Преобразование сигналов измерительной информации: Методические указания к лабораторным работам, страница 4

 постоянная составляющая (среднее значение ),

 амплитуда сигнальной составляющей (модулирующей частоты),

амплитуды гармоник,

 амплитуды боковых составляющих (левых для   правых для  )  каждой гармоники.

       Из структуры спектра ЧИМ-сигнала видно, что, в отличие от ШИМ-модуляции,  равноотстоящие  от гармоник сигнала боковые составляющие различаются как по амплитуде, так и по фазе.

 Полезная информация о передаваемом процессе при амплитудно-импульсной, широтно-импульсной и частотно-импульсной модуляциях заложена в сигнальной составляющей.  Для передачи сообщений без искажения необходимо, чтобы частоты сигнальной составляющей не перекрывались  ближайшими боковыми частотами. Это означает, что несущая частота должна быть существенно выше ширины спектра модулирующего сигнала.

  Более  подробно вопросы модуляции и демодуляции сигналов при передаче информации изложены в [1, 2, 3,4].

2.  Моделирование спектров модулированных сигналов

     Для гармонического носителя задать нормированные значения параметров: А=1 – амплитуда сигнала; Т0 – период гармонического сигнала;  - круговая частота;  - начальная фаза. Для каждого вида модуляции ввести параметры модуляции.

1.  Амплитудная модуляция

·  Параметры модуляции: - глубина модуляции;  - круговая частота модулирующего сигнала;  - отношение частот несущего и модулирующего сигналов (выбрать );  - число гармоник несущей частоты;  - число вычисляемых спектральных коэффициентов.

·  Вычислить массивы коэффициентов   (амплитуды несущей,  левой и правой боковых   ).

·  Построить спектральные диаграммы.

·  Изменяя параметры модуляции, изучить спектр модулированного сигнала.

2. Частотная модуляция

·  Дополнительные параметры для частотной модуляции:  - девиация частоты;  - индекс частотной модуляции.

·  Вычислить массивы коэффициентов ,  включая несущую   и правые и левые боковые   и  .

·  Построить диаграммы спектральных коэффициентов  и, изменяя параметры модуляции, изучить спектр модулированного сигнала в зависимости от значения индекса модуляции.

3. Фазовая модуляция

·  Дополнительный параметр для фазовой модуляции:  девиация фазы , определяющая непосредственно индекс фазовой модуляции.

·  Вычислить  коэффициенты и построить спектральные диаграммы аналогично частотной модуляции.

4.  Сравнение сигналов с частотной и фазовой модуляциями

·  Ввести временное представление модулированных сигналов при гармонической модулирующей функции  и просмотреть виды сигналов на временном интервале, равном удвоенному периоду модулирующего сигнала .

·  Повторить предыдущую процедуру для линейной модулирующей функции  и сравнить модулированные сигналы при частотной и фазовой модуляциях.

·  Повторить то же для импульсной модулирующей функции .

        Для  импульсного носителя задать нормированные значения параметров: А=1 – амплитуда импульсов; Т0 – период следования;  - круговая частота;  - длительность импульсов.

         Для каждого вида модуляции ввести параметры модуляции  для амплитудно-импульсной – глубину модуляции  ; для широтно-импульсной модуляции – девиацию длительности импульсов ; для частотно-импульсной модуляции –девиацию частоты   :

·  вычислить спектральные коэффициенты в диапазоне до  гармоник несущей частоты  ().  При этом номера боковых частот изменяются в пределах ;

·  построить спектральные диаграммы и изучить спектры сигналов при различных значениях параметров модуляции.

Контрольные вопросы

1.  В чем заключается модуляция и демодуляция сигналов?

2.  Какое  преобразование спектров сигналов-носителей информации происходит при модуляции и демодуляции?

3.  Виды носителей информации при модуляции.

4.  Виды модуляции и их характерные особенности.

5.   Что такое глубина модуляции?

6.  Что такое девиация частоты и девиация фазы.

7.  Что такое индекс модуляции?

8.  Какая связь между частотой модулирующего сигнала, девиацией частоты и индексом модуляции?

9.  В  чем состоит сходство и различие спектров  при частотной и фазовой модуляциях?

10.  Структура спектров сигналов при различных видах модуляции.

11.  В чем состоит смысл сигнальной составляющей?

     12.   Какая ширина полосы пропускания каналов связи требуется при передаче модулированных сигналов?

Библиографический список

1.  Баскаков С.И.  Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1988. С. 88-112.

2.  Гоноровский И.С.  Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986.     С. 16-67.

3.  Кончаловский В.Ю., Купершмидт Я.А., Сыропятова Р.Я., Харченко Р.Р.  Электрические измерительные преобразователи / Под ред. Р.Р. Харченко. М.: Энергия, 1967. С. 196-228.

4.  Садовский Г.А. Спектры сигналов. Рязань:  РГРТА, 2001.

5.  Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Физматгиз, 1962.

Содержание

Лабораторная работа № 1.Преобразование сигналов в линейных  цепях ..…1

1.  Теоретическая часть ………………………………………………..….….…1

1.1.  Спектры периодических сигналов. Ряд Фурье  .................................…..  1

1.2 .  Спектры одиночных сигналов. Интеграл Фурье .......…...................... ….2

1.3 .  Синтез сигналов рядом  Фурье………....................……....................….…3

1.4 .  Преобразование спектров в линейных цепях. ….……………….. ...….....4

   2. Моделирование искажений сигналов в линейных  цепях ....…............. .…. 4

 Контрольные вопросы ……………...........................................…….......... .…..6

 Библиографический список….……………................................……....………6

   Лабораторная работа № 2. Спектры модулированных сигналов  .…….…. …7

   1. Теоретическая  часть …………..……………………………………………...7

1.1.  Модуляция и демодуляция  ................................................................... .…7

1.2. Амплитудная модуляция  .................................................................……....7

1.3. Частотная модуляция  ........................................................................…... . .8

1.4. Фазовая модуляция  .............................................................................….. ..9

1.5. Амплитудно-импульсная модуляция ................................................…....10

1.6. Широтно-импульсная модуляция  ......................................................….. 11

   1.7. Частотно- импульсная модуляция ........….……............................…....… 12   

    2.  Моделирование спектров модулированных сигналов ...…………....……13

   Контрольные вопросы ……..………………………….…………………..……15

   Библиографический список  ......…….......................................................…..... 15