Реферат на тему амплитудная модуляция
Обновлено: 08.07.2024
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Амплитудная и угловая модуляция сигналов
Чтобы передать сигнал в системе электросвязи, нужно воспользоваться каким-либо переносчиком. В качестве переносчика естественно использовать те материальные объекты, которые имеют свойство перемещаться в пространстве, например электромагнитное поле в проводах (проводная связь), в открытом пространстве (радиосвязь), световой луч (оптическая связь).
Обычно в качестве переносчика используется гармоническое колебание высокой частоты - несущее колебание. Процесс преобразования первичного сигнала заключается в изменении одного или нескольких параметров несущего колебания по заказу изменения первичного сигнала (т.е. в наделении несущего колебания признаками первичного сигнала) и называется модуляцией.
Причина использования в качестве несущего колебания гармонического колебания высокой частоты заключается в том, что ростом частоты растет и энергия колебания, а это способствует более дальнему распространению сигнала в среде передачи. 1. Амплитудная модуляция Обычно в качестве переносчика используют гармоническое колебание высокой частоты - несущее колебание. Процесс преобразования первичного сигнала заключается в изменении одного или нескольких параметров несущего колебания по закону изменения первичного сигнала (т.е. в наделении несущего колебания признаками первичного сигнала) и называется модуляцией.
Запишем гармоническое колебание, выбранное в качестве несущего, в следующем виде: v0(t) = Vсоs(ωt +φ).(1) Это колебание полностью характеризуется тремя параметрами: амплитудой V, частотой ω и начальной фазой φ. Модуляцию можно осуществить изменением любого из трех параметров по закону передаваемого сигнала/
Изменение во времени амплитуды несущего колебания пропорционально первичному сигналу s(t), т.е.V(t) = V + кams(t), где кam - коэффициент пропорциональности, называется амплитудной модуляцией (АМ).
Несущее колебание (3) с модулированной по закону первичного сигнала амплитудой равно:v(t)= V(t) соs(ωt +φ). Если в качестве первичного сигнала использовать то же гармоническое колебание (но с более низкой частотой Ω) s(t)=S соs(Ωt), то модулированное колебание запишется в виде (для упрощения взято φ = 0):V(t) = (V + кam Sсоs (Ωt)) соs(ωt). Вынесем за скобки V и обозначим V = кam S и Мam= ΔV/V. Тогдаv(t)=V(1+ Мamсоs(Ωt))соs(ωt). (2) Параметр Мam= ΔV/V называется глубиной амплитудной модуляции. При Мam= 0 модуляции нет и v(t) = v0(t), т.е. получаем немодулированное несущее колебание (1). Обычно амплитуда несущего выбирается больше амплитуды первичного сигнала, так что Мam ≤ 1.
На рис. 1. показана форма передаваемого сигнала (рис. 1. а), несущего колебания до модуляции (рис. 1. б) и модулированного по амплитуде несущего колебания (рис. 1. в).
Произведя в (2) перемножение, получим, что амплитудно-модулированное колебание v(t)= Vсоsωt + (МamV/2)cos(Ω+ω)t +(МamV/2)cos(Ω-ω)t. состоит из суммы трех гармонических составляющих с частотами ω, Ω+ω и Ω-ω и амплитудами соответственно V, МamV/2и МamV/2. Таким образом, спектр амплитудно-модулированного колебания (или АМ-колебания) состоит
ДПР по основам телекоммуникации на тему: модуляция и её разновидности.
Выполнил: студент I курса,
Смешанные виды модуляции
Особенности импульсной модуляции
Спектр сигнала АИМ
Модуляция случайными функциями
Список используемой литературы
В своём реферате я опишу свойства модуляции и её виды. Опишу, что такое модуляция, что можно с её помощью делать.
Характеристики системы связи можно разделить на внешние и внутренние. К внешним характеристикам, по которым получатель оценивает качество связи, относят верность, скорость и своевременность передачи. Внутренние характеристики позволяют оценить степень использования предельных возможностей системы. К ним относятся помехоустойчивость и эффективность.
Процесс преобразования первичного сигнала заключается в изменении одного или нескольких параметров несущего колебания по закону изменения первичного сигнала (то есть в наделении несущего колебания признаками первичного сигнала) и называется модуляцией.
Чтобы передать сигнал в системе электросвязи, нужно воспользоваться каким-либо переносчиком. В качестве переносчика естественно использовать те материальные объекты, которые имеют свойство перемещаться в пространстве, например, электромагнитное поле в проводах (проводная связь), в открытом пространстве (радиосвязь), световой луч (оптическая связь).
Таким образом, в пункте передачи первичный сигнал s(t) необходимо преобразовать в сигнал v(t), удобный для его передачи по соответствующей среде распространения. В пункте приёма выполняется обратное преобразование. В отдельных случаях (например, когда средой распространения является пара физических проводов, как в городской телефонной связи) указанное преобразование сигнала может отсутствовать.
Спектр модулированной несущей или угловой модуляции даже при гармоническом первичном сигнале s(t) состоит из бесконечного числа дискретных составляющих, образующих нижнюю и верхнюю боковые полосы спектра, симметричные относительно несущей частоты и имеющие одинаковые амплитуды. Иногда отдельно рассматривают модуляцию гармонического несущего колебания по амплитуде, частоте или фазе дискретными первичными сигналами s(t), например телеграфными или передачи данных.
Модуляцию гармонического несущего колебания первичным сигналом s(t) называют непрерывной, так как в качестве переносчика выбран непрерывный периодический сигнал v0(t).
Сравнение различных видов непрерывной модуляции позволяет выявить их особенности. При амплитудной модуляции ширина спектра модулированного сигнала, как правило, значительно меньше, чем при угловой модуляции (частотной и фазовой). Таким образом, на лицо экономия частотного спектра: для амплитудно-модулированных сигналов можно отводить при передачи более узкую полосу частот.
модуляция передача сигнал гармонический
Существует два вида переносчиков: гармонический и импульсный.
Для гармонического переносчика возможны три вида модуляции: амплитудная модуляция (АМ), фазовая (ФМ) и частотная (ЧМ).
Для импульсного переносчика возможны четыре вида модуляции: амплитудно-импульсная, или высотно-импульсная модуляция (АИМ),когда по закону передаваемого сигнала изменяется амплитуда импульсов, фазо-импульсная, или время-импульсная (ФИМ)-изменяется фаза импульсов, широтно-импульсная или модуляция по длительности (ШИМ), когда изменяется ширина импульсов и, наконец, либо частотно-импульсная (ЧИМ)-изменяется частота следования импульсов, либо интервально-импульсная (ИИМ).
Модуляцию ФИМ и ЧИМ объединяют во временно-импульсную (ВИМ). Между ними существует связь, аналогичная связи между фазовой и частотной модуляцией синусоидального колебания.
Спектры ШИМ, ЧИМ, и ФИМ имеют более сложный вид чем спектр сигнала АИМ.
Импульсные последовательности АИМ, ШИМ, ЧИМ, и ФИМ называются последовательностями видеоимпульсов. Если позволяет среда распространения, то видеоимпульсы передаются без дополнительных преобразований (например, по кабелю). Однако по радиолиниям передать видеоимпульсы невозможно. Тогда сигнал подвергают второй ступени преобразования (модуляции).
Модулируя с помощью видеоимпульсов гармоничное несущее колебание достаточно высокой частоты, получают радиоимпульсы, которые способны распространяться в эфире. Полученные в результате сочетания первой и второй ступеней модуляции сигналы могут иметь названия АИМ-АМ, ФИМ-АМ, ФИМ-ЧМ и др.
Сравнение импульсных видов модуляции показывает, что АИМ имеет меньшую ширину спектра по сравнению с ШИМ и ФИМ. Однако последние более устойчивы к воздействию помех. Для обоснования выбора метода модуляции в системе передачи необходимо сравнить эти методы по различным критериям: энергетическим затратам на передачу сигнала, помехоустойчивости (способности модулированных сигналов противостоять вредному воздействию помех), сложности оборудования и др.
Модулированные по ширине (ШИМ) и по фазе (ФИМ) видеоимпульсы.
Часто в качестве переносчика используют периодическую последовательность сравнительно узких импульсов. Последовательность прямоугольных импульсов одного знака v0(t) характеризуется параметрами: амплитудой импульсов; длительностью (шириной) импульсов; частотой следования (или тактовой частотой) fT =1/T, где Т – период следования импульсов; положением (фазой) импульсов относительно тактовых (отсчётных) точек. Отношение периода следования импульсов к длительности импульсов называется скважностью импульса.
По закону передаваемого первичного сигнала можно изменять (модулировать) любой из параметров импульсной последовательности. При этом модуляция называется импульсной.
Периодическая последовательность узких импульсов.
До сих пор мы рассматривали преобразования сигнала в пункте передачи. В пункте приёма необходимо извлечь первичный сигнал из переносчика, т.е. осуществить демодуляцию принятого сигнала.
Например, при демодуляции АМ–сигнала необходимо выделить закон изменения амплитуды модулированного несущего сигнала, т.е. его огибающую.эта операция выполняется с помощью амплитудного детектора. При линейном детектировании на вход детектора с линейной вольт-амперной характеристикой подаётся АМ-сигнал, и последовательность импульсов тока детектора оказывается промодулированной по амплитуде. Высокочастотные составляющие тока отфильтровываются RC-цепью; падение напряжения на резисторе R создаёт только постоянная составляющая тока.
Амплитудные детекторы: транзисторный (а), диодный (б)
В модулированном колебании амплитуде медленно меняется, следовательно, амплитуда выделяемой на резисторе R постоянной составляющей тока также будет медленно меняться во времени. Таким образом, выходное напряжение амплитудного детектора пропорционально исходному (модулирующему) сигналу.
Один из способов демодуляции ЧМ-колебаний состоит в превращении его в АМ-колебания и последующем детектировании с помощью амплитудного детектора.
Преобразование ЧМ-сигнала в АМ-сигнал выполняется с помощью расстроенного колебательного контура. Предположим, что на колебательный контур, настроенный на определенную резонансную частоту, подаются ЧМ-колебания с постоянной амплитудой и меняющейся со временем частотой w(t).
Полное сопротивление контура при каждой мгновенной частоте принимает своё определенное значение, так что амплитуда напряжения, выделяемого на контуре, будет изменяться во времени с изменением частоты входного ЧМ-сигнала.
Таким образом, амплитуда ЧМ-колебания на выходе колебательного контура изменяется во времени пропорционально модулирующему сигналу, т.е. частотно модулированный сигнал стал модулированным и по амплитуде ЧМ-сигнала на амплитудный детектор.
Аналогичным образом выделение закона изменения закона фазы ФМ-сигнала осуществляется фазовым детектором.
Существуют и способы демодуляции импульсно-демодулированного сигнала. Все устройства, предназначенные для демодуляции сигналов, будут рассмотрены дальше при изучении конкретных систем передачи и аппаратуры, входящей в состав этих систем.
Смешанные виды модуляции
Рассмотрение смешанной модуляции представляет интерес с различных точек зрения. В некоторых приборах (например, магнетронах) при изменениях амплитуды колебания наблюдается изменение частоты генерации. Поэтому при использовании таких устройств в качестве модуляторов выходной сигнал оказывается модулированным как по амплитуде, так и по частоте по одному и тому же закону.
Частотная и фазовая модуляции также обычно сопровождаются паразитной амплитудной модуляцией, возникающей вследствие несовершенства реальных модуляторов. Сигналы амплитудной модуляции вследствие изменений несущей частоты, обусловленных нестабильностью частоты задающего генератора передатчика, также оказываются модулированными как по амплитуде, так и по частоте.
При одновременной модуляции по амплитуде и частоте происходит изменение амплитуд спектральных составляющих сигнала, и при определённых условиях некоторые из них могут быть полностью подавлены. Необходимость такого полного подавления составляющих, образующих нижнюю (или верхнюю) боковую полосу модулированного сигнала, возникает при однополосной модуляции (не обязательно амплитудной). Поэтому смешанная модуляция может рассматриваться как практический способ получения сигналов однополосной модуляции.
Смешанную модуляцию, наконец, в определенных условиях можно использовать как средство ослабления мешающего действия помех. Действительно, если помехи таковы, что они производят независимую паразитную модуляцию параметров сигнала, то применение одновременной
Особенности импульсной модуляции
Характерной особенностью импульсных систем передачи является то, что энергия сигнала излучается не непрерывно, а в виде коротких импульсов, длительность которых обычно составляет незначительную часть периода их повторения. Благодаря этому энергия импульсного сигнала во много раз меньше энергии непрерывного сигнала (при одинаковых пиковых значениях). Различие в энергиях импульсного и непрерывного сигналов зависит от соотношения между длительностью и периодом повторения. Большие временные интервалы между импульсами используются для размещения импульсов других каналов, т.е. для осуществления многоканальной связи с временным разделением каналов.
F0мин = 1/T0макс =2Fа,
Спектр сигнала АИМ
Модуляция случайными функциями
Практический интерес представляет рассмотрение энергетического спектра модулированных сигналов не только в том случае, когда случайным является лишь модулирующее воздействие, а переносчиком служит детерминированная функция, но также, когда и переносчик – некоторый случайный процесс (обычно узкополосный). Такой переносчик называется шумовым несущим колебанием. Необходимость рассмотрения переносчика, как узкополосного шумового колебания, возникает в некоторых оптических системах связи с некогерентным излучением. Применение шумового несущего колебания даёт возможность ослабить мешающее действие замираний уровня сигналов в каналах с многолучевым распространением радиоволн.
Я выполнил всё, что задумывал сделать. Тема эта мне эта понравилась. Я узнал много нового для себя.
Список используемой литературы
2. Назаров И.В., Кувшинов Б.И., Попов О.В.: теория передачи сигналов, с.112-147,стр.368.
Содержание работы
Введение…………………………………………………………………………. 3
Амплитудная модуляция……………………………………………..……4
Балансная модуляция………………………………………………..……..9
Однополосная модуляция………………………………………………. 11
Формирование сигналов с амплитудной модуляцией……………….…13
Амплитудная демодуляция………………………………………………15
Детектирование сигналов с балансной и однополосной модуляцией. 20
Заключение……………………………………………………………………….23
Список использованных источников…………………………………………. 24
Содержимое работы - 1 файл
курсовая тэс.docx
- Амплитудная модуляция……………………………………………..…… 4
- Балансная модуляция………………………………………………..… …..9
- Однополосная модуляция………………………………………………. 11
- Формирование сигналов с амплитудной модуляцией……………….…13
- Амплитудная демодуляция……………………………………………… 15
- Детектирование сигналов с балансной и однополосной модуляцией. 20
Список использованных источников…………………………………………. 24
Модуля́ция — процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала.
В качестве несущего могут быть использованы колебания различной формы (прямоугольные, треугольные и т. д.), однако чаще всего применяются гармонические колебания. В зависимости от того, какой из параметров несущего колебания изменяется, различают вид модуляции (амплитудная, частотная, фазовая и др.).
Амплитудной модуляцией[1] называется изменение амплитуды несущего сигнала в соответствии с модулированным колебанием. Например, имеем высокочастотное несущее колебания и первичный сигнал , где - постоянная составляющая. Результирующий амплитудно-модулированный сигнал получим на основе перемножения несущего колебания и первичного сигнала:
Пусть x(t) является гармоническим колебанием с частотой Ω, т.е. . Тогда . Здесь x(t) – медленно меняющаяся во времени функция по сравнению с высокочастотным колебанием , т.е. Ω
Рисунок 1 - Временные диаграммы, иллюстрирующие амплитудную модуляцию:
а – первичный сигнал; б – высокочастотное несущее колебание; в – модулированный сигнал
Коэффициентом модуляции называется отношение амплитуды огибающей к амплитуде несущего колебания, т.е. . Обычно 0
Раскроем выражение (1.1), что позволит определить спектр АМ-сигнала:
Из этого выражения видно, что АМ-колебание, спектр которого при модуляции одним гармоническим сигналом изображен на рис.2, содержит три составляющие:
- колебание несущей частоты с амплитудой ;
- колебания верхней боковой частоты с амплитудой :
- колебания нижней боковой частоты с амплитудой .
Рисунок 2 - Спектр колебаний при амплитудной модуляции одним низкочастотным гармоническим сигналом.
Из сказанного можно сделать следующие выводы:
- Ширина спектра равна удвоенной частоте модуляции .
- Амплитуда несущего колебания при модуляции не изменяется, а амплитуды колебаний боковых частот пропорциональны глубине модуляции, т.е. амплитуде модулирующего сигнала.
- При m=1 амплитуды колебаний боковых частот равны половине амплитуды несущего колебания, т.е. 0,5. При m=0 боковые частоты отсутствуют, что соответствует немодулированному колебанию.
На практике однотональные АМ-сигналы используются крайне редко. Более реален случай, когда низкочастотный модулированный сигнал имеет сложный спектральный состав:
Здесь частоты образуют упорядоченную возрастающую последовательность , а амплитуды и фазы – произвольные.
В этом случае для АМ-сигнала можно записать следующее аналитическое соотношение:
где – парциальные коэффициенты модуляции, представляющие собой коэффициенты модуляции соответствующих компонентов первичного сигнала.
Спектральное разложение производится так же, как и для однотонального АМ-сигнала:
Из этого разложения видно, что в спектре кроме несущего колебания содержатся группы верхних и нижних боковых колебаний. При этом спектр верхних боковых колебаний является копией спектра модулирующего сигнала, сдвинутой в область высоких частот на значение , а спектр нижних боковых колебаний располагается зеркально относительно .
Спектры исходного полосового сигнала и амплитудно- модулированного сигнала показаны на рис.3.
Рисунок 3 - Спектры исходного полосового (а) и амплитудно-модулированного сигналов (б).
Определим мощность АМ-колебания, для чего рассмотрим вновь случай модуляции одной гармоники. Будем считать, что . В этом случае амплитуда за период высокочастотного колебания практически не изменится, поэтому среднюю мощность, выделяемую на сопротивление 1 Ом в течение этого времени, запишем в виде:
где - мощность несущего колебания.
Из этой формулы видно, что, если , при мощность
, а при , мощность .
Таким образом, при 100% модуляции, когда m=1, мощность АМ-колебания изменится в пределах .
Найдем теперь среднее значение мощности за период низкой частоты. В этом случае средняя мощность всего АМ-колебания есть сумма мощностей несущей частоты и двух боковых частот – нижней и верхней, следовательно, при сопротивлении 1 Ом нагрузки средняя мощность несущей частоты
а каждая из боковых составляющих имеет мощность
Теперь несложно получить общую мощность АМ-сигналаза период колебания низкой частоты Ω:
Из этой формулы видно, что при 100% модуляции 66,6% всей мощности, излучаемой передатчиком, затрачивается на передачу несущей частоты и только 33,3% мощности приходится на оба колебания боковых частот, которые как раз и содержат полезную информацию.
Следовательно, для более эффективного использования мощности передатчика целесообразно передавать модулированный сигнал без колебания несущей частоты. Кроме того, для уменьшения ширины спектра, занимаемого сигналом, желательно передавать только одну из боковых полос, поскольку оба боковых колебания содержат одну и ту же информацию.
Значительная доля мощности АМ-сигнала сосредоточена в несущем колебании, которое не несет никакой полезной информации и в процессе модуляции не изменяется. Следовательно, для более эффективного использования мощности передатчика можно формировать модулированные сигналы с подавленным несущим колебанием.
Вид гармонической модуляции, в результате которой спектр сигнала содержит только две боковые полосы, где сосредоточена полезная информация, и не имеет колебания на несущей частоте, называется балансной модуляцией[1]. В отличие от АМ-сигнала при модуляции одной гармоникой представление БМ-сигнала имеет вид:
т.е. здесь имеет место перемножение двух сигналов: модулирующего и несущего. Получаемые при этом колебания можно трактовать как биения двух гармонических сигналов с одинаковыми амплитудами и частотами, равными верхней и нижней боковой частотами.
В случае, когда модулирующий сигнал содержит множество гармоник, БМ-сигнал принимает вид:
откуда видно, что здесь, как и при АМ-модуляции, имеются две симметричные группы верхних и нижних частот.
Рисунок 4 - Спектр (а) и осциллограмма (б) сигнала при балансной модуляции одним низкочастотным гармоническим колебанием.
Осциллограмма на рис.4. (б), БМ-сигнала , показывает наличие высокочастотного заполнения, однако здесь нет колебания несущей частоты, поскольку при переходе огибающей через нуль фаза высокочастотного заполнения изменяется скачком на 180°. Следовательно, если такой БМ-сигнал поступит в колебательный контур, настроенный на частоту , то колебания, возникающие в нем в текущий момент, будут погашены колебаниями последующего периода. Таким образом, выходной эффект контура оказывается практически минимальным.
Для формирования БМ-сигнала может применяться схема, представленная на рис.5, в которой перемножение сигналов производится на основе рассмотренного метода.
Рисунок 5 - Структурная схема балансного модулятора.
При балансной модуляции мощность передатчика используются эффективнее, чем при амплитудной модуляции, так как в этом случае нет затрат энергии на излучение несущей частоты. Однако БМ используется редко, т.к. остаются две одинаковые частоты: верхняя и нижняя боковая, на которые также расходуется энергия. Для решения этой проблемы существует однополосная модуляция, которая будет рассмотрена далее.
Однополосной модуляцией[1] называется вид гармонической модуляции, при которой энергия полезного сигнала сосредоточена только в одной из боковых полос: верхней или нижней. ОМ-сигнал можно записать как частный случай АМ-сигнала(без несущей и без одной из боковых полос). Если используется верхняя боковая полоса, то при модуляции одной гармоникой ОМ-сигнал можно записать в виде:
В случае модуляции полосовым сигналом ОМ-сигнал имеет вид
Однополосную модуляцию можно объяснить, используя понятие аналитического или гильбертового сигнала. Перенос частот (транспонирование спектра с сохранением его формы) можно трактовать как умножение гильбертового сигнала на , где - несущая частота. Пусть первичный (низкочастотный) сигнал , где - сигнал, сопряженный с .
Приняв , увидим, что данное выражение совпадает с выражением для ОМ-сигнала с верхней боковой полосой. ОМ-сигнал с нижней боковой полосой можно получить, заменив сигнал на сопряженный с ним, сигнал . Следовательно, однополосная модуляция по существу является преобразованием частоты, т.е. сдвигом спектра первичного сигнала в область более высоких частот.
ОМ-сигнал можно сформировать с помощью схемы, показанной на рис.6, которая аналогична схеме БМ-сигнала, только на её выходе включен фильтр для выделения либо верхней боковой полосы, либо нижней. Для формирования ОМ-сигнала можно использовать и фазокомпенсационный метод преобразования частоты.
Понятие модуляции. Виды модуляции
Модуляция - изменение информативных параметров некоторых первичных физических процессов (сигналов), рассматриваемых как носители информации, в соответствии с передаваемой (включаемой и сигнал) информацией. Виды модуляции связаны с типом сигнала-носителя.
Виды модуляции:
Во всех методах модуляции несущей служат синусоидальные колебания угловой частоты н, которые выражаются в виде
ен=Анsin(нt+н) (1а)
где Ан - амплитуда, а нt+н - мгновенная фаза (отметим, что нt, так же как и н, измеряется в градусах или радианах). Фазовый сдвиг н введен для придания уравнению (la) большей общности. Аналогично модулирующий сигнал может быть представлен как
ем=Амsin(мt+м) (2б)
для AM, ЧМ и ФМ или в виде импульса в случае импульсной модуляции. Выражение м может быть использовано для обозначения скорее полосы частот, чем единичной частоты.
Схема модулятора - демодулятора:
На рисунке показана форма модулированных колебаний и коэффициент модуляции m выражен через максимальное и минимальное значения ее амплитуды (пикового и узлового значений).
Спектр частот при АМ:
Для модулирующего сигнала большой амплитуды соответствующая амплитуда модулируемой несущей должна быть большой и для малых значений Ам. Эта схема модуляции может быть осуществлена умножением двух сигналов: енем. Для упрощения последующих математических преобразований видоизменим уравнения (la) и (2а), опустив произвольные фазы н и м:
Уравнение (3) показывает, что амплитуда модулированной несущей будет изменяться от нуля (когда мt = 90 0 , cos(мt)=0) до АнАм (когда мt = 0 0 , cos(мt)=1). Член Амcos(мt) Ан является амплитудой модулированных колебаний и прямо зависит от мгновенного значения модулирующей синусоиды.
Это преобразование основано на тригонометрическом тождестве
Уравнение (4a) представляет собой сигнал, состоящий из двух колебаний с частотами 1=н+м и 2=н-м и амплитудами АнАм/2. Переписывая выражение для модулированного колебания (4a), получим
где 1 и 2 называются боковыми полосами частот, так как м обычно является полосой частот, а не одиночной частотой. Следовательно, 1 и 2 представляют собой две полосы частот — выше и ниже несущей (рис. 1,б), т. е. верхнюю и нижнюю боковую полосу соответственно. Вся информация, которую необходимо передать, содержится в этих боковых полосах частот.
Уравнение (4б) было получено для особого случая, когда модулированный сигнал был результатом прямого перемножения ен на ем. В результате уравнение (4б) не содержит компонента на частоте несущей, т. е. частота несущей полностью подавлена.
Полное выражение, представляющее амплитудно-модулированное колебание в общем виде, имеет вид:
ен ем=Анcos(нt)+ Амcos(нt)cos(мt) (6а)
Это выражение описывает как неподавленную несущую (первый член в правой части уравнения), так и произведение, т. е. модуляцию (второй член справа). Уравнение (6a) можно переписать в виде
Последнее выражение показывает, как амплитуда несущей изменяется в соответствии с мгновенными значениями модулирующего колебания. Амплитуда модулированного сигнала Анм состоит из двух частей: Ан — амплитуды немодулированной несущей и Амcos(мt) — мгновенных значений модулирующего колебания:
Анм=Ан+ Амcos(мt) (7)
Отношение Ам к Ан определяет степень модуляции. Для Ам=Ан значение Анм достигает нуля при cos(мt)=-1 (мt=180°) и Анм=2Ан при cos(мt)=1 (мt= 0°). Амплитуда модулированной волны изменяется от нуля до удвоенного значения амплитуды несущей. Отношение
m= Ам/Ан (8)
определяет коэффициент модуляции. Для предотвращения искажений передаваемой информации — модулированного сигнала — значение m должно быть в пределах от нуля до единицы: 0m1. Это соответствует АмАн. (Для m=0 Ам= 0, т. е. нет модулирующего сигнала.) Уравнение (6a) может быть переписано с введением m:
ен ем=Анcos(нt)[1+mcos(мt)] (6в)
Спектр модулированных колебаний может быть выражен преобразованием уравнения (6):
Функциональные схемы передающей и приемной систем с амплитудной модуляцией.
а-функциональная схема передатчика;
б-функциональная схема приемника.
Частотная модуляция
При частотной модуляции (ЧМ) мгновенная частота сигнала изменяется по закону модулирующего сигнала. Идеальная ЧМ не вносит изменений в амплитуду несущей. Следовательно, форма напряжения модулированной несущей может быть выражена в виде
ечм=Анcos[нt+sin(мt)] (9)
где н и м - соответственно несущая частота и частота модуляции, а - индекс модуляции.
Индекс модуляции определяется как н/м=fн/fм - отношение максимальной девиации частоты (за один период модулирующего сигнала) к частоте модуляции. Девиация частоты н прямо пропорциональна мгновенному значению модулирующего сигнала ем=Амsin(мt). Таким образом, н можно выразить через ем:
н=kfАмsin(нt) (10)
где kf - коэффициент пропорциональности, аналогичный по своему характеру чувствительности; он дает девиацию частоты на 1 В (/В).
Боковые полосы ЧМ. (н-несущая частота; м-частота модуляции)
Фазовая модуляция
При фазовой модуляции (ФМ) фаза сигнала изменяется по закону модулирующего сигнала. То есть мгновенная фаза несущей изменяется пропорционально мгновенной амплитуде модулирующего сигнала. Это приводит к изменению несущей частоты н, как видно из уравнения
фаз=н+kфмАмsin(мt) (11)
где kф, - коэффициент пропорциональности, измеряемый в единицах рад/В. При фазовой модуляции модулированное колебание имеет вид:
eфм=Анcos(нt +дcos(мt)+ н) (12)
где д - девиация фазы или индекс фазовой модуляции
Сигнал при цифровой фазовой модуляции:
Импульсная модуляция
Импульсная модуляция (ИМ) не является в действительности каким-то особым типом модуляции. Этот термин характеризует скорее вид модулирующего сигнала. Здесь учитывают то, каким образом информация представлена - с помощью импульса или ряда импульсов. Можно рассматривать в качестве модулируемой величины амплитуду импульса, или его ширину, или его положение в последовательности импульсов и т. д. Следовательно, существует большое разнообразие методов импульсной модуляции. Все они используют в качестве формы передачи или AM, или ЧМ.
Последовательность импульсов, отображающих число 37 в двоично-десятичном коде (младший значащий разряд первый).
Виды импульсной модуляции:
Форма сигналов амплитудно-импульсной модуляции.
а—форма модулированного сигнала; б—воспроизведенная форма сигнала при низкой частоте следования импульсов, Т1 — период последовательности импульсов; в — воспроизведенная форма сигнала при высокой частоте следования импульсов, Т2 — период последовательности импульсов.
Список использованной литературы
1) Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение / Б. Скляр; пер. с англ. Е.Г. Грозы [и др.]; под ред. А. В. Назаренко.-2-е изд., испр..-М.: Вильямс, 2004.-1104 с.
2) Богданова Н. А. Амплитудная модуляция: методические указания к лабораторной работе по курсу "Преобразование измерительных сигналов" / Сост. Н. А. Богданова, И. Г. Михайлов.-Уфа: УГАТУ, 2004.-24 с.
3) Многоканальная связь: [Учебник для электротехн.ин-тов связи] / Под ред.И.А.Аболица.-М.: Связь, 1971.-488с.
4) Артым А.Д. Теория и методы частотной модуляции.-М.: Госэнергоиздат, 1961.-244с.
5) Иванов М.Т. Теоретические основы радиотехники: Учеб. пособие для вузов / М.Т. Иванов, А.Б. Сергиенко, В.Н. Ушаков; Под ред. В.Н. Ушакова.-М.: Высш. шк., 2002.-306 с.
Содержание
Введение
Понятие модуляции
Модуляция гармонического переносчика
А. Сигналы амплитудной модуляции (АМ)
Б. Сигналы угловой модуляции (ЧМ и ФМ)
4) Дискретная модуляция
5) Импульсная модуляция
6) Смешанные виды модуляции
7) Демодуляция сигналов
8) Модуляция случайными функциями
9) Список используемой литературы
Прикрепленные файлы: 1 файл
модуляция.docx
Федеральное агентство связи
Федеральное государственное бюджетное учреждение
высшего профессионального образования
Реферат на тему:
Модуляция
студент I курса
МРМ, группа РС-11
Профессор Катунин Г.П.
Содержание
- Введение
- Понятие модуляции
- Модуляция гармонического переносчика
А. Сигналы амплитудной модуляции (АМ)
Б. Сигналы угловой модуляции (ЧМ и ФМ)
4) Дискретная модуляция
5) Импульсная модуляция
6) Смешанные виды модуляции
7) Демодуляция сигналов
8) Модуляция случайными функциями
9) Список используемой литературы
Введение
Несущим сигналом может быть: постоянный ток - проводная телеграфия; переменный ток низкой или высокой частоты - телефония, тональная телеграфия, фототелеграф, телемеханика; высокочастотные импульсы - радиорелейная связь.
Модулируемые параметры называются информативными, и в качестве них могут использоваться: амплитуда; фаза; частота и др.
Используются следующие типы модуляции: гармоническая; импульсная; дискретная и их разновидности.
Демодуляция - отделение полезного (модулирующего) сигнала от несущей. Модуляция и демодуляция осуществляется с помощью устройств, называемых модулятором и демодулятором.
Модем - устройство, преобразующее код в сигнал (модулятор) и сигнал в код (демодулятор), используемое для передачи данных по каналам связи. Манипуляция - модуляция, при которой модулируемый параметр може
Понятие модуляции
Модуляция (лат. modulatio — размерность) — процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала.
Чтобы передать сигнал в системе электросвязи, нужно воспользоваться каким-либо переносчиком. В качестве переносчика естественно использовать те материальные объекты, которые имеют свойство перемещаться в пространстве, например, электромагнитное поле в проводах (проводная связь), в открытом пространстве (радиосвязь), световой луч (оптическая связь).
Модуляция гармонического переносчика
При использовании в качестве переносчика гармонического колебания возможны три основные вида модуляции: амплитудная, частотная и фазовая, а так же смешанная.
Как модуляция частоты, так и фазы приводят к изменениям мгновенной фазы несущего колебания. Поэтому оба этих вида модуляции можно объединить одним названием – угловая модуляция.
Сигналы амплитудной модуляции (АМ)
Важным показателем любого вида модуляции, при котором происходят изменения амплитуды сигнала, является отношение средней мощности модулированного сигнала к его максимальной мощности.
Этот показатель характеризует степень использования мощности передатчика. Чем ближе его значение к единице, тем лучше использования передатчика.
Затем так же, что низкочастотный сигнал на выходе детектора определяется изменениями амплитуды входного АМ сигнала. Средняя мощность изменений амплитуды равна мощности боковых полос сигнала и при тональной модуляции составляет 0,5 m 2 P0. При m=1 она составляет всего третью часть средней мощности сигнала. Несущее колебание может быть восстановлено в приемнике и поэтому может не передаваться. Такая разновидность АМ называется балансной амплитудной модуляцией (БАМ).
Сигналы угловой модуляции (ЧМ и ФМ)
При угловой модуляции сигнал в общем виде можно записать так
При ЧМ ∆ω не зависит от частоты модуляции. При изменении амплитуды модулирующей функции прямо пропорционально изменяются как ∆ф при ФМ, так и ∆ω при ЧМ.
При тональной угловой модуляции спектр сигнала теоретически состоит из бесконечного числа боковых частот, отстоящих от несущей частоты на ±∆kΩ.
Различие между ЧМ и ФМ проявляется при изменениях параметров модулирующей функции. Оно обусловлено различным поведением индексов модуляции при изменении Ω.
При ФМ изменение Ω приводит к прямо пропорциональному изменению действительной ширины спектра. При ЧМ, когда β˃˃1, изменение Ω практически не влияет на Ωs.
Изменение амплитуды модулирующей функции вызывает пропорциональное изменение индекса модуляции как при ЧМ, так и при ФМ, а значит, и изменение ширины спектра.
Дискретная модуляция
Дискретная модуляция основана на теории отображения Найквиста - Котельникова. В соответствии с этой теорией, аналоговая непрерывная функция, переданная в виде последовательности ее дискретных по времени значений, может быть точно восстановлена, если частота дискретизации была в два или более раз выше, чем частота самой высокой гармоники спектра исходной функции.
Если это условие не соблюдается, то восстановленная функция будет существенно отличаться от исходной.
Преимуществом цифровых методов записи, воспроизведения и передачи аналоговой информации является возможность контроля достоверности считанных с носителя или полученных по линии связи данных. Для этого можно применять те же методы, которые применяются для компьютерных данных (и рассматриваются более подробно далее), - вычисление контрольной суммы, повторная передача искаженных кадров, применение самокорректирующихся кодов.
Читайте также: