Управление колебаниями в радиопередающих устройствах. Амплитудная модуляция. Анодная (коллекторная) амплитудная модуляция. Базовая амплитудная модуляция. Однополосная амплитудная модуляция. Фильтровой метод. Фазо-компенсационный метод. Фазо-фильтровой метод. Балансный модулятор. Частотная и фазовая модуляции. Импульсная модуляция

Балтийский Государственный Технический Университет «Военмех» им Д.Ф.Устинова

Преподаватель: Тарасов Анатолий Иванович

Конспект лекций по предмету: Модемы и кодеки

Оглавление

Управление колебаниями в радиопередающих устройствах. 2

Амплитудная модуляция. 3

Анодная (коллекторная) амплитудная модуляция. 4

Базовая амплитудная модуляция. 4

Однополосная амплитудная модуляция. 5

Фильтровой метод. 5

Фазо-компенсационный метод. 6

Фазо-фильтровой метод. 6

Балансный модулятор. 6

Частотная и фазовая модуляции. 6

Импульсная модуляция. 8

Управление колебаниями в радиопередающих устройствах

Для передачи полезной низкочастотной информации необходимо осуществлять процесс модуляции, в результате которого один или несколько параметров сформированного в радиопередающем устройстве высокочастотного колебания изменяются по закону полезной информации. При работе системы в непрерывном режиме изменениям подвергаются амплитуда, фаза или частота высокочастотного сигнала. В случае работы системы в импульсном режиме модуляция имеет более сложный вид, т.к. сам по себе импульсный режим можно считать разновидностью амплитудной модуляции. При этом могут меняться как параметры самого импульса, так и параметры высокочастотного колебания в пределах длительности импульса. Выбор вида модуляции определяется рядом факторов:

1)  Помехоустойчивостью радиоканала;

2)  Спектром частот передаваемой информации;

3)  Допустимой степенью искажения полезной информации;

4)  Коэффициент полезного действия модулятора;

5)  Простота осуществления процесса модуляции.

Работа радиопередающего устройства в режиме модуляции определяется модуляционными характеристиками: статическая, амплитудная, частотная модуляционные характеристики.

Для любого вида модуляции статическая модуляционная характеристика представляет собой зависимость изменяемого в процессе модуляции параметра высокочастотного колебания от управляющего напряжения. При амплитудной модуляции это есть зависимость первой гармоники соответствующего тока от величины управляющего напряжения. .

Статическая характеристика даёт исходные данные для выбора режима работы генератора, а также она определяет амплитуду управляющего сигнала, при которой будут минимальные искажения полезной информации.

Амплитудная модуляционная характеристика. Она представляет собой зависимость коэффициента модуляции  от управляющего напряжения, где  – частота модулирующего напряжения. Данная характеристика снимается экспериментально при частоте модуляции порядка 400000 Гц и она показывает возможности увеличения коэффициента модуляции с учетом малых искажений полезной информации.

Частотная модуляционная характеристика. Показывает зависимость коэффициента модуляции от частоты модулирующего сигнала . Она определяет диапазон частот, который можно передать с помощью этого модулятора.

Амплитудная модуляция

Наиболее распространенная модуляция, но с учетом того, что она ещё используется сейчас вместе с другими видами модуляциями. В общем случае мгновенное значение тока определяется . В случае, когда амплитудная модуляция осуществляется гармоническим сигналом (формула 1), то мгновенное значение тока определяется более сложным выражением (формула 2), где  – амплитуда тока несущей частоты при отсутствии модуляции. В процессе модуляции амплитуда тока меняется по закону управляющего сигнала. В зависимости от амплитуды управляющего сигнала ток изменяется от максимального значения до минимального значения и это изменение определяется приращением немодулированного тока  и основным параметром при амплитудной модуляции является коэффициент модуляции .

Необходимо учитывать, что при амплитудной модуляции изменяется не только амплитуда высокочастотного тока, но и появляются дополнительные спектральные составляющие, то есть происходит обогащение спектра сигнала. И мгновенное значение тока будет определяться следующим образом . Спектр такого сигнала будет выглядеть следующим образом:

В случае, когда модуляция осуществляется сложным сигналом (речевой сигнал), спектральный состав представляется следующим образом:

При проектировании и эксплуатации РЭС для правильного выбора активного элемента и источников питания необходимо учитывать влияние амплитудной модуляции на мощность модулируемого сигнала. В процессе модуляции ток изменяется от максимального значения  до минимального значения , поэтому это естественно приводит к изменению мощности. Причём при амплитудной модуляции необходимо учитывать три разновидности мощностей:

1)  Мощность в режиме «молчания» (формула 3). То есть мощность при отсутствии управляющего сигнала;

2)  Средняя мощность за период несущего колебания (формула 4);

3)  Средняя мощность за период модулирующего сигнала  ;

Из всех видов мощностей наиболее весомой является мощность за период высокочастотного сигнала. С учетом, что частота модулирующего колебания значительно меньше частоты несущей и, с некоторым допущением, мы можем считать, что произведение  величина постоянная и её можно вынести за знак интеграла. Таким образом, мы получаем (формула 5). Считая, с некоторым допущением, что  мы получаем, что мощность за период управляющего сигнала будет определяться следующим выражением (формула 6). При стопроцентной модуляции эта мощность будет определяться  как . Аналогично можно рассмотреть и мощность за период управляющего сигнала (формула 7). Эта мощность за период управляющего сигнала она во многом определяет тепловой режим работы активного элемента.