Приветствуем вас Гость | RSS

Сервис и клуб образовательных микроблогов.

Пятница, 27.06.2025, 14:02

18:34
Аналоговая модуляция и модулятор обеспечение модулятора.

Ну вот и дошли к теме модуляции,тема интересная но сразу непонятная в принципе как и всё в радиолюбительстве.Однако поверхностно разобраться можно а глубже нам и не надо,пока.И так приступаем к изучению темы модуляции в которой мы разберем что это за процесс,какие модуляции бываю,и что обеспечивает модулятор для совершения этого процесса. 

Ну пока вы не начали скажу что ниже много текста по этому прилагаю видео,а если мало то читайте всё конечно.На видео пример амплитудной модуляции.

Для эффективной передачи электрических информационных сигналов с минимально возможными искажениями сигналы должны быть адаптированы к физическим характеристикам канала передачи. С этой целью полезным сигналом (речью, музыкой, данными) производится изменение амплитуды, частоты или фазового угла несущего сигнала, обеспечивая эффективное использование канала передачи. Этот процесс называется модуляцией. В диапазоне частот несущей, передаваемый сигнал занимает полосу частот, которая зависит от полезного сигнала. Сам несущий сигнал не имеет значения в отношении передаваемого сообщения и может подавляться в определенных режимах модуляции. Поскольку через антенну в качестве электромагнитных волн могут излучаться только высокочастотные сигналы, для беспроводной передачи сигналов необходима высокочастотная модулированная несущая частота.

В методах модуляции непрерывного времени в качестве несущей используется непрерывный сигнал, в частности, синусоидальное колебание. К двум разновидностям методов непрерывного времени относятся модуляция непрерывными значениями(аналоговая) и модуляция дискретными значениями(прирывестая,цифровая). Воздействие непрерывного значения на непрерывную во времени несущую называется аналоговой модуляцией, в то время как воздействие дискретного значения называется цифровой модуляцией.

Для более эффективного использования канала передачи, полезные сигналы передаются параллельно через общий канал путем уплотнения (мультиплексирования). Практическая реализация различных методов уплотнения, включая уплотнение с временным разделением, уплотнение с частотным разделением и уплотнение с кодовым разделением, также достигается за счет использования соответствующих методов модуляции.

И так модуляция этоМодуляция (от лат. modulatio — размеренность, размеренность) — процесс изменения одного или нескольких параметров модулируемого несущего сигнала при помощи модулирующего сигнала.То есть наш полезный сигнал(он же низкочастотный сигнал) который мы получили от микрофона и усиленный УНЧ, влияет на несущий сигнал который вырабатывает высоко-частотный генератор сигналов (ВЧ-сигналов),и подаётся в модулятор.

А модулятор это - устройство которое совмещает низкочастотный сигнал(информацию) с высокочастотным сигналом(несущим),благодаря чему получается модулированный(совмещённый,смешанный)сигнал высокой частоты,который мы отправляем в эфир.

Методы аналоговой модуляции.

При аналоговых видах модуляции осуществляется непрерывная обработка таких аналоговых сигналов, как голосовые, музыкальные или видеосигналы без оцифровки значений сигнала передачи. Существует два основных вида аналоговой модуляции: амплитудная модуляция и угловая модуляция. Все другие методы аналоговой модуляции являются производными от этих двух методов модуляции.

Виды модуляции

Амплитудная модуляция  AM

  • Однополосная (с одной боковой полосой) SSB-AM (ОБП)
  • С частично подавленной боковой полосой VSB-AM (ЧПБП)
  • С двумя боковыми полосами и подавленной несущей DSBSC-AM (ДБП)

Частотная модуляция FM (ЧМ)

Фазовая модуляция PM (ФМ)

Амплитудная модуляция

При амплитудной модуляции (АМ) информация из полезного сигнала непрерывно преобразуется в колебания амплитуды передаваемого сигнала. В процессе модуляции низкочастотный полезный сигнал из основной полосы частот преобразуется в диапазоне высоких частот, что сопровождается появлением новых частотных составляющих. Они возникают в результате произведения модулированного полезного сигнала и колебания несущей. В случае линейной амплитудной модуляции амплитуда колебаний несущей линейно изменяется с величиной полезного сигнала, так что появляются только составляющие первого порядка. Основные сферы применения амплитудной модуляции: ı Радиовещание в различных диапазонах частот (длинные волны, средние волны, короткие волны) ı Телевещание, в зависимости от стандарта вещания ı Радиолюбительская связь (в основном в измененном формате однополосной модуляции) ı Аэронавигация (радиопеленгация и ОВЧ-радиомаяк) ı Связь обеспечения полетов.

Функция времени и частотный спектр сигнала амплитудной модуляции.

Полезный сигнал vs(t) с наложенным постоянным напряжением V0, а также несущий сигнал vT(t) подаются на амплитудный модулятор. На выходе АМ-модулятора появляется модуляционная составляющая vAM(t). После модулирования постоянная составляющая (V0) представляет составляющую несущего сигнала в модулированном сигнале.

В результате мы получаем это рис. ниже.

На рисунке видно как несущая повторяет форму сигнала но в даном случае линия сигнала просто пририсована для наглядности,а так её нет смотрите ниже.

На этом рисунке вы видите что нет нарисованного сигнала на амплитудной модуляции но несущая так же повторяет форму сигнала.

Виды амплитудной модуляции

Амплитудно-модулированное колебание состоит из несущего колебания и двух боковых полос для полезного сигнала. Недостатком данной структуры является то, что несущая не содержит какой-либо информации, а информация (или полезный сигнал) поровну разделена на две боковые полосы. Такая структура имеет очевидные недостатки, поскольку для АМ-модуляции требуется высокая выходная мощность (несущая + две боковые полосы), а также широкая полоса частот для избыточной боковой полосы. Только разделение мощности на две боковые полосы снижает мощность каждой боковой полосы примерно на 50 %. Эти недостатки компенсируются в отдельных вариантах амплитудной модуляции, в частности в амплитудной модуляции с подавленной несущей, модуляции с одной боковой полосой (ОБП) или с частично подавленной боковой полосой. В сферу применения амплитудной модуляции входят аналоговое радиовещание на средних волнах и аналогового телевизионное вещание. Однополосная модуляция требует больших технических усилий, но она более эффективно использует частотный диапазон; к примерам использования относится КВ-связь (морская связь, связь обеспечения полетов, радиолюбительская связь).

Модуляция с двумя боковыми полосами и подавленной несущей

При подавлении постоянной составляющей несущей v̂c огибающая uE(t) испытывает фазовый сдвиг 180° при переходе через нуль. Теперь огибающая состоит из половины синусоиды с частотой повторения в два раза выше частоты сигнала.

Занимаемая полоса частот амплитудно-модулированного сигнала с двумя боковыми полосами и подавленной несущей эквивалентна полосе АМ-сигнала без подавленной несущей и, следовательно, не имеет большого практического значения. Однако модуляционная составляющая амплитудной модуляции ДБП используется в качестве выходной величины для однополосной амплитудной модуляции.

Однополосная модуляция

Для того, чтобы уменьшить необходимую полосу частот, в амплитудной модуляции с одной боковой полосой (ОБП или SSB-AM) используется только одна боковая полоса. Это делается за счет подавления второй боковой полосы. Это возможно, поскольку обе боковые полосы содержат одинаковую информацию. В дополнение к преимуществу по ширине полосы частот, модуляция ОБП позволяет использовать всю передаваемую энергию для информации, содержащейся в сигнале. В результате, при той же передаваемой мощности, увеличивается радиус действия передатчика и повышается отношение сигнал/шум. Во многих случаях передаваемый сигнал включает в себя не только боковые полосы, но и остаточную несущую в качестве опорной величины для демодуляции. Впрочем, доступные на сегодняшний момент передающие и приемные опорные генераторы делают этот вид модуляции малозначащим.

Модуляция с частично подавленной боковой полосой

При использовании для передачи информационных сигналов с очень малыми частотами модуляции с частично подавленной боковой полосой, для подавления нежелательных боковых полос необходимо применять фильтры с очень крутыми спадами АЧХ. Помимо больших технических усилий для их реализации, фильтры с крутыми спадами АЧХ имеют тот недостаток, что они характеризуются большой групповой задержкой на границе полосы пропускания. В частности, при передаче импульсных сигналов происходит их сильное искажение. В этом случае может помочь модуляция с частично подавленной боковой полосой (ЧПБП или VSB-AM). Она реализуется с помощью фильтров, передаточная функция которых имеет относительно плоский спад. Тем самым гарантируется, что часть боковой полосы, которая должна быть подавлена (частично подавленная боковая полоса), будет включена в передаваемый сигнал.

Угловая модуляция

В отличие от амплитудной модуляции, при которой изменяется амплитуда, при угловой модуляции происходит изменение фазового угла несущего колебания в зависимости от полезного сигнала. Поскольку это вызывает одновременное изменение несущей частоты, угловую модуляцию можно считать одним из видов фазовой модуляции (ФМ) или частотной модуляции.При обоих видах модуляции амплитуда несущего сигнала остается постоянной.

При угловой модуляции, основными видами которой являются частотная модуляция (ЧМ) и фазовая модуляция (ФМ), полезный сигнал изменяет фазовый угол несущего сигнала. Это приводит к изменению несущей частоты или фазового угла несущего сигнала. Примером применения этих технологий является аналоговое УКВ-ЧМ радиовещание.

Функция времени и частотный спектр

Полезный сигнал vs(t) с наложенным постоянным напряжением V0, а также несущий сигнал vc(t) подаются на угловой модулятор.

Дифференцирование частоты или фазовая модуляция при угловой модуляции

При угловой модуляции частотная модуляция (ЧМ или FM) и фазовая модуляция (ФМ или PM) происходят одновременно.Между девиацией частоты и девиацией фазы существует фундаментальная взаимосвязь.Тем не менее, на практике существует различие между ЧМ и ФМ при угловой модуляции.Разница заключается в способе формирования модуляционной составляющей для колебания с угловой модуляцией. По модуляционной составляющей или по представлению в виде функции времени vAngleMod(t) невозможно определить, идет ли речь о ЧМ или ФМ. Тем не менее, их можно различить, изучив спектр на разных частотах полезного синусоидального сигнала.Изменение частоты полезного сигнала приводит к изменению интервала между спектральными линиями как для ЧМ, так и для ФМ. При фазовой модуляции амплитуды частотных составляющих не зависят от частоты полезного сигнала. При частотной модуляции, в отличие от ФМ, амплитуды несущей и боковых колебаний претерпевают изменения.

Для частотной модуляции справедливо следующее: после изменения частоты полезного сигнала с постоянной амплитудой девиация частоты остается неизменной, а девиация фазы изменяется пропорционально частоте полезного сигнала.

Для фазовой модуляции справедливо следующее: после изменения частоты полезного сигнала с постоянной амплитудой девиация фазы остается неизменной, а девиация частоты изменяется прямо пропорционально частоте полезного сигнала.

На практике, чистая фазовая модуляция не имеет особого значения для аналоговых применений. Однако она очень важна для цифровых применений и довольно часто в них используется

Частотная модуляция с предварительным искажением

Для ЧМ на высоких частотах полезного сигнала амплитуды колебаний двух боковых полос уменьшаются, что приводит к снижению отношения сигнал/шум в процессе радиопередачи. Причина состоит в том, что девиация фазы обратно пропорциональна частоте полезного сигнала . В ЧМ радиовещании данный недостаток уменьшения девиации фазы на высоких частотах может быть компенсирован за счет внесения предварительных искажений (предыскажений) в сигнал на стороне передатчика до модулятора с помощью RCфильтра верхних частот. Тем самым обеспечивается нелинейное усиление амплитуд верхних частот. Обусловленный предыскажением сигнал ЧМ-передатчика обладает частотно-модулированными и фазомодулированными характеристиками. Для восстановления линейной АЧХ на стороне приемника необходимо убрать усиление амплитуд высокочастотных составляющих сигнала после ЧМ-демодулятора посредством обратной коррекции предыскажений (с помощью фильтра нижних частот).Соответствующие стандарты определяют соответствующие постоянные времени для предварительной коррекции и искажений. Они могут быть использованы для расчета соответствующих предельных частот фильтров ФВЧ и ФНЧ.

Плюсы и минусы частотной и амплитудной модуляции

Поскольку при радиопередаче почти все паразитные сигналы влияют на амплитуду сигнала, но не изменяют его частоту, существенное преимущество ЧМ состоит в повышенной устойчивости к помехам. При ЧМ-демодуляции полезный сигнал восстанавливается из последовательности переходов сигнала через нуль, что означает, что изменения амплитуды ЧМ-сигнала не оказывают какого-либо влияния на прием до тех пор, пока приемник не перегружен или не работает на пределе чувствительности. Кроме того, динамический диапазон при ЧМ больше, чем при АМ, и ограничивается только расстоянием до соседнего передатчика. Сравнительно большие интервалы между несущими частотами передатчиков для УКВ-ЧМ связи обеспечивают хорошее качество передачи низких частот, поскольку может использоваться почти вся полоса частот. Полоса частот для ЧМ составляет 15 кГц, в то время как для АМ это 4,5 кГц. Максимальная частота полезного сигнала для АМ зависит от смещения относительно соседней несущей частоты. При смещении 4,5 кГц верхняя предельная частота аналогична частоте для телефонии. Недостаток ЧМ состоит в том, что технически реализовать необходимые предыскажения сигнала сложнее, чем для АМ.

Ну всё ребята я больше не могу,голова кипит уже только от того что читаешь а если ещё и понимать досконально то  можно задымиться и вспыхнуть.Следующая тема это цифровая модуляция.

Ну всё а теперь ругайте.

 

 

 

Категория: Наука и технологии | Просмотров: 15 | Добавил: admin | Теги: сигнал, модуляция, Модулятор, несущая частота | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar