модулация,
трябва да да се изяви връзката между честота и фаза на трептението.
Нека x1(t) да е хармонично трептение с честота
ω1:
x1(t) = X1 sin ω1t = X1 sin ψ1 ,
а x2(t) да е хармоничното трептение с четота ω2 :
x2(t) = X2 sin ω2t = X2 sin (ω1t + ∆ ωt) = X2 sin ψ2,
Когато се напише ω, това е
честота,под ωt вече се разбира
фаза (фазов ъгъл). Двете
трептения могат да бъдат
представени като два
вектора
като честотата ω2 > ω1 и разликата ∆ω= ω2 - ω1 > 0
Съдържание
Назад
Slide 15
B2
α(t)
ω2t
0
ω1t
B1
Двете трептения могат да бъдат представени като
два вектора, които се въртят по посока, обратна на
въртенето на часовниковата стрелка ,с ъглови
скорости ω1 и ω2.Векторът ОВ2 ще изпреварва
вектора ОВ1 .Разликата между два вектора се
определя с ъгъла α(t) = ∆ ωt.
Тогава
x1(t) = X1 sin ω1t
x2(t) = X2 sin [ω1t + α(t)].
Следователно по-високата честота на едно трептение спрямо друго,
прието за основно, може да се разгледа като прибавяне на постоянно
нарастваща фаза α(t).
Съдържание
Назад
Slide 16
Спектрални зависиости
Спектър на амплитудно модулиран сигнал
Спектър на честотно модулиран сигнал
Съдържание
Slide 17
Честотна модулация
Честотата се променя в такт с модулиращия сигнал
aм
Модулиращото трептение
t
ао
aм(t)=Aм x(t),
Носещото трептение
t
Модулираното трептение
aчм
ачм(t)=Ао cos [ωot + кчм Ам x(t) + φo ]
t
= Ао cos ψчм
Съдържание
Назад
Slide 18
Фазова модулация
Началната фаза се изменя в такт с модулиращия нискочестотен сигнал
aм
Модулиращото трептение
t
ам(t) = Aм x(t)
ао
t
aфм
Носещото трептение
ао (t) = Aocos (ωot + φo) = Aocos ψ
Модулираното трептение
t
афм(t) = Aocos [ ωot + кфм Ам x(t) +φo=
= Aocos [ ωot +∆φx(t) + φo].
Съдържание
Назад
Slide 19
Спектър на честотно модулиран сигнал
UoJ5
UoJ2
UoJ1
UoJо
UoJ1
ωо - 5Ω
ωо - 4Ω
ωо - 3Ω
ωо - 2Ω
ωо - Ω
ωо
ωо + Ω
ωо +2 Ω
ωо + 3Ω
ωо +4 Ω
ωо + 5Ω
UoJ5
UoJ2
Спектралната диаграма на честотната модулация. Широчината на
честотната лента е SЧМ. При постоянна девиация на честотата SЧМ нараства
с нарастването на Ω.
SЧМ
При спектъра на фазовата модулация амплитудите на честотните
съставки на сигнала не зависят от честотата на модулиращия сигнал,
защото влияе аргументът на беселовите функции mφ = ∆φm
Различията между SЧМ и SФМ при mω = mφ >> 1 се забелязват много
добре чрез грубото приближение
SЧМ ≈ 2Ωmω =2∆ωm
SФМ≈ 2Ωmφ=2Ω∆φm
Вижда се , че честотата на модулиращия сигнал Ω не влияе
на SЧМ, а широчината на честотната лента при фазова модулация SФМ
е пропорционална на Ω.
Съдържание
Назад
Slide 20
Спектър на честотно модулиран сигнал
UoJ5
UoJ2
UoJ1
UoJо
UoJ1
ωо - 5Ω
ωо - 4Ω
ωо - 3Ω
ωо - 2Ω
ωо - Ω
ωо
ωо + Ω
ωо +2 Ω
ωо + 3Ω
ωо +4 Ω
ωо + 5Ω
UoJ5
UoJ2
Спектралната диаграма на честотната модулация. Широчината на
честотната лента е SЧМ. При постоянна девиация на честотата SЧМ нараства
с нарастването на Ω.
SЧМ
При спектъра на фазовата модулация амплитудите на честотните
съставки на сигнала не зависят от честотата на модулиращия сигнал,
защото влияе аргументът на беселовите функции mφ = ∆φm
Различията между SЧМ и SФМ при mω = mφ >> 1 се забелязват много
добре чрез грубото приближение
SЧМ ≈ 2Ωmω =2∆ωm
SФМ≈ 2Ωmφ=2Ω∆φm
Вижда се , че честотата на модулиращия сигнал Ω не влияе
на SЧМ, а широчината на честотната лента при фазова модулация SФМ
е пропорционална на Ω.
Съдържание
Назад
Slide 21
Получаване на трептения с ъглова модулация
Честотна модулация
Фазова модулация
Съдържание
Назад
Slide 22
Получаване на трептения с честотна модулация
Получаването на ъглово модулирани
трептения се осъществява чрез генератор,
съставен от активен елемент (транзистор,
операционен усилвател и пр.) и трептяща
система. Активният елемент управлява
енергията от източника за захранване към
трептящата система с цел да се
компенсират загубите в нея и да се получат
незатихващи трептения. Честотата на
трептенията се определя преди всичко от
елементите на трептящата система. В
схемата на генератора, дадена на фигурата,
това са елементите на трептящия кръг.
Съдържание
Назад
Slide 23
Получаване на трептения с фазова модулация
Получаването на трептения с фазова модулация е
показано на фигурата. Схемата на модулатора
съдържа умножител, дефазатор на ъгъл π/2 и
суматор. Носещото трептение се създава в отделен
генератор с постоянна честота ωo и се прилага към
умножителя заедно с модулиращия сигнал. Чрез
умножението се получава балансна амлитудна
модулация. Векторната диаграма на модулираното
трептение uБАМ(t) съдържа само двете странични
съставки, чието въртене със скорост Ω е
противоположно. След това те се сумират с
носещото трептение, което е дефазирано на π /2.По
тази причина ъгълът между U'o в Uфм се изменя в
зависимост от модулиращия сигнал. Фазова
модулация може да се получи, ако носещото
трептение се усилва от усилвател, чиито товар е
трептящ кръг, настроен на честота ωо. Реактивният
елемент, управляван от модулиращия сигнал, се
включва към трептящия кръг и внася разстройка,
която е съпроводена с изменение на фазовия ъгъл.
Съдържание
Назад
Slide 24
Сравнителен анализ
Сравнението на честотно модулираните сигнали с амплитудно модулираните
сигнали води до следните изводи :
1. При амплитудната модулация вследствие на изменението на амплитудата на
модулирания мощността се изменя от 0 до 4 пъти мощността в режим на
мълчание, в зависимост коефициента на модулация m. Aмплитудата на честотно
модулираните сигнали не зависи от модулиращия сигнал. Следователно мощността
в режим на мълчание е равна на мощността на честотно модулирания сигнал.
Предавателят работи с постоянна мощност на излъчването.
2. Независимостта на амплитудата на честотно модулирания сигнал позволява на
приемането му да се приложи ограничение, с което се премахва до голяма степен
влиянието на шумовете.
aчм(t)
Ограничение
по амплитуда
t
Напред
Съдържание
Slide 25
Взема се първия хармоник на ограничения сигнал, който
представлява честотно модулираното трептение. Той се подава към
честотния демодулатор. Смущенията са премахнати.
Невъзможността изменението на амплитудата на амплитудно
модулирания сигнал вследствие шума да се отстранява чрез ограничение
води до получаване на изкривен демодулиран сигнал.
aам(t)
t
Напред
Съдържание
Назад
Slide 26
3.Широчината на спектъра на честотно модулирания сигнал за използваните в
практиката индекси на модулацията mω >>1 е много по-голяма от тази на
амплитудно модулиран сигнал при един и същ сигнал, което също повишава
шумоустойчивостта.
ωo+ nΩ
ωо
ωo+Ω
ω
Ωo - Ω
ωo-Ω
ωо
ωo- nΩ
aчм(t)
ωo+Ω
aам(t)
ω
Напред
Съдържание
Назад
Slide 27
4.Широчината на спектъра на амплитудно модулирания сигнал не зависи от
амплитудата на модулиращия сигнал (съответно индекса на модулация ), а
само от спектъра на модулиращия сигнал. Широчината на спектъра на честотно
модулирания сигнал зависи от индекса на модулацията mω . За най-често
срещаните случаи с mω >>1 широчината на спектъра на честотно модулирания
сигнал не зависи от спектъра на модулиращия сигнал, а само от честотната
девиация.
aам(t)
aчм(t)
m=0.5
m=0.5
ωо
ω
ωо
aам(t)
ω
aчм(t)
m=3
m=1
ωо
SAM=2Ω
ω
ωо
ω
SЧM=2(∆ωм + Ω)
=2Ω(m + 1)
Съдържание
Назад
Slide 28
Преминаване на амплитудно модулирани сигнали
през селективни вериги
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през
настроен трептящ кръг
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през
разстроен трептящ кръг
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през
двукръгова система
Съдържание
Slide 29
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през настроен
трептящ кръг
А
mAo
Ао
mAo
2
n(ω)
2
ωo- Ω ωo ωo+ Ω ω
ωр
А
ω
Ао
m’Ao
m’Ao
2
2
ωo- Ω ωo ωo+ Ω ω
Нека амплитудно
модулирано с
хармоничен
сигнал
напрежение да се
подава към паралелен трептящ кръг .
Първо ще разгледаме случая, когато
резонансната честота на кръга ωр съвпада
с носещата честота ωo. Поради силно
изразената неравномерност на
резонансната характеристика n(ω)
съотношението между трите съставки на
амплитудно модулирания сигнал ще се
измени . Двете странични съставки ще
бъдат намалени. Модулацията става по плитка с нов индекс на модулация m’.
Напред
Съдържание
Назад
Slide 30
А
Ао
n(ω)
ωo
ω
А
ωр
ω
Ао
ωo
Ако модулиращия сигнал не е
хармоничен и ωo = ωр ,
амплитудите на съставките в
страничните ленти ще бъдат
намалени в различна степен. Найсилно ще е влиянието върху
високите честоти на спектъра. По
тази причина например при
възпроизвеждане музиката и
говорът ще звучат глухо.
ω
Назад
Slide 31
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през разстроен
трептящ кръг
А
ωo- Ω ωo ωo+ Ω ω
n(ω)
0
А
ωр
ω
ωo- Ω ωoωo+ Ω ω
Разглежда се случаят, когато резонансната честота се различава
от носещата, т.е. ωo ≠ ωр. Може да се начертае векторна
диаграма . Амплитудата на долната съставка
(вектор ) е по-малка от амплитудата на
горната съставка (вектор ) поради
C разстройката
D
на кръга. Резултатния
вектор на амплитудно модулирания
сигнал вече не е съпосочен с вектора на
носещия, а го изпреварва наъгъл θ. Той
A изменя
B и амплитудата си по закон,
отличен от този на модулиращия сигнал (
в случая синусоидален ). Следователно
на изхода на устройството, което съдържа разстроен
трептящ кръг, се получава сигнал, обвивката на който се
различава по форма от модулиращия сигнал. Спектърът му
съдържа нови честоти, кратни на Ω. Следователно при
преминаването на амплитудно модулиран сигнал през
разстроен кръг се получават нелинейни изкривяванията, в
резултат на която изходния сигнал се отличава силно от
входния. Появява се и псевдофазова модулация. Това е
типичен случай на поява на нелинейни изкривявания при
преминаване на модулиран сигнал през линейна верига.
Напред
Съдържание
Назад
Slide 32
А
n(ω)
ωo
ω
ωр
А
ωo
Ако модулиращия сигнал е с богат
спектър, се получава картината . В
този случай определена част от
спектъра ще получи по-голямо
усилване, в определени случаи може
да доведе до повишаване на
разбираемостта на говора или до подобро звучене на музикалната пиеса.
ω
ω
Назад
Slide 33
Преминаване на амплитудно модулиран сигнал през
двукръгова система
А
K
А
ωo- Ω ωo ωo+ Ω
ω
ωI ωII ωIII
ω
ωo- Ω ωo ωo+ Ω
ω
При силна връзка характерът на
изкривяванията зависи от съотношението
между честотата на модулирания сигнал и
резонансните честоти на двукръговата
система. На фигурата е посочен случаят,
когато ωI = ωo - Ω и ωII = ωo + Ω.
Тогава амплитудите на страничните
съставки ще нараснат в по-голяма степен
на тази на носещия сигнал и при
достатъчно голям индекс на модулация m
на изхода на двукръговата система ще се
получи премодулиран сигнал. При
разстройка на двукръговата система
спрямо честотата на носещия сигнал ωIII ≠
ωo ще се получат аналогични
изкривявания, както при разстроен
единичен кръг. Трябва да се отчете обаче
влиянието на двата максимума.
Съдържание
Назад
Slide 34
Демодулация на амплитудно и
честотно модулирани сигнали
Демодулиация на амплитудно модулирани сигнали
Демодулация на честотно модулирани сигнали
Съдържание
Slide 35
Демодулация на амплитудно модулирани сигнали
При амплитудната, честотната и фазовата модулация в спектъра
на модулирания сигнал не се съдържат съставки с честоти от
спектъра на модулиращия сигнал. За да се получат такива
съставки е необходимо да се извърши преобразуване на
честотата. Това налага използването на нелинейни елементи или
линейни системи с променливи параметри.
аАМ
Нелинеен
елемент
аизх=ам
НЧФ
Съдържание
Назад
Slide 36
Демодулация на честотно модулирани сигнали
На фигурата се вижда, че изходен сигнал може да се вземе от
няколко точки. Ако като такъв се приеме напрежението след филтъра, то ще е
пропорционално на фазовото отместване, респективно честотната девиация
на приетия сигнал спрямо централната честота на управляемия генератор.
При условие, че последната е равна на междината честота на
радиоприемното устройство, работещо с честотна или фазова модулация,
сигналът след филтъра е детектирано нискочестотно напрежение, т.е.
полезният сигнал.
аЧМ
fЧМ
Система
за ФАДЧ
настроена
на fо
Ограничи
тел
ФД
НЧФ
fГ
УГ
амод
ФД-фазов детектор
НЧФ-нискочестотен
филтър
УГ-управляем генератор
fо- честотата на носещия
сигнал
Средната честота на УГ
fГср=fо
Демодулиран сигнал
Съдържание
Назад
Slide 37
Амплитудно - импулсна модулация
При този вид модулация се изменя се амплитудата на
импулсите в зависимост от модулиращия сигнал .
Носещия сигнал
aм
aо(t) = AoS(t)
Ам
t
Модулиращия сигнал
aм(t) = Aм cos Ωt
аАИМ
Амплитудно – импулсно
модулирания сигнал
t
аАИМ(t) = Ao (1 + m cos Ωt ) S (t)
Спектрален състав
Съдържание
Назад
Slide 38
Спектрален състав на амплитудно модулирани
сигнали
A
ао/2
Ao1
Ao3
mао/2
Ao2
Ao4
Ao6
2ωo 3ωo 4ωo
5ωo 6ωo
ωo + Ω
ω
ωo - Ω
Ω
Ao5
ω
Спектърът на АИМ сигнал, съдържа постоянна съставка ао/2,
съставките на носещия сигнал с честоти nωo (кратни на честотата
на носещия сигнал ωо ) и амплитуди Aon и съставки с честоти
(nωо ± Ω ) и амплитуди mAon /2.Освен тези хармоници спектърът
съдържа и една съставка с честотата на модулиращия сигнал Ω и
амплитудата mao/2.
Съдържание
Назад
Slide 39
Време - импулсна модулация
Честотно – импулсна модулация (ЧИМ)
Фазово - импулсна модулация (ФИМ)
Съдържание
Назад
Slide 40
Честотно – импулсна модулация (ЧИМ)
Честотата на повторение на импулсите зависи от модулиращия сигнал.
Спектралните съставки на ЧИМ сигнала се определят с помощта на
Беселовите функции. Следователно около всеки от носещите
хармоници се получават повече от две странични съставки ( при
хармоничен модулиращ сигнал )и спектърът е по-богат в сравнение с
този при АИМ.
ам
t
ачим
t
Съдържание
Назад
Slide 41
Фазово - импулсна модулация (ФИМ)
Характеризира се с отместване на импулсите в
зависимост от модулиращия сигнал. Фазовото
отместване на импулсите е съпроводено с изменение на
честотата на повторение. Това показва взаимната
зависимост между честотно- и фазово- модулирани
трептения.
aM
t
афим
t
Спектрален състав
Съдържание
Назад
Slide 42
Спектрален състав
Фазово - модулираното трептение съдържа освен
съставките с честота nωo, nωo ± mΩ(m, n =
1,2…)още постоянна съставка и съставка с
честотата на модулиращия сигнал.
3ωo + Ω
3ωo + 2Ω
2ωo
3ωo
3ωo - 2Ω
3ωo - Ω
2ωo + Ω
2ωo + 2Ω
ωo + Ω
ωo + 2Ω
ωo
ωo - 2Ω
ωo - Ω
Ω
2ωo - 2Ω
2ωo - Ω
A
Съдържание
ω
Назад
Slide 43
Широчинно – импулсна модулация
Общи сведения
Едностранна ШИМ (ЕШИМ)
Двустранна ШИМ (ДШИМ)
Съдържание
Назад
Slide 44
Общи сведения
Импулсите на носещото трептение изменят широчината си в
зависимост от модулиращия сигнал. На фигурата е дадена графиката
на модулиращия сигнал и на аШИМ(t). Вижда се ,че при нарастване на
аМ(t) импулсите увеличават височината си , а при намаляване широчината става по-малка. При тези изменения височината се
запазва постоянна.
ам
t
ашим
t
Съдържание
Назад
Slide 45
Едностранна широчинно - импулсна модулация
Изменението на импулсите е едностранно. Единият от
фронтовете се измества, а другият не изменя
положението си. В този случай се появява и фазово импулсна модулация. Едностранното изместване на
широчината се отразява на положението на импулсите,
което се определя от тяхната средна точка върху
абцисната ос. Това означава и изменение на фазата на
импулсите в зависимост от модулиращия сигнал.
Съдържание
Назад
Slide 46
Двустранна широчинно - импулсна модулация
Широчината на импулсите се изменя двустранно.
Двата фронта се изместват симетрично в зависимост от
модулиращия сигнал.
Съдържание
Назад
Slide 47
Демодулация на импулсно модулирани сигнали
Демодулация на амплитудно – импулсно модулиран
сигнал
Демодулация на честотно – импулсно модулиран
сигнал
Демодулация на широчино – импулсно модулиран
сигнал
Съдържание
Slide 48
Демодулация на амплитудно – импулсно модулиран сигнал
От спектралната диаграма може да се направи
извода, демодулацията на АИМ сигнал се извършва с
помощта на ниско честотен филтър, който трябва да
пропусне само спектъра на модулиращия сигнал.
Това е типичен случай на демодулация с използване
само на линейна система – нискочестотен филтър.
ао/2
Ao1
Ao3
mао/2
Ao2
ω
Ao5
Ao4
Ao6
2ωo 3ωo 4ωo
5ωo 6ωo
ωo + Ω
Ω
ωo - Ω
A
Съдържание
ω
Назад
Slide 49
Демодулация на честотно – импулсно модулиран сигнал
Демодулацията се извършва като първоначално ЧИМ
сигнала се преобразува в АИМ или ШИМ сигнал и след
това се демодулира по съответния начин. В
съвременните комуникационни и радиотехнически
системи се използват демодулатори, съдържащи
системи за фазова автоматична донастройка на
честотата. (ФАДЧ)
Съдържание
Назад
Slide 50
Демодулация на широчино – импулсно модулиран сигнал
Демодулацията на ШИМ се извършва аналгично
на тази при амплитудно импулсната модулация с
линейна система. ШИМ се използва широко в
битовата техника, системите с гласова комуникация,
електронни игри и други.Демодулацията на сигнала
се извършва с помощта на ниско честотен филтър,
който трябва да пропусне само спектъра на
модулиращия сигнал. Това е типичен случай на
демодулация с използване само на линейна система –
нискочестотен филтър.
Съдържание
Назад